Question

(14分)古代学者认为，物体下落的快慢是由它们的重量大小决定的，物体越重，下落得越快，古希腊哲学家亚里士多德最早阐述了这种看法；但是这种从表面上的观察得出的结论实际是错误的。伟大的物理学家伽利略用简单明了的科学推理，巧妙地揭示了亚里士多德的理论内容包含的矛盾。他在1638年写的《两种新科学的对话》一书中指出：根据亚里士多德的论断，一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大，假定大石头下落速度为8，小石头下落的速度为4，当我们把石头拴在一起时，下落快的会被下落慢的拖着而减慢，下落慢的会被下落快的拖着而加快，结果整体系统的下落速度应该小于8．但是两块石头拴在一起，加起来比大石头还要重，根据亚里士多德的理论，整个系统的下落速度应该大于8．这样就使得亚里士多德的理论陷入了自相矛盾的境地．伽利略由此推断重的物体不会比轻的物体下落得快．
（1）根据伽利略的推理方法，假设用两块同样重的石头为研究对象，你又如何推翻亚里士多德的结论呢？（回答应简明）
（2）用重力公式及牛顿第二定律又如何推翻亚里士多德的结论呢？

Answer 1

（1）设两块同样重的石头的速度都是8（不一定设该数），当我们把石头拴在一起时，由于原来快慢相同，所以两块石头不会互相牵拉，这样各自应保持原来的速度，即它们的速度还应该是8．但两块石头拴在一起重量增大了（为原来的2倍），根据亚里士多德的理论，整个系统的下落速度应该大于8．这样就使得亚里士多德的理论陷入了自相矛盾的境地，从而推翻了这个理论．                           7分
（2）设下落物体的质量为m，则重力G＝mg，由牛顿第二定律F＝ma，若下落物体只受重力，则mg＝ma，得a＝g，即不论物体的质量（重力）大小是否相同，在重力作用下的加速度都相同，相同位移所用的时间相同，即轻重物体下落的一样快，从而推翻了亚里士多德的理论                                                 

（1）设两块同样重的石头的速度都是v，当我们把石头拴在一起时，由于原来快慢相同，所以两块石头不会互相牵拉，这样各自应保持原来的速度，即它们的速度还应该是v．但两块石头拴在一起重量变为原来的2倍，根据亚里士多德的理论，整个系统的下落速度应该大于v．这样就使得亚里士多德的理论陷入了自相矛盾的境地，从而推翻了这个理论．
（2）设下落物体的质量为m，则重力G＝mg，由牛顿第二定律F＝ma，若下落物体只受重力，则mg＝ma，得a＝g，即不论物体的质量大小是否相同，在重力作用下的加速度都相同，相同位移所用的时间相同，即轻重物体下落的一样快，从而推翻了亚里士多德的理论