伽利略在力学上取得哪些成就?其力学成就和实验方法在科学发展史上有何重要意义?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/12/23 16:12:04
伽利略在力学上取得哪些成就?其力学成就和实验方法在科学发展史上有何重要意义?
伽利略在力学上取得哪些成就?其力学成就和实验方法在科学发展史上有何重要意义?
伽利略在力学上取得哪些成就?其力学成就和实验方法在科学发展史上有何重要意义?
他非常重视数学在应用科学方法上的重要性
①力学 伽利略是第一个把实验引进力学的科学家,他利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力学定律.1582年前后,他经过长久的实验观察和数学推算,得到了摆的等时性定律.接着在1585年因家庭经济困难辍学.离开比萨大学期间,他深入研究古希腊学者欧几里得、阿基米德等人的著作.他根据杠杆原理和浮力原理写出了第一篇题为《天平》的论文.不久又写了论文《论重力》,第一次揭示了重力和重心的实质并给出准确的数学表达式,因此声名大振.与此同时,他对亚里士多德的许多观点提出质疑.在1589～1591年间,伽利略对落体运动作了细致的观察.从实验和理论上否定了统治千余年的亚里士多德关于“落体运动法则”确立了正确的“自由落体定律”,即在忽略空气阻力条件下,重量不同的球在下落时同时落地,下落的速度与重量无关.根据伽利略晚年的学生V.维维亚尼的记载,落体实验是在比萨斜塔上公开进行的：1589年某一天,伽利略将一个重10磅,一个重1磅的铁球同时抛下,几乎同时落地,在场的竞争者个个目瞪口呆,在大笑中耸耸肩走了.但在伽利略的著作中并未明确说明实验是在比萨斜塔上进行的.因此近年来对此存在争议.伽利略对运动基本概念,包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式.尤其是加速度概念的提出,在力学史上是一个里程碑.有了加速度的概念,力学中的动力学部分才能建立在科学基础之上,而在伽利略之前,只有静力学部分有定量的描述.伽利略曾非正式地提出过惯性定律（见牛顿运动定律）和外力作用下物体的运动规律,这为牛顿正式提出运动第一、第二定律奠定了基础.在经典力学的创立上,伽利略可说是牛顿的先驱.伽利略还提出过合力定律,抛射体运动规律,并确立了伽利略相对性原理.伽利略在力学方面的贡献是多方面的.这在他晚年写出的力学著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》中有详细的描述.在这本不朽著作中,除动力学外,还有不少关于材料力学的内容.例如,他阐述了关于梁的弯曲试验和理论分析,正确地断定梁的抗弯能力和几何尺寸的力学相似关系.他指出,对长度相似的圆柱形梁,抗弯力矩和半径立方成比例.他还分析过受集中载荷的简支梁,正确指出最大弯矩在载荷下,且与它到两支点的距离之积成比例.伽利略还对梁弯曲理论用于实践所应注意的问题进行了分析,指出工程结构的尺寸不能过大,因为它们会在自身重量作用下发生破坏.他根据实验得出,动物形体尺寸减小时,躯体的强度并不按比例减小.他说：“一只小狗也许可以在它背上驮两三只同样大小的狗,但我相信一匹马也许连一匹和它同样大小的马也驮不起.”
研究方法
伽利略对物理规律的论证非常严格.他创立了对物理理象进行实验研究并把实验的方法与数学方法、逻辑论证相结合的科学研究方法.例如,为了说明惯性,他曾设计一个无摩擦的理想实验：在一定点O悬挂一单摆,将摆球拉到离竖直位置一定距离的左侧A点,释放小球,小球将摆到竖直位置的右侧B点,此时A点与B点处于同一高度.若在O的正下方C用钉子改变单摆的运动路线,小球将摆到与A、B两点同样高度的D.伽利略指出,对于斜面会得出同样的结论.他将两个斜面对接起来,让小球沿一个斜面从静止滚下,小球将滚上另一斜面.如果无摩擦,小球将上升到原来的高度.他推论说,如果减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面达到原来的高度就要通过更长的距离.然后使第二个斜面的倾角越来越小,小球将会滚得越来越远.如果第二个斜面改成水平面,小球就永远达不到原来的高度,而要沿水平面以恒定速度持续运动下去.伽利略设计的实验虽是想象中的,但却是建立在可靠的事实的基础上.把研究的事物理想化,就可以更加突出事物的主要特征,化繁为简,容易于认识其规律.伽利略的这一自然科学新方法,有力地促进物理学的发展,他因此被誉为是“经典物理学的奠基人”.