伽利略斜槽实验
伽利略理想斜面实验结论
伽利略理想斜面实验结论
：
伽利略理想斜面实验：光的自由落体运动
伽利略理想斜面实验，这是著名物理学家伽利略在1632年完成的一项重要实验，他使用两根木棍和一根钢棍，在一段管道中设计一个斜坡，让它们共面朝向阳光，结果令人惊讶地发现：当木棍从两边同时倾斜时，钢棍会比木棍先走，这种先后关系即使是在不同深浅的坡度下也是相同的，这显然说明，钢棍除了受重力作用外，还受到了一种其他的力的作用，也就是光的力的作用，也即为了纪念这项重要的发现，他进一步用数据证明了光的自由落体运动，被誉为“光动力学”之父。
以前人们认为光只有普通的直线运动，而伽利略的实验完全颠覆了这一观念：
当光线在一个斜面上时，它就会以椭圆的路径向下坠落，这种现象在物理学上称为“光的自由落体运动”。
实验发现，光学会在坡度不同的斜面上移动，这表明光在斜面上能够形成一个空间曲率，这就给“质量的相对论”奠定了基础。
伽利略的发现改变了这对物理学的理解，也定义了20世纪物理学的发展方向，使得爱因斯坦的“相对论”在最终得到更加完整的验证，这也让伽利略的遗产得以流传至今，我们倍受振奋失尤，毕竟，这一发现改变了人们对物理现象的认识，使它们得到了一个更加完整的解释，正是这种解释促使爱因斯坦进一步深入地探索同时间空间及物质结构的关系，开拓出宇宙结构和物质结构演化历史的新路径。
伽利略的斜面实验
伽利略的斜面實驗
伽利略在《兩門新科學》第三天中描述他是怎麼做斜面實驗的：
取長約12脕尺(註)、寬約半脕尺、厚約三指的木板，在邊緣刻上一條一指多寬的槽，槽非常平直，經過打磨，在直槽上貼羊皮紙，盡可能使之平滑，然後讓一個非常圓的、硬的光滑黃銅球沿槽滾下，我們將木板的一頭抬高一、二脕尺，使之略成傾斜，在讓銅球滾下，用下述方法記錄銅球滾下時間。
我們不只一次重複這個實驗，使二次觀測的時間相差不超過脈搏的十分之一。
在完成這一步驟並確證其可靠性之後，就讓銅球滾下全程的1/4，並測出下降時間，我們發現它正好是滾下全程所需時間的一半。
接著我們對其他距離進行實驗，用滾下全程所需的時間和滾下一半距離、三分之二距離、四分之三距離或任何部分距離所用時間進行比較。
這樣的實驗重複了整整一百次，我們往往發現，經過的空間距離恆與所用時間的平方成正比例這對於各種斜度都成立。
為了測量時間，我們把一只盛水的大容器置於高處，在容器底部焊上一根口徑很細的管子，用小杯子收集每次球滾下來時由細管流出的水，不管是全程還是全程的一部份，都可以收集到。
然後用極精密的天平稱水的重量；這些水重之差和比值就給出時間之差和比值。
精密度如此之高，以致於重複許多遍，結果都沒有明顯的差別。
註：大塊文化出版的《關於兩門新科學的對話》譯者在p26的註釋中說：脕尺(cubit)，長度單位，約45~56cm 。
據此，伽利略實驗時的斜面有多長？斜角大約是多少度？。
伽利略斜面实验
伽利略对自由落体运动研究的斜面实验
1．实验原理
让小球从斜面较高的一端从静止滑下不同的距离，如全程、半程、三分之一全程等。
用量筒测量出每次小球运动过程输液器针头流出的水的体积。
由于水的体积V正比于运动时间t，如果小球下滑距离S与水的体积V的平方成正比，即间接证明了下滑距离S与运动时间t的平方成正比，即小球沿斜面做匀加速运动。
2．实验步骤
在水平桌面上安放好斜面轨道，用干布将表面擦拭干净，然后将轨道一端垫高约15cm。
一人将金属球放在斜轨顶端，紧贴小挡板，开始数“1”、“2”、“放”，同时释放小球。
当听到“放”时，另一人打开输液器止水夹，直至小球运动至斜面底端，与小挡板发生碰撞时，关闭止水夹。
由于一次下滑的时间较短，水的体积较小，较难准确测量。
这时，可以连续做5组，读出量筒中水的总体积。
将水的体积除以5，就可以较为精确的得到金属球在一次下滑过程中的水的流出量。
重复以上步骤3次，将处理后的数据记录在表格中。
按照前面的步骤，可以得到金属球在下滑四分之一斜面长度过程中水的流出量，将数据也记录在表格中。
