1、伽利略近代科學之父伽利略（伽利略（1564-16421564-1642）我不相信給了我們感覺、理我不相信給了我們感覺、理性和智能的上帝卻又想讓我性和智能的上帝卻又想讓我們不要用它們。們不要用它們。 伽利略伽利略伽利略的發現以及他所用的伽利略的發現以及他所用的科學推理方法是人類思想史科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端。標志著物理學的真正開端。 愛因斯坦愛因斯坦日心說的辯護者哥白尼和開普勒出于數哥白尼和開普勒出于數學簡單性的原則尋找并學簡單性的原則尋找并建立起描述行星運動的建立起描述行星運動的日心模型，而伽利略制日心模型，而伽利略制造了能

2、放大造了能放大3333倍的望遠倍的望遠鏡，對一系列天文現象鏡，對一系列天文現象的觀測使他相信哥白尼的觀測使他相信哥白尼的日心體系是正確的。的日心體系是正確的。亞里士多德的教條 伽利略的觀測結果 月球的表面并不光滑，而是月球的表面并不光滑，而是有廣大的凹陷和雄偉的大山，有廣大的凹陷和雄偉的大山，太陽的表面有神秘的斑點。太陽的表面有神秘的斑點。 看起來只是一條寬的光帶的看起來只是一條寬的光帶的銀河由成千上萬顆星星組成，銀河由成千上萬顆星星組成，每一顆都放出光芒。每一顆都放出光芒。 木星像哥白尼日心體系中的木星像哥白尼日心體系中的地球一樣也擁有衛星，有四地球一樣也擁有衛星，有四個衛星圍繞著木星旋轉。

3、個衛星圍繞著木星旋轉。 地上的物體不是完美的地上的物體不是完美的而且是有生有滅的，而而且是有生有滅的，而天體則是完美而且永恒天體則是完美而且永恒的。的。 天空只有太陽、月亮、天空只有太陽、月亮、水星、金星、火星、木水星、金星、火星、木星和土星七個行星。星和土星七個行星。 宇宙中只有一個中心，宇宙中只有一個中心，那就是地球，一切都圍那就是地球，一切都圍繞著它而旋轉。繞著它而旋轉。需要新的運動理論 按照亞里士多德的運動理論，如果地球是運按照亞里士多德的運動理論，如果地球是運動的，那么由于它比地面上的物體重會更快動的，那么由于它比地面上的物體重會更快的的“下落下落”，因而會把其他物體拋在后面。，因而

4、會把其他物體拋在后面。 地球沒有把地面上的物體拋在后面，亞里士地球沒有把地面上的物體拋在后面，亞里士多德的運動理論無法協調這一事實與地球是多德的運動理論無法協調這一事實與地球是運動的觀點。運動的觀點。伽利略要為日心說辯護，就必伽利略要為日心說辯護，就必須建立全新的運動理論。須建立全新的運動理論。 亞里士多德用一種先驗的觀點去論證日常生活亞里士多德用一種先驗的觀點去論證日常生活中的一些現象，他的運動理論是一種常識性的中的一些現象，他的運動理論是一種常識性的看法；他沒能意識到摩擦力和重力的存在。看法；他沒能意識到摩擦力和重力的存在。 要建立不同于亞里士多德的運動理論需要一種要建立不同于亞里士多德的

5、運動理論需要一種全新的科學方法。全新的科學方法。運動的量度 亞里士多德把運動分為亞里士多德把運動分為“自然運動自然運動”和和“受迫受迫運動運動”（地面上物體的水平運動就是靠外力來（地面上物體的水平運動就是靠外力來維持的受迫運動），這種模糊而籠統的分類是維持的受迫運動），這種模糊而籠統的分類是與他對運動的解釋聯系在一起的；伽利略則是與他對運動的解釋聯系在一起的；伽利略則是用精確的數學語言來描述物體的運動。用精確的數學語言來描述物體的運動。運動的量度 速度：速度：單位時間內走過的距離叫做單位時間內走過的距離叫做速率速率，它反，它反映了物體運動的快慢；而映了物體運動的快慢；而速度是速率加方向速度是速

6、率加方向。 加速度：加速度：單位時間內速度的變化叫做加速度；單位時間內速度的變化叫做加速度；速度的變化包括：速率的增加和減小速度的變化包括：速率的增加和減?。ㄍǔＲ猓ㄍǔＲ饬x下的加速和減速），義下的加速和減速），以及速度方向的改變。以及速度方向的改變。落體定律：重物和輕物下落一樣快 若亞里士多德的觀點正確，即重物比輕物下落得快：若亞里士多德的觀點正確，即重物比輕物下落得快： 那么把一個輕物和一個重物捆在一起，讓它們自由下那么把一個輕物和一個重物捆在一起，讓它們自由下落，則重物會被輕物拖慢，而輕物會被重物拉快，也落，則重物會被輕物拖慢，而輕物會被重物拉快，也就是說下落速度應介于單獨輕物和單獨重物

7、下落的速就是說下落速度應介于單獨輕物和單獨重物下落的速度之間；度之間； 然而，從另一個角度看，兩物體捆在一起后更重了，然而，從另一個角度看，兩物體捆在一起后更重了，它應該比兩物體中重的那個下落得還要快。它應該比兩物體中重的那個下落得還要快。 從亞里士多德的觀點得到了互相矛盾的兩個結論，因從亞里士多德的觀點得到了互相矛盾的兩個結論，因此可以證明他的觀點是不正確的。要克服這個邏輯上此可以證明他的觀點是不正確的。要克服這個邏輯上的矛盾必須認為重物和輕物下落得一樣快。的矛盾必須認為重物和輕物下落得一樣快。斜面上的小球 通過實驗，伽利略發現小球的加速度與小球的重通過實驗，伽利略發現小球的加速度與小球的重

