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这样学高中物理更有益——力学部分
Learning High School Physics This Way is More Beneficial—Mechanics Section

发现自然规律。基于这样的新的科学思想，伽利略倡导了数学与实验相结合的研
究方法。这种研究方法是他在科学上取得伟大成就的源泉，也是他对近代科学的
最重要贡献。
伽利略摒弃神学的宇宙观，认为世界是一个有秩序的服从简单规律的整体，

要了解大自然，就必须进行系统的实验定量观测，找出它的精确的数量关系。
基于创新的思想，伽利略倡导了数学－实验方法。用数学方法研究物理问
题，原非伽利略首倡，可以追溯到公元前 3 世纪的阿基米德，14 世纪的牛津学
派和巴黎学派以及 15、16 世纪的意大利学术界，在这方面都有一定成就，但他

们并未将实验方法放在首位，因而在思想上未能有所突破。伽利略重视实验的思
想可见于 1615 年他写给克利斯廷娜公爵夫人的一封信上的话：“我要请求这些
聪明细心的神父们认真考虑一下臆测性的原理和由实验证实了的原理二者之间的
区别。要知道，做实验工作的教授们的主张并不是只凭主观愿望来决定的。”

伽利略的数学与实验相结合的研究方法，一般来说，分三个步骤：①先提取
出从现象中获得的直观认识的主要部分，用最简单的数学形式表示出来，以建立
量的概念；②再由此式用数学方法导出另一易于实验证实的数量关系；③然后通
过实验来证实这种数量关系。他对落体匀加速运动规律的研究便是最好的说明。

从落体的加速运动所能作出的最简单设想，可能是其瞬时速度 v 与路程 s 成
正比，此 v 也可能与下落时间 t 成正比。这就是研究方法的步骤①。通过数学论证，
不难发现第一种假设对于匀加速运动是不能成立的。于是采取 v ∝ t 或 v=at 的假
设，这里 a 是加速度。由于当时 v 值无法直接测量，所以将此式转换为可测量路

程的形式。
最后的步骤是用实验验证：由于自由落体的加速度 a 值大，即使在短时间内
下落的路程也会很大，难于测量。为了“冲淡”加速度，使其减小，伽利略设计
了斜面滚球实验，测量从斜面上的光滑小槽内往下滚的青铜小球的行程与时间的
关系。他采用精密的漏壶，反复实验 100 次。所得结果与步骤②中所设想的 s—t

数量关系符合，且重复性良好，肯定了落体作匀加速运动设想的正确性。
由此可见，伽利略进行科学实验的目的主要是为了检验一个科学假设是否正
确，而不是盲目地收集资料，归纳事实。

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