由于相同时间内水的流出量可以认为近似相等，如果小球运动四分之一全程对应的水量是运动全程的水量的一半，即可粗略验证小球位移与时间的平方成正比，即小球沿斜面做匀加速直线运动。
伽利略用单摆代替斜面理想实验
那伽利略是怎么论证的物体从斜面的一端能够滑到等高的另一端呢？他又做的怎么样的实验呢？其实，他是利用了一个单摆，使单摆从等高线一端释放，哎，你发现它运动到了等高线的另一端。
那同学们观察这个摆的运动与小球在轨道上的运动有什么相似之处没有？小球从这个位置下来，来到最低点，这个过程相当于是小球沿斜面~下滑；然后从最低点来到这边的最高点相当于沿斜面~上坡。
那么这两种情况，我们无非是在第二种情况里，用绳子的拉力代替了轨道的~支持力。
那么就可以导致这个小球和轨道~有压力吗？没有压力就没有什么东西？，没有摩擦力。
好，那通过这一系实验，我们就不得不相信没有摩擦力，它会来到等高的位置。
伽利略的理想斜面原理
伽利略的理想斜面原理伽利略的理想斜面原理是他提出的一种物理定律，用来描述平面上斜面上物体在重力的作用下运动的规律。
这一原理为后来力学的发展打下了重要基础，对于研究斜面上物体的运动和力的平衡具有重要意义。
伽利略的理想斜面原理可以简述为：当一个物体在斜面上滑动时，其运动在垂直于斜面方向和平行于斜面方向同时发生。
在斜面上，物体所受的重力分为平行于斜面的分力和垂直于斜面的分力，平行于斜面的分力将物体沿斜面方向推动，而垂直于斜面的分力则决定了物体是否沿斜面下滑。
伽利略的理想斜面原理可以通过实验来验证。
他在实验中使用了平滑的斜面，放置物体让其沿斜面滑动，并观察物体滑动的轨迹和速度变化。
通过实验得到的结果表明，物体在斜面上滑动的过程中，沿斜面方向的加速度是一定的，与物体的质量无关。
这一结论与之前的常规思维相悖，因为人们往往认为较重的物体受到的力更大，运动更快。
而伽利略的实验结果告诉我们，物体在斜面上滑动的过程中，与物体的质量无关，只与斜面的角度和摩擦力有关。
根据伽利略的理想斜面原理，我们可以计算出物体在斜面上的运动规律。
假设斜面与水平方向的夹角为θ，物体的质量为m，重力加速度为g，斜面上存在静摩擦力f。
根据平行和垂直于斜面的力的分解，我们可以得到物体在斜面上的受力情况。
平行于斜面方向的力可以分为重力分解为mg*sinθ以及静摩擦力f两部分，而垂直于斜面方向的力等于重力分解为mg*cosθ。
由此可以列出物体在斜面上的受力平衡方程：mg*sinθ- f = ma斜mg*cosθ= ma垂其中，a斜和a垂分别是物体沿斜面和垂直于斜面方向的加速度。
根据这两个方程，我们可以解得物体在斜面上的加速度，并进一步得到物体在斜面上运动的规律。
根据伽利略的理想斜面原理，我们可以得到一些重要结论。
首先，从理论上来讲，当斜面的角度为0时，即为水平面，那么物体就不会滑动，因为重力与静摩擦力相等。
此时物体沿斜面方向没有加速度。
当斜面的角度增大时，物体就越容易下滑，滑动的加速度也增大。
伽利略自由落体实验
伽利略自由落体实验
伽利略自由落体实验是伽利略·伽利雷在16世纪的一项重要实验，用来证明地球上的物体在无空气阻力的情况下坠落的规律。
他进行了以下步骤：
1. 他选择了一个平滑的斜面，并测量了它的斜度角度。
2. 他将斜面放置在水平地面上，并将小球放在斜面上。
3. 他观察了小球从斜面上滚下来的过程，并用计时器记录下每个特定时间间隔内小球所经过的距离。
4. 他重复以上实验多次，并记录下每次实验的结果。
5. 他对比不同时间间隔内小球所经过的距离，发现无论时间间隔多长，小球所经过的距离总是成等差数列增加。
6. 他得出结论，物体在无空气阻力的情况下坠落的距离与时间的平方成正比。
通过这个实验，伽利略证明了所有物体在无空气阻力的情况下坠落的规律是相同的，与物体的质量无关，而只与时间的平方成正比。
这个实验为后来的物理学奠定了基础，也被认为是现代科学方法的重要里程碑之一。
伽利略斜面实验得到的结论？
伽利略斜面实验得到的结论？在学习高中物理的时候往往会遇到很多关于物理问题，上课觉着什幺都懂了，可等到做题目时又无从下手。
以至于对于一些意志薄弱、学习方法不对的同学就很难再坚持下来。
