淺談《伽利略對自由落體運動的研究》中對學生思維和情感的培養

勾伯達

摘 要：物理的學習需要學生有比較好的思維能力，愛鉆研、勤思考。《伽利略對自由落體運動的研究》一節讓學生體會伽利略探究的過程及解決困難的方法，很好地培養了學生的物理思維，追求真理、熱愛科學、勇于探索、堅持真理的高尚情操和意志品質。

關鍵詞：物理；伽利略；自由落體運動；思維；情感

16世紀的意大利處于文藝復興后期，仍然處于教皇統治時期，對伽利略來說提出對亞里士多德的質疑是一次冒險。伽利略質疑亞里士多德的觀點，在教會看來，是在質疑上帝，是對教會權威的挑釁。學生在了解伽利略提出的觀點的同時可以根據當時的社會背景，體會教會給伽利略帶來的壓力要比證明亞里士多德的錯誤觀點更大，伽利略堅持真理挑戰教會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家，也是一位出色的數學家，在認為物體下落是一種勻加速運動之后，他對這種運動做了更加深入的研究。

1.概念的提出

在伽利略之前并沒有運動方面的研究，是他第一個對運動進行了研究，這時伽利略面對的困難是一連串的，第一個困難就是如何描述一個物體的運動。伽利略最早提出了時間、路程、速度等概念，把人們通常意識中對這些物理概念的感性認識提升到了理性的高度。解決了描述物體運動的困難，具有開創性的意義。對我們的學習是一種啟發，對于未知事物的研究及相關概念的建立具有很重要的意義，極大地推動了這項研究的順利進行。

2.邏輯推理

伽利略解決的第二個困難是對勻變速直線運動的數學探究。既然速度均勻地運動，那么速度是隨誰均勻變化的呢？伽利略提出了兩個方案，一個是速度隨時間均勻變化，另一個是速度隨路程均勻變化，伽利略利用自己卓越的數學才能證明了如果根據速度隨路程均勻變化將會得到一個非常復雜的結論，違背了簡單法則。事實上如果速度是隨位移均勻變化的運動，并不是我們今天看到的勻變速直線運動，它是一個變加速的直線運動，不符合自由落體運動的規律。

3.沖淡重力

由于落體運動時間是很短的，依靠當時的條件，我們是無法準確記錄物體下落時間的。伽利略巧妙地解決了這個問題，他提出了沖淡重力的設想。伽利略認為做落體運動的物體和在物體從斜面上滑下的運動是同種類型的運動，如果斜面傾斜角度變得越來越大，最后變成直角，也就是斜面豎直，此時的斜面滑下的運動不就是落體運動嗎，很顯然這是伽利略對物體在斜面上的運動進行了深入研究之后得出的結論，也就是只要證明了物體在斜面上速度是均勻變化的，經過合理外推，就可以證明落體運動的速度也是均勻變化的。

伽利略在解決了這三個問題之后，他對自由落體運動的理論研究已經非常深入，并且已經明確落體運動是勻變速直線運動的特例。直到伽利略老年，經歷宗教審判所的審判之后，他還在做物體運動的研究，伽利略追求真理、堅持不懈的精神、豐富的知識儲備是他成功的關鍵。

二、驗證推理

在伽利略做好了所有的理論準備以后進行了實驗驗證。他利用一個很長的斜面，一個小球，利用人的脈搏來記錄時間，驗證了他的理論，畫上了一個完美的句號。

伽利略把實驗引入自然科學的研究之中，開啟了一個物理研究的新時代，完美地展現了一種人類認識自然的新方法，通過觀察的方法提出合理的假設，再加上合理的邏輯推理，最后經過實驗驗證的科學探究之路。伽利略生活的時代是歐洲文藝復興的后期，他從科學領域啟迪人們的智慧，讓人們用科學的方法探索宇宙，為歐洲文藝復興添加了新的活力，他不僅僅是那個時代的巨人，也是人類社會發展中的巨人。

三、精神感悟

伽利略所做的工作遠不止這些，他的一切成就都是他勤于思考認真研究得到的。他觀察事物仔細而周到，思維縝密，在推翻亞里士多德的觀點的時候，設計了一個非常巧妙的自相矛盾的辯論依據，如果亞里士多德在場肯定會被辯駁得啞口無言。提出自己的觀點時，指出空氣阻力對物體下落的影響，指導人們在解決問題時抓住事物本身，忽略次要因素，這樣才能對事物有清晰和準確的認識。他利用自己在數學上的優勢，對勻變速運動做了大量的研究，得出一個簡單直觀的結論，使得實驗驗證具有可操作性。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探究的方法，提出問題、猜想假設、邏輯推理、實驗驗證，對后來人們的科學研究起到了極大的指導作用。對學生的學習也提供了一個很有意義的學習方法，指引學生學習要像做研究一樣，循序漸進，注重發現問題，勤于思考，用理性的眼光去思考問題，用實驗的方法驗證問題。

伽利略教給我們的不僅僅是落體運動的探究方法，更重要的是他追求真理的信念，是堅持不懈的精神，是勇于探索的勇氣。當我們飽含熱情，學習他的精神的時候無不為之折服，這無疑是一座精神的豐碑，指引我們不畏風雨，追求真理的燈塔，這也是我們這節課所要達到的最高目標。

編輯 李琴芳