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

        2018-02-27 00:17:51勾伯達(dá)
        新課程(下) 2018年11期
        關(guān)鍵詞:落體伽利略亞里士多德

        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,對伽利略來說提出對亞里士多德的質(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,是在質(zhì)疑上帝,是對教會(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

        在伽利略之前并沒有運(yùn)動(dòng)方面的研究,是他第一個(gè)對運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了研究,這時(shí)伽利略面對的困難是一連串的,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,具有開創(chuàng)性的意義。對我們的學(xué)習(xí)是一種啟發(fā),對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)問題之后,他對自由落體運(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)很長的斜面,一個(gè)小球,利用人的脈搏來記錄時(shí)間,驗(yàn)證了他的理論,畫上了一個(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肯定會(huì)被辯駁得啞口無言。提出自己的觀點(diǎn)時(shí),指出空氣阻力對物體下落的影響,指導(dǎo)人們在解決問題時(shí)抓住事物本身,忽略次要因素,這樣才能對事物有清晰和準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。他利用自己在數(shù)學(xué)上的優(yōu)勢,對勻變速運(yùn)動(dòng)做了大量的研究,得出一個(gè)簡單直觀的結(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,提出問題、猜想假設(shè)、邏輯推理、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,對后來人們的科學(xué)研究起到了極大的指導(dǎo)作用。對學(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)問題,勤于思考,用理性的眼光去思考問題,用實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證問題。

        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)候無不為之折服,這無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)。

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