过早的对物理没了兴趣，伤害了到高中的学习信心。
收集整理下面的这几个问题，是一些同学们的学习疑问，小编做一个统一的回复，有同样问题的同学，可以仔细看一下。
【问：伽利略斜面实验得到的结论？】答：伽利略斜面实验在物理学发展史上具有重要意义，借助理想实验模型，论证了摩擦力由大到小，从有到无的过程，物体运动特点，得出结论：力不是维持物体运动的原因。
这也是牛顿第一定律的基础。
牛顿第一定律内容：物体在受力平衡时，总是维持静止状态，或者做匀速直线运动状态，直到有外力出现改变这种平衡。
【问：地球赤道附近的重力、向心力、万有引力是什幺关系？】答：万有引力是力的源泉，是合力。
万有引力作用有两个效果，其一是提供物体做自由落体的重力，另一个是物体绕地轴旋转的向心力。
从力的合成与分解来看，万有引力是合力，万有引力等于重力与向心力的矢量和。
大部分情况下物体的重力都被支持力或绳子的拉力抵消掉了。
【问：平衡状态指的是什幺？】答：平衡状态可以从两个方面来理解，从受力情况来看，平衡态就是受力平衡的状态；从运动学的角度来看，如果物体处于平衡状态，则静止或保持匀速直线运动。
【问：竖直面内的圆周运动，小球在中空的环状轨道运动，刚好通过最高点受力情况如何？】答：这种情况是内外壁轨道模型，如果小球刚好通过最高点，则其运动到最高点时的速度为零（收到的合外力也为零）。
注意这种轨道运动模式与单外侧轨道是完全不一样的情况。
【问：物理内容很容易忘怎幺克服？】答：知识容易忘，说明你复习不够及时。
物理知识比较抽象，老师讲过的内容，你听懂了不代表理。
伽利略斜面实验的结论是什么？
伽利略斜面实验的结论是什么？在学习高中物理的时候往往会遇到很多关于物理问题，上课觉着什幺都懂了，可等到做题目时又无从下手。
以至于对于一些意志薄弱、学习方法不对的同学就很难再坚持下来。
过早的对物理没了兴趣，伤害了到高中的学习信心。
收集整理下面的这几个问题，是一些同学们的学习疑问，小编做一个统一的回复，有同样问题的同学，可以仔细看一下。
【问：伽利略斜面实验的结论是什幺？】答：伽利略利用斜面实验，借助理想模型，分析了不同外力下物体运动的规律，论证了：力不是维持物体运动的原因。
这也是牛顿第一定律的基础。
牛顿第一定律内容：物体在受力平衡时，总是维持静止，或者匀速直线运动状态。
【问：双子星是什幺样的运动模式？】答：双子星运动模式是一类典型的天体运动，这种运动在宇宙中普遍存在。
双子星围绕着两颗星体连线上的一个固定点做匀速圆周运动，两者的角速度w相同，运转周期t相同。
与行星围绕恒心类似，双子星也是万有引力来提供向心力，只不过，万有引力的r与圆周运动的半径r是不同的（同学们最好是结合图像去理解）。
【问：带电粒子在磁场偏转周期t的求法？】答：粒子在磁场中做圆周运动，其周期t的公式是t=2πm/bq；可在计算题中，这个公式是不能直接使用的，必须推导。
最基本的推导要利用向心力的公式：qvb=m*v*2π/t，约去v，可得周期t的公式，这是最简单的一种推导方法。
【问：怎幺克服忘事的毛病？】答：知识容易忘，记忆不牢固，这说明你课下的复习不够及时。
的确，咱们高中物理知识比较抽象，课堂上听懂了不代表理解了，理解了不代表记住了，所以在课下要多下功夫温习，才能把知识彻底搞扎实。
很多学生学物理总是太自信，太相信自己的记忆力了；总觉得掌握了，到了考场上才发现自己并没有掌握好，典型的眼高手低。
以上伽利略斜面实验的结论是。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
伽利略的斜槽实验
2006-07-19 16:43胡佳艳|分类：文化/艺术|浏览1988次
分享到：
2006-07-21 07:59网友采纳
伽利略用木板制成斜槽蒙上羊皮纸，用铜球从槽上滚下，他用大容器稳定地滴水并用天平称量的方法解决计时问题，测出铜球在斜槽上的位置与时刻，在这样的条件下，对物体沿不同角度的光滑斜面运动的规律进行了上百次的定量研究，得出结论：物体沿光滑斜面运动是匀变速直线运动，进而将斜面倾角趋于90时，推理得：自由落体运动是初速为零的匀变速直线运动。
