第9章 比萨斜塔上做实验

1590年的一天，在比萨大学任数学教授的伽利略和他的学生来到了意大利比萨城北边的奇迹广场上。他们径自来到比萨大教堂后面的一座钟楼，即比萨斜塔处。伽利略他们不是来做礼拜，也不是来游览，而是要到比萨斜塔上做实验。

他们要做的是自由落体实验，他们之所以要做这个实验是因为古希腊哲学家亚里士多德曾经断言：物体从高空落下的快慢同物体的重量成正比，物体越重，下落越快，而轻的物体下落慢。比如说，10千克重的物体下落时要比1千克重的物体快10倍。1000多年来，人们对亚里士多德的结论深信不疑。

伽利略对亚里士多德的论断产生了怀疑，他认为，物体下落速度与它的重量无关。要是将两个物体受到的空气阻力忽略不计的话，两个重量不同的物体将以同样的速度下落，因而同时到达地面。为了证明这一观点，伽利略和他的学生带着了一大一小两个铁球登上比萨斜塔顶部，大的铁球重100磅（1磅约合0.45千克），小的铁球只有1磅重。

“1，2，3，放！”伽利略一声令下，两个重量不同的铁球同时抛下，不多时这两个重量相差100倍的铁球差不多一齐落到地上。由此证明，伽利略的论断是正确的，亚里士多德的论断是错误的。

这个传奇性的自由落体实验故事是由伽利略的学生维维安尼记载在他所写的《伽利略生平的历史故事》一书中的。有人质疑说，伽利略并没有在比萨斜塔做过自由落体实验；也有记载说，1612年有人在比萨斜塔上做过这样的实验，但他是为了反驳伽利略而做这个实验的，结果两球并没有同时到达地面，那是因为两个球体受到空气阻力影响。只有在真空中，无论相差多重，物体才会同时到达地面，遵循自由落体定律。也有人说，伽利略用大小相同而重量不等的两球，一个是铁球，另一个是木球，得到同时落地的结果；还有人说，他是用炮弹和枪弹做的实验。

更有人说，伽利略只是进行了“纸上实验”，他先设想了两个一轻一重的球，并且用一根杆子连接起来，变成一个一头重、一头轻的哑铃形状。他设想让这个哑铃从高处自由落下，按照亚里士多德的论断，重球应该落得快，轻球应该落得慢。但因为两个球有杆子连着，重球和轻球互相牵制，所以哑铃应该落得比轻球快，比重球慢。如果从另一方面分析，整个哑铃的总重量应该比重球还要重。根据亚里士多德的论断，这个哑铃应该比重球下落得还要快！这两个大相径庭的结论都是从亚里士多德的论断中推导出来的，可见亚里士多德的论断是错误的。

众说纷纭，但伽利略做过大量的自由落体实验是事实。实验证明：如果不计空气阻力，那么轻重物体的自由下落速度是相同的，即重力加速度的大小都是相同的。这就是意大利物理学家伽利略发现的自由落体定律，并被后人评为“最美物理实验”之一，也是伽利略对物理学的一大贡献。

做个小作业

1.是非题 一艘宇宙飞船同时在月球上空抛下两个大小一样的球，一个是铁球，另一个是木球，结果铁球先落到月球表面。（）

2.思考题 有人重复伽利略自由落体实验，登上比萨斜塔，同时抛下两个重量不同的铁球，结果两球并没有同时到达地面，这是什么原因？

微博士

自由落体

自由落体是指那些不受任何阻力，只在重力作用下降落的物体，如在地球引力作用下由静止状态开始下落的物体。

迈出第一步

自由落体小实验

利用面积相等的金属片和纸片做实验：

（1）让一张金属片和一张等面积的薄纸片同时从同一高度下落。观察哪个物体下落得快，并说明原因。

（2）把薄纸片揉成团，再和金属片同时从同一高度下落，观察两个物体的下落情况。

（3）在抽空空气的玻璃管中，让纸片、纸团、金属片同时从同一高度向下落。