8、量無關，只與斜面的陡度有關（斜面與地面夾角量無關，只與斜面的陡度有關（斜面與地面夾角越大，小球的加速度越大）。越大，小球的加速度越大）。 伽利略設想，實驗發現在確定陡度的斜面上小球伽利略設想，實驗發現在確定陡度的斜面上小球的加速度與其重量無關，那么對于完全豎立起來的加速度與其重量無關，那么對于完全豎立起來的斜面這一結果也應當成立，而此時小球的運動的斜面這一結果也應當成立，而此時小球的運動是自由落體。是自由落體。 落體定律：在沒有空氣阻力時，物體下落的加速落體定律：在沒有空氣阻力時，物體下落的加速度與物體的重量無關。度與物體的重量無關。自由落體運動是一種勻加速直線運動 自由落體是初速度為零的勻加

9、速直線運動；速度自由落體是初速度為零的勻加速直線運動；速度與時間成正比，而下落距離應該時間的平方成正與時間成正比，而下落距離應該時間的平方成正比，這在伽利略的斜面實驗中得到了證實。比，這在伽利略的斜面實驗中得到了證實。落體定律的證實：落體定律的證實：伽利略的理想實驗 在在理想情況理想情況下，小球在左方斜面上滾下來，將在右方的下，小球在左方斜面上滾下來，將在右方的斜面上爬上相同的高度；斜面上爬上相同的高度； 如果減小右方斜面與水平面的夾角，那么小球為了到達如果減小右方斜面與水平面的夾角，那么小球為了到達相同高度要經過更長的距離，而相同高度要經過更長的距離，而如果夾角減為零，則小如果夾角減為零，則

10、小球將在水平面上一直運動下去。球將在水平面上一直運動下去。慣性定律 小球沿著向下的斜面會加速，而沿著向上的斜小球沿著向下的斜面會加速，而沿著向上的斜面會慢下來；面會慢下來；水平面是介于上坡與下坡的中間水平面是介于上坡與下坡的中間情形情形，因而在一個沒有摩擦的水平面上，小球，因而在一個沒有摩擦的水平面上，小球既不會加速也不會減速。既不會加速也不會減速。 慣性定律：不受外力作用的物體速度將保持不慣性定律：不受外力作用的物體速度將保持不變。物體之所以運動并不是因為力，而是因為變。物體之所以運動并不是因為力，而是因為慣性，力是產生加速度的原因。慣性，力是產生加速度的原因。相對性原理“在船靜止不動時在船

11、靜止不動時，我們看到這些有翅膀的小動物，我們看到這些有翅膀的小動物如何以同樣的速度飛向房間各處；看到魚如何毫無如何以同樣的速度飛向房間各處；看到魚如何毫無差別地向各個方向游動；又看到滴水如何全部落到差別地向各個方向游動；又看到滴水如何全部落到下面所放的瓶子中。而當你把什么東西扔向你的朋下面所放的瓶子中。而當你把什么東西扔向你的朋友時，只要他和你的距離保持一定，你向某個方向友時，只要他和你的距離保持一定，你向某個方向扔時不必比向另一個方向要用更大的力。如果你在扔時不必比向另一個方向要用更大的力。如果你在跳遠，你向各個方向會跳得同樣遠。跳遠，你向各個方向會跳得同樣遠。盡管看到這一切細節，但是沒有人

12、懷疑，如果船盡管看到這一切細節，但是沒有人懷疑，如果船上情況不變，當船以任意速度運動時這一切應當上情況不變，當船以任意速度運動時這一切應當照樣發生。照樣發生。只要這運動是均勻的，不在任何方向只要這運動是均勻的，不在任何方向發生搖擺，你不能辨別得出上述這一切結果有絲發生搖擺，你不能辨別得出上述這一切結果有絲毫變化，也不能靠其中任何一個結果來推斷船是毫變化，也不能靠其中任何一個結果來推斷船是在運動還是靜止不動。在運動還是靜止不動。”相對性原理表明，所有慣性系都是等價的。相對性原理表明，所有慣性系都是等價的。不愧為近代科學之父 尋求物理現象的尋求物理現象的量化描述量化描述。 將現象中最基本的性質分離

13、出來將現象中最基本的性質分離出來度量度量。 理想實驗理想實驗。 在基本物理原理的基礎上在基本物理原理的基礎上演繹演繹的建立科學理論。的建立科學理論。（1 1）伽利略（）伽利略（1564-16421564-1642）的開創了科學研）的開創了科學研究的方法，牛頓（究的方法，牛頓（1642-17271642-1727）繼承了這一方）繼承了這一方法，并無與倫比的展示了它的有效性。法，并無與倫比的展示了它的有效性。（2 2）慣性定律是牛頓運動定律的基石。）慣性定律是牛頓運動定律的基石?！拔业倪@些著作將是這門科學的基礎，更敏我的這些著作將是這門科學的基礎，更敏銳的智慧將會揭示它深奧的秘密。銳的智慧將會揭示它深奧的秘密。