那伽利略为什么要研究自由落体呢？
西方有句谚语：“对运动无知，也就对大自然无知。
”运动是万物的根本特性。
在这个问题上，自古以来，出现过种种不同的看法，形成了形形色色的自然观。
在16世纪以前，亚里士多德的运动理论居统治地位。
他把万物看成是由四种元素——土、水、空气及火组成，四种元素各有其自然位置，任何物体都有返回其自然位置而运动的性质。
他把运动分成自然运动和强迫运动：重物下落是自然运动，天上星辰围绕地心作圆周运动，也是自然运动；而要让物体作强迫运动，
必需有推动者，即有施力者。
力一旦去除，运动即停止。
既然重物下落是物体的自然属性，物体越重，趋向自然位置的倾向性也就越大，所以下落速度也越大。
于是，从亚里士多德的教义出发，就必然得到物体下落速度与物体重量成正比的结论。
亚里士多德的理论基本上是错误的，但这一理论毕竟是从原始的直接经验引伸而来，有一定的合理成分，在历史上也起过进步作用，再加上被宗教利用，所以直到16世纪，仍被人们敬为圣贤之言，不可触犯。
正因为如此，批驳亚里士多德关于落体运动的错误理论，不仅是一个具体的运动学问题，也是涉及自然哲学的基础问题，是从亚里士多德的精神枷锁下解脱的一场思想革命的重要组成部分。
伽利略在这场斗争中作出了非常重要的贡献。
他认识到通过自由落体的研究打开的缺口，会导致一门广博的新科学出现。
请读读他在《两门新科学》中核心的一章，即“第三天的谈话”，开头讲的一段话①：
“我的目的，是要阐述一门崭新的科学，它研究的却是非常古老的课题。
也许，在自然界中最古老的课题莫过于运动了。
哲学家们写的关于这方面的书既不少，也不小，但是我从实验发现了某些值得注意的性质，到现在为止还未有人观察或演示过。
也做过一些表面的观察，例如观察到下落重物的自然运动是连续加速的，但还从未有人宣
布过，这一加速达到什么程度；据我所知，还没有一个人指出，一个从静止下落的物体在相等的时间间隔里，保持按从1开始的奇数的比数。
……
“我考虑更重要的是，一门广博精深的科学已经启蒙，我在这方面的工作只是它的开始，那些比我更敏锐的人所用的方法和手段将会探索到各个遥远的角落。
”
关于伽利略的比萨斜塔实验，传说纷纭。
有人说，他这个落体实验对亚里士多德的理论是致命一击，由此批驳了亚里士多德的落体速度与重量成正比的说法，得出落体加速度与其重量无关的科学结论；有人说，他用大小相同而重量不等的两个球，得到同时落地的结果；甚至有人说他是用炮弹和枪弹做实验的。
有人则过分宣扬伽利略的落体实验，说他是第一个做落体实验的人。
然而，伽利略在《两门新科学》中，并没有提到他在比萨斜塔做过实验。
有关这个实验的说法大概来自他晚年的学生维维安尼（Vivi ani，1622—1703）在《伽利略传》中的一段不准确的回忆。
这篇传记是在伽利略死后十几年即1657年出版的。
其中有这样一段记述①：
“使所有哲学家极不愉快的是，通过实验和完善的表演与论证，亚里士多德的许多结论被他（指伽利略）证明是错的，这些结论在他
之前都被看成是神圣不可冒犯的。
其中有一条，就是材料相同，重量不同的物体在同样的媒质中下落，其速率并不像亚里士多德所说的那样，与其重量成正比，而是以相等的速率运动。
伽利略在其他教授和全体学生面前从比萨斜塔之顶反复地做了实验来证明这一点。
”
在伽利略的落体运动定律的形成过程中，斜面实验起过重要作用。
他在《两门新科学》中对这个实验描述得十分具体，写道②：
“取长约12库比（1库比=45.7厘米）、宽约半库比，厚约三指的木板，在边缘上刻一条一指多宽的槽，槽非常平直，经过打磨，在直槽上贴羊皮纸，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，使之略呈倾斜，再让铜球滚下，用下述方法记录滚下所需时间。
