淺談《伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究》中對(duì)學(xué)生思維和情感的培養(yǎng)

勾伯達(dá)

（甘肅省金昌市第一中學(xué)，甘肅 金昌）

16世紀(jì)的意大利處于文藝復(fù)興后期，仍然處于教皇統(tǒng)治時(shí)期，對(duì)伽利略來(lái)說(shuō)提出對(duì)亞里士多德的質(zhì)疑是一次冒險(xiǎn)。伽利略質(zhì)疑亞里士多德的觀點(diǎn)，在教會(huì)看來(lái)，是在質(zhì)疑上帝，是對(duì)教會(huì)權(quán)威的挑釁。學(xué)生在了解伽利略提出的觀點(diǎn)的同時(shí)可以根據(jù)當(dāng)時(shí)的社會(huì)背景，體會(huì)教會(huì)給伽利略帶來(lái)的壓力要比證明亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)更大，伽利略堅(jiān)持真理挑戰(zhàn)教會(huì)的信心和決心是值得我們敬佩的。

一、新理論的誕生

伽利略不僅僅是一位思維活躍的物理學(xué)家，也是一位出色的數(shù)學(xué)家，在認(rèn)為物體下落是一種勻加速運(yùn)動(dòng)之后，他對(duì)這種運(yùn)動(dòng)做了更加深入的研究。

1.概念的提出

在伽利略之前并沒(méi)有運(yùn)動(dòng)方面的研究，是他第一個(gè)對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了研究，這時(shí)伽利略面對(duì)的困難是一連串的，第一個(gè)困難就是如何描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)。伽利略最早提出了時(shí)間、路程、速度等概念，把人們通常意識(shí)中對(duì)這些物理概念的感性認(rèn)識(shí)提升到了理性的高度。解決了描述物體運(yùn)動(dòng)的困難，具有開(kāi)創(chuàng)性的意義。對(duì)我們的學(xué)習(xí)是一種啟發(fā)，對(duì)于未知事物的研究及相關(guān)概念的建立具有很重要的意義，極大地推動(dòng)了這項(xiàng)研究的順利進(jìn)行。

2.邏輯推理

伽利略解決的第二個(gè)困難是對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)探究。既然速度均勻地運(yùn)動(dòng)，那么速度是隨誰(shuí)均勻變化的呢？伽利略提出了兩個(gè)方案，一個(gè)是速度隨時(shí)間均勻變化，另一個(gè)是速度隨路程均勻變化，伽利略利用自己卓越的數(shù)學(xué)才能證明了如果根據(jù)速度隨路程均勻變化將會(huì)得到一個(gè)非常復(fù)雜的結(jié)論，違背了簡(jiǎn)單法則。事實(shí)上如果速度是隨位移均勻變化的運(yùn)動(dòng)，并不是我們今天看到的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，它是一個(gè)變加速的直線運(yùn)動(dòng)，不符合自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。

3.沖淡重力

由于落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間是很短的，依靠當(dāng)時(shí)的條件，我們是無(wú)法準(zhǔn)確記錄物體下落時(shí)間的。伽利略巧妙地解決了這個(gè)問(wèn)題，他提出了沖淡重力的設(shè)想。伽利略認(rèn)為做落體運(yùn)動(dòng)的物體和在物體從斜面上滑下的運(yùn)動(dòng)是同種類型的運(yùn)動(dòng)，如果斜面傾斜角度變得越來(lái)越大，最后變成直角，也就是斜面豎直，此時(shí)的斜面滑下的運(yùn)動(dòng)不就是落體運(yùn)動(dòng)嗎，很顯然這是伽利略對(duì)物體在斜面上的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了深入研究之后得出的結(jié)論，也就是只要證明了物體在斜面上速度是均勻變化的，經(jīng)過(guò)合理外推，就可以證明落體運(yùn)動(dòng)的速度也是均勻變化的。

伽利略在解決了這三個(gè)問(wèn)題之后，他對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的理論研究已經(jīng)非常深入，并且已經(jīng)明確落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特例。直到伽利略老年，經(jīng)歷宗教審判所的審判之后，他還在做物體運(yùn)動(dòng)的研究，伽利略追求真理、堅(jiān)持不懈的精神、豐富的知識(shí)儲(chǔ)備是他成功的關(guān)鍵。

二、驗(yàn)證推理

在伽利略做好了所有的理論準(zhǔn)備以后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。他利用一個(gè)很長(zhǎng)的斜面，一個(gè)小球，利用人的脈搏來(lái)記錄時(shí)間，驗(yàn)證了他的理論，畫(huà)上了一個(gè)完美的句號(hào)。

伽利略把實(shí)驗(yàn)引入自然科學(xué)的研究之中，開(kāi)啟了一個(gè)物理研究的新時(shí)代，完美地展現(xiàn)了一種人類認(rèn)識(shí)自然的新方法，通過(guò)觀察的方法提出合理的假設(shè)，再加上合理的邏輯推理，最后經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的科學(xué)探究之路。伽利略生活的時(shí)代是歐洲文藝復(fù)興的后期，他從科學(xué)領(lǐng)域啟迪人們的智慧，讓人們用科學(xué)的方法探索宇宙，為歐洲文藝復(fù)興添加了新的活力，他不僅僅是那個(gè)時(shí)代的巨人，也是人類社會(huì)發(fā)展中的巨人。

三、精神感悟

伽利略所做的工作遠(yuǎn)不止這些，他的一切成就都是他勤于思考認(rèn)真研究得到的。他觀察事物仔細(xì)而周到，思維縝密，在推翻亞里士多德的觀點(diǎn)的時(shí)候，設(shè)計(jì)了一個(gè)非常巧妙的自相矛盾的辯論依據(jù)，如果亞里士多德在場(chǎng)肯定會(huì)被辯駁得啞口無(wú)言。提出自己的觀點(diǎn)時(shí)，指出空氣阻力對(duì)物體下落的影響，指導(dǎo)人們?cè)诮鉀Q問(wèn)題時(shí)抓住事物本身，忽略次要因素，這樣才能對(duì)事物有清晰和準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。他利用自己在數(shù)學(xué)上的優(yōu)勢(shì)，對(duì)勻變速運(yùn)動(dòng)做了大量的研究，得出一個(gè)簡(jiǎn)單直觀的結(jié)論，使得實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證具有可操作性。最后把物體從斜面上下滑推廣到豎直，這是一種超乎常人的思考。

他的工作為人們探索出了一種科學(xué)探究的方法，提出問(wèn)題、猜想假設(shè)、邏輯推理、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)后來(lái)人們的科學(xué)研究起到了極大的指導(dǎo)作用。對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)也提供了一個(gè)很有意義的學(xué)習(xí)方法，指引學(xué)生學(xué)習(xí)要像做研究一樣，循序漸進(jìn)，注重發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，勤于思考，用理性的眼光去思考問(wèn)題，用實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證問(wèn)題。

伽利略教給我們的不僅僅是落體運(yùn)動(dòng)的探究方法，更重要的是他追求真理的信念，是堅(jiān)持不懈的精神，是勇于探索的勇氣。當(dāng)我們飽含熱情，學(xué)習(xí)他的精神的時(shí)候無(wú)不為之折服，這無(wú)疑是一座精神的豐碑，指引我們不畏風(fēng)雨，追求真理的燈塔，這也是我們這節(jié)課所要達(dá)到的最高目標(biāo)。