亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿 对力和运动的观点.docxVIP

亚里士多德是古希腊著名的科学家，由于时代的局限和科学条件的限制，提出了许多观点，当时被人们认为是正确的、后来又被科学实验否定，意大利科学家伽利略就是敢于挑战所谓权威的众多人之一，从下面仅供的两个例子中我们就可以看到科学与谬误针锋相对斗争的一个侧面。一、关于运动与力1、亚里士多德。观察现象：马用力拉车，车前进；马停止用力，车就停止结论：力是维持物体运动状态的原因解释：物体受到力的作用，才能运动；不受力，物体就静止不动2、 伽利略。理想实验：小球沿一个斜面的某一固定高度从静止开始滚下，如果没有摩擦力，小球将运动到另一个斜面上，其最后高度与小球原来静止时的高度相同。结论：力不是维持物体运动状态的原因解释：在水平面上运动的小球，之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故；若没有摩擦力，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度继续运动下去。正确结论：力是改变物体运动状态的原因3、现代验证实验：气垫导轨模拟实验，在无摩擦的条件下，物体的运动与是否受力无关二、关于自由落体运动1、 亚里士多德。观察现象：石头与小木片从统一高度从静止开始往下落，结果石头先落到地面。结论：物体下落的快慢是由它们的重量大小决定，物体越重，下落的越快。解释：物体的运动速率同物体所含的物质多少成正比，由于重的物体比轻的物体含的物质多，所以重的物体要先落地，即速度与重量成正比2、 伽利略。逻辑推论：假如速度与重量成正比，取一个大石头、一个小石头，从相同的高度同时从静止开始落，大石头下落的快，小石头下落的慢；如果将它们栓在一起，情况如何呢？结论一：快的会被慢的拖着而减速，慢的会被快的拖着而加速，因而它们将以比原来哪个较重的物体小一点、比较轻的快一点的速度下落。结论二：栓在一起后，它们的总重量大于大石头的重量，它们的下落速度应该比大石头的速度还快。焦点：两个结论很明显自相矛盾。分析：只有假定物体运动速度与重量无关才能消除这一矛盾。正确结论：无论轻重物体，只要只受重力作用，都是初速度为0的匀速直线运动3、后期验证实验：比萨斜塔实验，大小不同的两个金属球，从同一高度同时静止开始下落，结果同时落地。由上面可以看出，亚里士多德尽管一生成就卓越，开拓了科学研究的新时代，但是由于只凭观察、推理，过分夸大了形式逻辑的作用，忽视了实验验证这一重要手段，导致了许多错误，在学习时，我们必须要坚持实践是检验真理的唯一标准，培养科学的世界观。 在力学上，笛卡尔发展了伽利略的运动相对性的思想，例如在《哲学原理》一书中，举出在航行中的海船上海员怀表的表轮这一类生动的例子，用以说明运动与静止需要选择参考系的道理。笛卡尔在《哲学原理》第二章中以第一和第二自然定律的形式比较完整地第一次表述了惯性定律：只要物体开始运动，就将继续以同一速度并沿着同一直线方向运动，直到遇到某种外来原因造成的阻碍或偏离为止。这里他强调了伽利略没有明确表述的惯性运动的直线性。 牛顿是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家，其研究领域包括了物理学、数学、天文学等学科。牛顿的主要贡献有发明了微积分，发现了万有引力定律和经典力学，设计并实际制造了第一家反射式望远镜等等，被誉为人类历史上最伟大，最有影响力的科学家。为了纪念牛顿在经典力学方面的杰出成就，“牛顿”后来成为衡量力的大小的物理单位。 第—运动定律是伽利略发现的。这个定律阐明，如果物体处于静止或作恒速直线运动，那么只要没有外力作用，它就仍将保持静止或继续作匀速直线运动。这个定律也称惯性定律，它描述了力的一种性质：力可以使物体由静止到运动和由运动到静止，也可以使物体由一种运动形式变化为另一种形式。此被称为牛顿第一定律。力学中最重要的问题是物体在类似情况下如何运动。牛顿第二定律解决了这个问题；该定律被看作是古典物理学中最重要的基本定律。牛顿第二定律定量地描述了力能使物体的运动产生变化。它说明速度的时间变化率（即加速度a与力F成正比，而与物体的质量里成反比，即a=F/m或F=ma；力越大，加速度也越大；质量越大，加速度就越小。力与加速度都既有量值又有方向。加速度由力引起，方向与力相同；如果有几个力作用在物体上，就由合力产生加速度，第二定律是最重要的，动力的所有基本方程都可由它通过微积分推导出来。　　此外，牛顿根据这两个定律制定出第三定律。牛顿第三定律指出，两个物体的相互作用总是大小相等而方向相反。对于两个直接接触的物体，这个定律比较易于理解。书本对子桌子向下的压力等于桌子对书本的向上的托力，即作用力等于反作用力。引力也是如此，飞行中的飞机向上拉地球的力在数值上等于地球向下拉飞机的力。牛顿运动定律广泛用于科学和动力学问题上。