伽利略、牛頓因她而偉大!中學生們卻因她把物理作業做到吐!

2020-12-07 物理畢業班

中學物理力學部分，有一種最常見的物理實驗裝置，伽利略、牛頓都因她而偉大，中學生卻因她而作業做到吐！之所以用「她」而不用「它」，是因為她孕育了太多偉大！

她是一種物理實驗裝置！

這種實驗裝置非常簡單，生活當中也最常見，但是正如絕大部分的偉大物理發現都是從大多數人最司空見慣卻視而不見的生活物理現象中發現的一樣，她是平凡的，卻偉人伽利略和牛頓做出了常人做不到的偉大發現！

這個似乎很神奇的物理實驗裝置，就是生活中最為常見而卻很神奇的「斜面」！

伽利略斜面實驗

兩千三百多年以前，古希臘集哲學家、科學家、教育家幾大家於一身的偉大人物亞里斯多德認為「靜止是水平地面上物體的「自然狀態」或「自然本性」，必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止下來。」

然而，將近兩千年以後的1604年，義大利物理學家、天文學家、哲學家、近代實驗科學的先驅者伽利略利用一個斜面實驗推翻了亞里斯多德的持續了將近兩千年的錯誤物理觀點！

伽利略斜面實驗

伽利略利用的恰恰是最讓人意想不到的「斜面」，如上圖，讓物體從斜面上的同一高度滑下，如果忽略掉摩擦力，它將滑到右邊斜面與釋放高度相同的地方，如果將右邊斜面坡度放緩，物體還是滑到同樣高度，只是通過的路程比原來更長，假設右邊軌道變的水平，則鋼球為了到達原來的高度，就必須永遠運動下去。

此實驗的妙處就在於，把部分實驗事實與理想化的推理相結合，從而得到了「物體的運動不需要力來維持」這一偉大物理理論！

後來很多物理學家發展了這一理論，牛頓則站在這些科學巨人的肩膀上，得到了牛頓第一定律：「任何物體在不受到力的作用時，總保持勻速直線運動狀態或者靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止」。也就是說「力是改變物理運動的原因，而不是維持物體運動的原因」！

事實是，「慣性才是維持物體運動的原因」！

伽利略利用斜面研究「自由落體運動」

伽利略後來再一次利用如上圖中的斜面實驗，研究了「自由落體運動」，同樣是實驗事實與科學推理相結合的結果。伽利略由於採用這種「理想化實驗」方法，從而標誌著物理學的真正開端，被稱為「近代物理學之父」！

一個小小的斜面，在偉人的手裡，竟然發展出了物理的數條重要結論。這種科學探究的方法對於現在的每一位中學生都應該有所啟示

可是，對於初次接觸這種斜面裝置的中學生來說，這種裝置真是沒意思，有什麼用處呀？生活當中有麼?

其實，生活當中的「斜面」例子不但有，而且太多太多，請看下面這些生活中的「斜面」：

生活中的斜面
生活中的斜面
生活中的斜面
生活中的斜面
生活中的斜面
生活中的斜面
生活中的斜面
生活中的斜面
生活中的斜面
生活中的斜面
生活中的斜面

後來的物理學家們又利用斜面做了很多科學實驗：

最終的結果便是，在目前的中學物理課本以及物理習題中出現了無數關於斜面的題，中學生們都不得不每天面對大量的物理作業，斜面上的小滑塊啊，原來你就是生活中斜面上物體的理想化模型啊！

看看下面這些斜面上的各種典型物理圖吧，各種斜面上的力學題圖、斜面上的力學與電磁學結合題圖。

中學物理中的斜面模型題中的典型物理圖
中學物理中的斜面模型題中的典型物理圖
中學物理中的斜面模型題中的典型物理圖
中學物理中的斜面模型題中的典型物理圖

中學物理中的斜面模型題中的典型物理圖
中學物理中的斜面模型題中的典型物理圖
中學物理中的斜面模型題中的典型物理圖
中學物理中的斜面模型題中的典型物理圖
中學物理中的斜面模型題中的典型物理圖
中學物理中的斜面模型題中的典型物理圖

類似的物理習題千變萬化，無窮無盡，怎麼樣？學過中學物理的畢業生們是很親切還是很頭疼？正在學的中學生們是非常感興趣還是非常痛恨？

這斜面上的小滑塊，變幻無窮的小滑塊，難壞了一屆又一屆的中學生們。

下面是一道非常好的中考物理題，它把三種初中物理教材上的有關斜面問題綜合在一道題中，非常好的考查了學生的物理綜合能力。

有關「斜面」的中考物理題

本題的答案是：

（1）為了讓小車到達水平面時的速度相同。

（2）小車在水平面上滑行的距離；木塊滑行的距離。

（3）3.6；81%；斜面越陡，斜面的機械效率越高。

中學生朋友們，應該像偉大的物理科學家們學習，物理來源於生活，最終會服務於生活。物理是有用的，也是有趣的。

中學生朋友們，為了美好的未來，加油！

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    牛頓是一個偉大的科學家，他為物理學的發展做出了巨大的貢獻，牛頓那個時候還沒有諾貝爾獎，如果按照現在的諾貝爾獎的評判標準，牛頓的成就能領多少枚諾獎呢？巨人伽利略牛頓曾經說過：如果說我看得比別人更遠，那是因為我站在巨人的肩膀上。這句話雖然是調侃別人的話，但是牛頓的成就也來源於對之前科學巨人的繼承，這個巨人就是伽利略，伽利略也被稱作現代物理學之父，經典力學的鼻祖，物理學上的速度、加速度、自由落體、重力和慣性等理論都是伽利略率先提出的。
  • 假如當初牛頓沒有在蘋果樹下,物理學會怎麼走?
    牛頓是有史以來最偉大的科學家，他的偉大超出了物理和數學的範疇，也超出了國界和時代的限制。很多人也許沒有學過微積分，甚至不會寫萬有引力定律表達式，但或多或少聽說過關於牛頓的一些故事。小學生就聽過牛頓把懷表當成雞蛋煮掉的故事，也知道牛頓和蘋果樹的故事。
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    也許是天妒英才，強者的生活往往是孤獨的，1599年，伽利略開始和一名叫做瑪琳娜·甘芭的女子一起同居生活。他們生育有兩個女兒和一個兒子。由於伽利略沒有在教堂舉辦婚禮所以，他的婚姻被認為是非法的。他的兩個女兒是因非法婚姻而出生的，再加上伽利略負債纍纍，因此他的孩子無法結婚。後來，他的兩個女兒都去了修道院當了修女。他的未婚妻子當時不被那個社會接受，後來分居再婚。