我们不止一次重复这一实验，使两次观测的时间相差不致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，我们发现它刚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，用滚下全程所用时间同滚下一半距离、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成正比例。
这对于平面（也即铜球下滚的槽）的各种斜度都成立。
我们也观测到，对于不同的斜度，下降的时间互相间的关系正如作者预计并证明过的比例一样。
“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，用小杯子收集每次下降时由细管流出的水，不管是全程还是全程的一部分，都可收集到。
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。
精确度如此之高，以至于重复许多遍，结果都没有明显的差别。
”
这个实验设计是安排得何等巧妙啊！许多年来，人们都确信伽利略就是按他所述的方案做的。
在历史博物馆中甚至还陈列着据说是伽利略当年用过的斜槽和铜球。
但是，当人们重复伽利略上述实验时，却发现很难得到如此高的精确度。
更不能使斜槽的倾斜度任意提高。
有人证明，贴了羊皮纸的木槽，实验误差反而更大了。
20世纪中叶，科学史专家库依雷（Ko yré）提出一种见解，认为伽利略的斜面实验和他在书上描述的其它许多实验一样，都是虚构的，伽利略的运动定律源于逻辑推理和理想实验。
这个意见对19世纪传统的看法无疑是一贴清醒剂。
因为长期以来形成了一种认识，把实验的作用过于夸大了，好像什么基本定律，包括伽利略的运动定律都是从数据的积累中总结出来的。
这种机械论的观点到了20世纪理所当然要受到怀疑论者批评。
然而，伽利略究竟有没有亲自做过斜面实验呢？他为什么会想到
用斜面来代替落体？他是怎样做的斜面实验？这个实验在他的研究中起了什么作用？
伽利略没有对自己的工作作过更详细的阐述。
但是，他留下了大量手稿和许多著作。
人们把他的资料编成了20卷文集，这是研究伽利略的宝贵史料。
从1591年伽利略的那本没有及时发表的小册子《论运动》中可以看出，伽利略很早就对斜面感兴趣了。
他在那里主要研究斜面上物体的平衡问题，但也提过下列问题：①为什么物体在陡的平面上运动得更快？②不同的斜面上，运动之比如何？为了使问题更明确，他画了一张图（如图1－1）。
他问道：为什么沿AB下落最快，沿BD快于BE，而慢于AB？沿AB比沿BD快多少？他的回答是①.
“同样的重量用斜面提升比垂直提升可以少用力，这要看垂直提升与倾斜提升的比例。
因此，同一重物垂直下落比沿斜面下降具有更大的力，这要看斜面下降的长度与垂直下落的长度成什么样的比例。
”
既然力的大小与斜度成一定比例，落体运动的研究就可以用斜面来代替，按一定比例“冲淡”作用的力，“加长”运动的距离，这样可以比落体更有效地研究运动的规律。
人们从伽利略的手稿中找到了一些证据，证明他早年确曾做过斜面实验。
其中有一页手稿画着一幅草图，两个小球正沿不同斜度的斜面向下运动，说明伽利略曾思考过斜面实验。
另一页手稿（如图1－2）上记录有如下数据②：
第三列数字是伽利略根据测量数据计算所得。
经过查核，证明伽利略选取的长度单位是punti，1 punti大约等于29/30毫米，最大的距离为2104 punti，相当于2米。
进一步研究，发现要能在2米长的斜面内取得8个相继时间内物体（也许是小球）通过的距离，角度必须限制在1.5°至2°之间。
从纸张的特点可以判定这页数据大约记于1604年。
此时看来伽利略还没有确定时间平方关系，因为记录上的第一列数据1、4、9、16……64显然是后加上去的。
第三列的数据有几个地方涂改，似乎是伽利略在实验之后对数据作了修正。
这些判断有助于说明伽利略的时间平方关系并不是直接从实验得到，而是从别的渠道先有了设想，再用实验加以验证的。
伽利略在这个实验里测量时间的办法肯定也与《两门新科学》中他的描述不同，因为靠称量水重无法取相继的时间间隔。
他可能是用
乐器的节拍报时，因为他擅长琵琶。
这个实验不需要知道时间的绝对值，根据节拍把小球挡住就可以了。