2．物理学概念和原理的创新 惯性原理和力与加速度的新概念推动重物时需要的力大.而推动轻物时需要的力小.是人们的直觉经验.亚里士多德据以得出普遍性的结论:一切物体均有保持静止或所谓寻找其“天然去处 的本性.认为“任何运动着的事物都必然有推动者 .并用比例定律把动力与速度联系起来.伽利略则得出新的概念.他观察到一个沿着光滑斜面向上滑动的物体.因斜面的斜角不同而受到不同程度的减速.斜角越小.减速越小.如在无阻力的水平面上滑动.则应保持原速度永远滑动.因而得出这样的结论:“一个运动的物体.假如有了某种速度以后.只要没有增加或减小速度的外部原因.便会始终保持这种速度--这个条件只有在水平的平面上才有可能.因为在斜面的情况下.朝下的斜面提供了加速的起因.而朝上的斜面提供了减速的起因,由此可知.只有在水平面上运动才是不变的 (.第三天.问题9.假设23注).这样.伽利略便第一次提出了惯性概念.并第一次把外力和“引起加速或减速的外部原因 即运动的改变联系起来.与前述的匀加速运动实验结合在一起.伽利略提出了惯性和加速度这个全新的概念.以及在重力作用下物体作匀加速运动的全新的运动规律.为牛顿力学理论体系的建立奠定了基础.具体有以下几个方面. (1)运动独立性原理和运动的合成.分解定律在弹道的研究中.伽利略发现水平与垂直两方向的运动各具有独立性.互不干涉.但通过平行四边形法则又可合成实际的运动径迹.他从垂直于地面的匀加速运动和水平方向的匀速运动.完整地解释了弹道的抛物线性质.这是运动的合成研究的重大收获.并具有实用意义. (2)惯性参照系概念.伽利略用物理学原理为哥白尼地动学说进行辩解时.应用运动独立性原理通俗地说明了石子从桅杆顶上掉落到桅杆脚下而不向船尾偏移的道理.他又进一步以作匀速直线运动的船舱中物体运动规律不变的著名论述.第一次提出惯性参照系的概念.这一原理被A.爱因斯坦称为伽利略相对性原理.是狭义相对论的先导. (3)单摆周期性质的发现.伽利略由观察到教堂悬灯的摆动对摆进行实验研究.发现单摆的周期与摆长的平方根成正比.而与振幅大小和摆锤重量无关.这个规律的发现为此后的振动理论和机械计时器件的设计方案建立了基础. (4)光速有限及其测量.前人对于光速是否有限从来没有明确的认识.伽利略观察了闪电现象.认为光速是有限的.并设计了测量光速的掩灯方案.但限于当时的实验条件.用这种测量方法实际测到的主要只是实验者的反应和人手的动作时间.而不是光的行进时间.然而.如果有了明暗变化有规律的光源或高速机械控制的器件代替人手动作.是可以测量到真正的光速的.后来木卫星食法.转动齿轮法.转镜法.克尔盒法.变频闪光法等光速测量方法都借鉴于掩灯方案. 【
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