伽利略斜面实验

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1、伽利略GalileoGalilei(1564－1642)斜面实验用斜面来冲淡落体实验的重力由于自由落体的运动过程太快，在当时的条件下，无法进行实际测量。为了“冲淡重力”，充分放慢运动，伽利略精心设了斜面实验和单摆运动的研究，验证了「下落距离S与下落时间t的平方成正比」的关系，找到了正确的落体运动的规律。伽利略的斜面实验，是最后证实他的自由落体通过的距离与下落时间平方成正比的假设是正确的一个关键性的实验（注1）。　　伽利略在《两门新科学》中描述他是怎么做斜面实验的：取长约12库比（1库比＝4.57cm）、宽约半库比、厚约三指的木板，在边缘刻上一条一只多宽的槽，槽

2、非常平直，经过打磨，在直槽上贴羊皮指，尽可能使之平滑，然后让一个非常圆的、硬的光滑黄铜球沿槽滚下，我们将木板的一头抬高一、二库比，使之略成倾斜，在让铜球滚下，用下述方法记录铜球滚下时间。我们不只一次重复这个实验，使二次观测的时间相差不超过脉搏的十分之一。在完成这一步骤并确证其可靠性之后，就让铜球滚下全程的1/4，并测出下降时间，我们发现它正好是滚下全程所需时间的一半。接着我们对其他距离进行实验，用滚下全程所需的时间和滚下一半距离、三分之二距离、四分之三距离或任何部分距离所用时间进行比较。这样的实验重复了整整一百次，我们往往发现，经过的空间距离恒与所用时间的平方

3、成正比例这对于各种斜度都成立。为了测量时间，我们把一只盛水的大容器置于高处，在容器底部焊上一根口径很细的管子，用小杯子收集每次球滚下来时由细管流出的水，不管是全程还是全程的一部份，都可以收集到。然后用极精密的天平称水的重量；这些水重之差和比值就给出时间之差和比值。精密度如此之高，以致于重复许多遍，结果都没有明显的差别。他通过斜面实验，研究了单摆理论。通过著名的伽利略摆的理想实验，证实了从某一高度下落的物体，不计摩擦的情况下，可以回到原来的高度，与所经历的路径无关。从而证明他的一个重要的假定：同一物体在同高的不同斜面上运动会获得相等的速度。这一假定与伽利略所指出

4、的一个沿某斜面下落的物体能沿另一斜面上升到原来高度的结论是一致的。图中所示的伽利略摆中，摆锤从C摆到同一水平线上的D。在悬挂点A的下方分别把钉子钉在E和F，摆锤仍然能摆到与C点在同一水平线上的G和I。反过来，摆锤可以从G、I摆到C点。伽利略把摆锤沿圆弧的运动看作是沿倾角不断变化的一系列斜面运动。在1638年出版的《两种新科学的对话》中第一次详细地叙述了落体定律，指出从静止状态开始自由下落的物体，其经过的距离同下落的时间平方成正比，实际上这个比值就是重力加速度。但是伽利略没有给出过一个重力加速度的近似值（注2）。注1：这完全不像有些流行的说法那样，伽利略是通过斜

5、面实验，由测得的距离和所用的时间，得出距离与时间平方成正比的结论，从而发现落体定律。注2：第一个最先得出这个近似值是9.8米/秒2的是荷兰物理学家、数学家和天文学家惠更斯（ChristiaanHuygens，1629~1695）。