物理学史上的著名理想试验

物理学史上的著名理想实验在物理学发展的历史中， 理想实验以其独特方式在物理学发展的许多关键时刻发挥了重要作用，直接或间接地导致了许多物理规律的发现和物理理论的建立。下面我们一起欣赏物理学史上的著名理想实验，感怀物理学家的睿智。1 伽利略的“理想斜面”实验力与物体的运动的关系是力学的一个最基本的问题。亚里士多德认为： 物体的运动是由于外力的作用， 当外力的作用停止时， 运动的物体就会静止， 所以力是维持物体运动的原因。 亚里士多德这一观点与人们的一些生活经验相一致，正是由于这样的原因， 亚里士多德的观点易于被人们接受，以至于长期以来被人们奉为真理。彻底推翻亚里士多德错误观点的是伽利略。伽利略凭借的有力武器不是数学推导，不是真实的实验，而是理想实验。伽利略设想：如图1 在 A 点悬一单摆，拉至 AB时放开，在忽略空气阻力的情况下，摆球会沿着弧线升至对面的C处。如果在摆线经过的E 或 F 处钉上小钉子，可以使摆球沿不同的弧线上升至同一水平高度 G、H，由此得到单摆的等高性结论。以单摆的等高性为基础， 伽利略进一步设想， 如图 2 中从 A 点释放一个光滑坚硬的小球，让它沿坚硬光滑的斜面AB下落。到达 B 点后，小球将以获得的速度沿对面的 BC、BD或 BE中的某一斜面上升至通过A点的水平面，比较斜面BC、BD和 BE，倾角越来越小， 斜面越来越长， 即小球在斜面上走过的距离越来越远，运动的时间越来越长。当斜面的倾角为零而成为水平面BF时，物体由于不可能达到 A 点的高度而永远地运动下去。至此，伽利略得出结论：“任何速度一旦施加给一个运动着的物体，只要除去加速或减速的外因，此速度就可以保持不变⋯⋯”伽利略的结论从根本上否定了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”的错误论断，指出力与运动的正确关系是：力是改变物体运动状态的原因。伽利略从单摆等高性的理想实验到理想斜面实验，忽略了空气阻力和摩擦力，而这些忽略在现实中都是无法真正实现的。在真实的实验中， 人们可以用各种方法减小空气阻力和摩擦力， 但永远也无法彻底消除它们， 因而人们无法用真实的实验去验证这些理想化的设想，但是，伽利略的理想实验， 不仅让人们觉得合情合理，而且使人们透过了事物的表面现象，看到了事物的本质。2 牛顿的“理想抛体”实验1685 年，牛顿写成了《论物体的运动》的论文，论文中提出了著名的抛体运动的理想实验， 说明了行星在向心力的作用下为什么...