浅谈《伽利略对自由落体运动的研究》中对学生思维和情感的培养

勾伯达

摘 要：物理的学习需要学生有比较好的思维能力，爱钻研、勤思考。《伽利略对自由落体运动的研究》一节让学生体会伽利略探究的过程及解决困难的方法，很好地培养了学生的物理思维，追求真理、热爱科学、勇于探索、坚持真理的高尚情操和意志品质。

关键词：物理；伽利略；自由落体运动；思维；情感

16世纪的意大利处于文艺复兴后期，仍然处于教皇统治时期，对伽利略来说提出对亚里士多德的质疑是一次冒险。伽利略质疑亚里士多德的观点，在教会看来，是在质疑上帝，是对教会权威的挑衅。学生在了解伽利略提出的观点的同时可以根据当时的社会背景，体会教会给伽利略带来的压力要比证明亚里士多德的错误观点更大，伽利略坚持真理挑战教会的信心和决心是值得我们敬佩的。

一、新理论的诞生

伽利略不仅仅是一位思维活跃的物理学家，也是一位出色的数学家，在认为物体下落是一种匀加速运动之后，他对这种运动做了更加深入的研究。

1.概念的提出

在伽利略之前并没有运动方面的研究，是他第一个对运动进行了研究，这时伽利略面对的困难是一连串的，第一个困难就是如何描述一个物体的运动。伽利略最早提出了时间、路程、速度等概念，把人们通常意识中对这些物理概念的感性认识提升到了理性的高度。解决了描述物体运动的困难，具有开创性的意义。对我们的学习是一种启发，对于未知事物的研究及相关概念的建立具有很重要的意义，极大地推动了这项研究的顺利进行。

2.逻辑推理

伽利略解决的第二个困难是对匀变速直线运动的数学探究。既然速度均匀地运动，那么速度是随谁均匀变化的呢？伽利略提出了两个方案，一个是速度随时间均匀变化，另一个是速度随路程均匀变化，伽利略利用自己卓越的数学才能证明了如果根据速度随路程均匀变化将会得到一个非常复杂的结论，违背了简单法则。事实上如果速度是随位移均匀变化的运动，并不是我们今天看到的匀变速直线运动，它是一个变加速的直线运动，不符合自由落体运动的规律。

3.冲淡重力

由于落体运动时间是很短的，依靠当时的条件，我们是无法准确记录物体下落时间的。伽利略巧妙地解决了这个问题，他提出了冲淡重力的设想。伽利略认为做落体运动的物体和在物体从斜面上滑下的运动是同种类型的运动，如果斜面倾斜角度变得越来越大，最后变成直角，也就是斜面竖直，此时的斜面滑下的运动不就是落体运动吗，很显然这是伽利略对物体在斜面上的运动进行了深入研究之后得出的结论，也就是只要证明了物体在斜面上速度是均匀变化的，经过合理外推，就可以证明落体运动的速度也是均匀变化的。

伽利略在解决了这三个问题之后，他对自由落体运动的理论研究已经非常深入，并且已经明确落体运动是匀变速直线运动的特例。直到伽利略老年，经历宗教审判所的审判之后，他还在做物体运动的研究，伽利略追求真理、坚持不懈的精神、丰富的知识储备是他成功的关键。

二、验证推理

在伽利略做好了所有的理论准备以后进行了实验验证。他利用一个很长的斜面，一个小球，利用人的脉搏来记录时间，验证了他的理论，画上了一个完美的句号。

伽利略把实验引入自然科学的研究之中，开启了一个物理研究的新时代，完美地展现了一种人类认识自然的新方法，通过观察的方法提出合理的假设，再加上合理的逻辑推理，最后经过实验验证的科学探究之路。伽利略生活的时代是欧洲文艺复兴的后期，他从科学领域启迪人们的智慧，让人们用科学的方法探索宇宙，为欧洲文艺复兴添加了新的活力，他不仅仅是那个时代的巨人，也是人类社会发展中的巨人。

三、精神感悟

伽利略所做的工作遠不止这些，他的一切成就都是他勤于思考认真研究得到的。他观察事物仔细而周到，思维缜密，在推翻亚里士多德的观点的时候，设计了一个非常巧妙的自相矛盾的辩论依据，如果亚里士多德在场肯定会被辩驳得哑口无言。提出自己的观点时，指出空气阻力对物体下落的影响，指导人们在解决问题时抓住事物本身，忽略次要因素，这样才能对事物有清晰和准确的认识。他利用自己在数学上的优势，对匀变速运动做了大量的研究，得出一个简单直观的结论，使得实验验证具有可操作性。最后把物体从斜面上下滑推广到竖直，这是一种超乎常人的思考。

他的工作为人们探索出了一种科学探究的方法，提出问题、猜想假设、逻辑推理、实验验证，对后来人们的科学研究起到了极大的指导作用。对学生的学习也提供了一个很有意义的学习方法，指引学生学习要像做研究一样，循序渐进，注重发现问题，勤于思考，用理性的眼光去思考问题，用实验的方法验证问题。

伽利略教给我们的不仅仅是落体运动的探究方法，更重要的是他追求真理的信念，是坚持不懈的精神，是勇于探索的勇气。当我们饱含热情，学习他的精神的时候无不为之折服，这无疑是一座精神的丰碑，指引我们不畏风雨，追求真理的灯塔，这也是我们这节课所要达到的最高目标。

编辑 李琴芳