伽利略的自由落体实验原理（伽利略对自由落体的研究）

伽利略对自由落体的研究，是经典物理思想和科学方法的开端

伽利略

沿不同倾斜角的斜面（不同弧度下落），其末速度是相等的。

伽利略根据这个假说就可以得到沿斜面长度l、下滑的加速度g₁与以斜面高度h自由竖直下落的加速度g之间的关系。

如图所示，物体自顶端沿斜面下滑和竖直下落所需要的时间分别是t₁和t，末速度同样为v，则有公式，、

斜面和竖直面

h=（v/2）t 和 l=（v/2）t ₁

∴t/t ₁ =h/l

又有：v=gt

V=g ₁ t ₁

得到：g ₁ /g=t/t ₁=h/l =sinα

有这个关系式就不难从斜面上的加速度g ₁求出自由落体下落的加速度g 。

不过伽利略并没有给出加速度g 的精确数值，它只是根据这个关系式，明确得出了自由落体做匀加速运动的结论。

这是物理实验中的转换思想，

至此伽利略对落体运动的假设从不同的角度进行了几乎完美的推理和实验验证，得出自由落体运动是匀加速运动的正确规律。

伽利略在研究自由落体运动的过程，不仅仅是得出了自由落体，是匀加速运动的正确规律，更重要的是他运用了许多物理思想和方法，开创了实验物理的先河，成为物理学的经典。

1、不拘泥于前人的结论，并能根据自己的思考和实验，对权威的理论进行质疑，甚至对自己做过的结论，不正确的也可以推倒重新再认识，这是具有独立思考的批判精神。

2、用逻辑推理的思维方式，对假设的结论进行推理论证，证明其对错，这种方法后来把它称之为思想实验，或者叫理想实验。伽利略在提出惯性定律的时候，也用了同样的思想实验：

惯性斜面

如图的各面都保持光滑，光滑的小球从A点下落到B点后，会沿着斜面运动到同高度的C点，如果把坡度减小，小球从A点由静止出发也会运动到D点或者E点，但运动的距离会更长，如果把斜面的角度减为0度，斜面放平变成BF，小球就会在水平面无限的运动下去。

这就是惯性定律的基本思想。

3、用物理实验来证明物理的假说和猜想，开启了崭新的物理实验科学。“假设（猜想）—设计实验验证——实验数据分析—得出研究结论—验证（修正）假设” ，这样一个探究物理问题的基本科学过程，成为以后物理学发展和科学研究主要模式，假设（猜想）对与错，是否完善？要靠科学实验来验证和修正。

4、采用控制变量法的方式来验证实验的结论。当产生结果的原因有多个因素时，保持其他因素不变，只改变一个因素，判断这个因素与结果之间的关系，这种控制变量研究问题的方法，也是成为物理研究的一个主要的科学方法，中学物理的大量实验都是用这种方式来进行的。

5、实验中采用了转化法，即将不易求解和不易测量到的物理量转化为容易求解和容易测量的物理量，伽利略在当时的条件中无法测出△v和△t，就巧妙的将其转化为可以直接测量的路程s和时间t的关系，这就是转化法。

6、对实验做类比联想反思，如将单摆的摆动类比斜面下滑，再次论证：同一高度的物体沿不同的斜面下滑到底端的速度是相等的。

7、将斜面运动得出来的结论，合理的推广到竖直运动（因为竖直运动不易测量），物体斜面与竖直运动之间的区别，主要就是斜面的倾角不同，当斜面的倾角不断增大，到90度时就已经成为了竖直的自由落体运动。

伽利略的物理思想对后人研究物理具有重要的示范意义。

爱因斯坦曾说，“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”