力和物体运动关系的探究历程

原标题:《为什么热气球飞上天，而苹果却在下落。》

世间万物都在动。

宇宙中的一切都在运动和变化物理就是研究它们运动变化的规律，研究它们为什么运动，怎么运动

如果没有运动，世界就死了，也就没有物理。

运动是如此的普遍和明显，但是为什么物体会运动呢这个问题乍一看似乎很搞笑，但是仔细想想就会发现，远没有你想象的那么简单自然

为什么苹果掉下来，热气球却飞上了天我推椅子，椅子往前走，我一松手，椅子就停了物体只有在有外力的情况下才能运动吗铁球比羽毛掉得快是因为铁球比较重吗这些问题如此常见，却极难回答古希腊很多自然哲学家都思考过这些问题，但答案都不尽如人意

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比如，你看，当我推椅子的时候，它就动了这种理解——通过接触传递力，也容易接受可是，当苹果落下时，没有东西碰到它为什么它还在动当热气球上升时，没有东西碰到它为什么它也会动另外，为什么热气球向上移动，而苹果向下移动重的东西掉下来，轻的东西飞上天空是真的吗

看到这里，一定有同学想说:苹果落下是因为向下的重力，热气球上升是因为向上的浮力很多家长在回答孩子的问题时，也喜欢直接把答案扔出去

答案是对的，但它离天空太远了通过这个回答，孩子只能得到一个零碎的知识点，无法理解背后的知识体系，也无法理解科学是如何建立起来的古希腊人对自然进行了细致的分析和深刻的哲学思考，最终形成了一套自洽的自然哲学体系

在这个过程中，亚里士多德是贡献最大的，处于核心地位我们姑且称这一整套世界观为亚里士多德的世界观

这种观点认为，地球是宇宙的中心，太阳，月亮，星星都围绕着地球转地球上的物质由四种基本元素组成:水，火，土和空气元素会自然地移动到宇宙的中心，水元素也自然地向宇宙中心移动，但这种趋势比土元素弱，元素在水和土壤上方自然移动，元素有远离宇宙中心的自然倾向

其他观点我就不一一列举了看完他们有什么感想你是否觉得这些观点在今天看来虽然幼稚，但却是一个自洽的体系它可以在不自相矛盾的情况下把自己的话凑拢，也能解释物体为什么会运动，能更好的解释古人看到的各种现象即使对于孩子来说，这套理论也更符合常识，更容易理解和接受但是，这不是科学，而是自然哲学，真正的科学还没有诞生亚里士多德的世界观将统治欧洲近2000年，直到伽利略出现

伽利略的发现

伽利略认为，我们不仅要对运动进行定性分析，还要进行定量计算我们应该用数学定量地描述一个物体的运动，然后用实验来验证，而不是仅仅讨论物体的目的，性质这种形而上的，不可量化的东西

这意味着伽利略抛弃了自古希腊以来的自然哲学传统，正式建立了一门以数学和实验为基础的现代科学，任务是描述自然现象，而不是试图解释自然现象的本质如果一个重物会掉下来，我们看看它是怎么掉下来的，第一秒掉下来多少，第二秒掉下来多少寻找规则

人们说物体越重，下落的速度越快我们来做个实验，看看重铁球和轻铁球是不是一样的据说，当所有物体到达其自然位置时，它们将趋于静止我们来做实验，看看是不是这样

做了大量实验后，伽利略大惊失色他发现事情并不是他原先所想的那样感觉不靠谱，还得通过实验说话

首先，伽利略从一系列斜坡实验中发现，物体运动与否与受力与否没有直接关系，运动不需要外力来维持他设计了一个平滑的斜坡，发现无论球从左边放下多高，基本上都能到达右边同样的高度

接下来，减少右侧的坡度，使右侧越来越平然后，为了达到同样的高度，球必须移动更长的距离

最后把右边的坡完全整平，右边就成了平面，高度永远不变这样，无论球移动多长多远，都不可能达到和左边一样的高度左侧永远达不到同一高度，意味着球会保持匀速直线运动就像在溜冰场一样地面越光滑，一次能滑得越远如果地面绝对光滑，人们永远不会停下来，直到他们遇到其他障碍

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伽利略通过这个实验发现，运动本身不需要力来维持，物体即使在不受任何外力影响的情况下，也能保持匀速直线运动那么，力的作用是什么用力推椅子，椅子的状态确实会发生变化，而且真的好像力度越大，椅子移动的速度越快

伽利略对这些问题做了进一步的研究，最终发现力不是维持物体运动的原因，而是改变其运动状态的原因也就是说，维持物体的运动不需要力，而改变物体的运动需要力，力还是很有用的小钢珠在绝对光滑的地面上总能匀速直线运动，速度和方向不变但是如果你用力推球，球的速度就会改变伽利略的工作非常重要他不仅开创了现代意义上的科学，而且指出了科学研究的基本方法他自己也身体力行，发现了大量物体运动的基本规律，为后人指明了方向

内容简介

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