邮票上的物理学史——伽利略(续)

６）引力质量和惯性质量的等价性．伽利略之所以详细研究自由落体运动,是为了批驳亚里士多德的错误理论：重物体下落比轻物体快,落体速度与其重量成正比．传说伽利略曾在比萨斜塔（图１０,意大利,１９７３年）上做实验,把同样大小的铁球和木球同时放下,观众看到二者...     

实验在物理学的产生发展和完善中的作用

科学实验在物理学的形成与发展中,始终处于主导地位,起着决定性作用。 1 物理实验是建立物理理论的基础 物理概念都是在实验基础上建立的。 实验工作非常艰辛。伽利略在延续十几年甚至几十年的时间里研究过自由落体运动,亚里斯多德提出:重的物体比轻的物体下落得快。伽利略用这样的推理反驳亚里斯多德,     

关于亚里士多德落体运动结论的思考

1发现落体运动规律的传统描述谈到人类对落体运动的认识过程,不得不提到古希腊哲学家亚里士多德和意大利物理学家伽利略.从亚里士多德到伽利略再到牛顿,是人类对运动理性认识过程的几个里程碑.所有涉及落体运动的教科书上都写到,亚里士多德认为重的物体比轻的物体下落得快,而伽利略通过两种方式推翻了亚里士多德的结论.     

验证爱因斯坦是对还是错?

 传说16世纪末叶意大利科学家伽利略做过一个简单实验:从比萨斜塔上让一颗铅球和一颗木球同时下落,证明不同的质量同时到达地面.而今,两位斯坦福物理学家C.W.弗朗西斯·埃弗里特和保罗·沃尔登建议对这一原理（现在人们熟知的惯性质量和引力质量等价）进行验证,并宣称他们的实验精度为伽利略的10¹⁴倍.     

先谈谈低速运动--"从低速到高速"之一

伽利略的贡献 关于物体运动的科学研究是从17世纪伽利略(1564-1642)开始的．按爱因斯坦的说法：“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理的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．”     

“光”有“重量”吗?

 四百年前,伽利略曾利用实验深入地研究了落体和抛体的运动.后来,从盛传的比萨斜塔实验中,人们发现任何物体的惯性质量m_I都等于引力质量m_G.大约80年前,上述发现又成了广义相对论的基本出发点--等效原理.爱因斯坦还告诉我们,光子在引力场中也遵循这一原理.     

旋转物体的等效原理及其空间实验

文章回溯了等效原理的历史,解释了弱等效原理(伽利略等效原理)、强等效原理(爱因斯坦等效原理)和甚强等效原理.实验检验表明,到10-13的实验精度时,没有观测到等效原理的破坏.文章最后,也是文章的主要目的,阐述了广义相对论的不足,即不能描写物质的自旋与引力场的耦合.自旋粒子或自转物体的能一动张量既有对称分量,也有非对称的分量,还有自旋张量.但是广义相对论的引力场方程中只包含了能-动张量对称分量,不包含反对称分量,更没有自旋张量的贡献.涉及自旋与引力场耦合的理论是(有挠率场的)引力规范理论,该理论预言:自旋粒子或旋转物体将偏离测地运动,因而破坏等效原理.为了检验这种破坏,文章作者及其合作者建议进行地面实验和空间实验.     

深入浅出分析刚体摩擦力

以刚体在不同条件下运动状态为例, 详细分析了刚体所受3种不同摩擦力的产生机制和效果. 对比了 实际物体与理想刚体的区别, 并讨论了滚动摩擦的本质, 最后对伽利略的斜面实验进行了“ 理想条件”的探讨     

基于智能手机设计伽利略单斜面实验

研究设计了基于智能手机的伽利略单斜面实验, 利用智能手机 A P P软件“ Mo t i o ns h o t ”直接得到初速 度相同的物体在不同粗糙程度的水平轨道上的运动远近及速度变化图片. 通过图片分析得出, 摩擦力越小, 物体运 动得越远, 速度减小得越慢的实验结论, 为进行牛顿第一定律的逻辑推理奠定基础     

这是否只是一种"美丽的传说"——对伽利略是否在比萨斜塔公开做过落体实验的探讨

一次偶然的机会笔者发现现行高中历史教材（人教版必修3）,在第四单元“近代以来世界的科学发展历程”的第11课“物理学的重大进展”导言部分写道：“17世纪初的一天,在意大利比萨斜塔上进行了一场著名的实验．物理学家伽利略从塔顶抛出了质量不一的两个球,结果这两个球同时落地．这一实验证明了物体的下落速度与物体的质量无关,     

从引力场方程的建立到引力波的直接探测

1引力场方程的建立1905年,爱因斯坦在对时间概念经过长久思考后,提出了两个基本公设:(1)相对性原理(伽利略的相对性原理的推广):物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式.(2)光速不变原理:在所有的惯性系中,光在真空中的速度c是恒定的,它不依赖于发光物体的运动速度.在此基础上,建立了狭义相对论.1905年后,爱因斯坦企图把引力现象归纳在狭义相对论的范畴之     

邮票上的物理学史⑥--伽利略

意大利物理学家和天文学家伽利略(Galileo Galilei, 1564～1642年)是开普勒的同时代人和朋友,他在天文学和物理学上作出了多方面的巨大贡献,是近代物理学的奠基人.图1是意大利1964年发行的纪念伽利略诞生400周年的邮票.     

几何相位的伽利略变换性质

对几何相位的伽利略变换性质结果表明：通常实验中所测量体系的几何相位的确是伽利略不变的.但一般量子体系的几何相位不具有伽利略不变性.还仔细考察了几何相位在伽利略boost作用下变化的物理起源.文章最后通过对假想实验的分析，进一步证明几何相位对参考系的依赖并不意味着相应物理可观测量的非伽利略协变性.     

1849年7月:菲佐发表光速实验的结果

<正>(译自APS News,2010年7月)光速在物理学上是最为确立的数值之一,它被测得的值非常精确,所以现在的米以它来定义。但在17世纪之前,大多数的科学家,包括如开普勒(Johannes Kepler)和笛卡儿(Rene Descartes)等大师都认为光速是无穷快的,可以瞬间行走任何的距离。伽利略(Galileo Galilei)是最先对此假设提出质疑,并试着以实验方法测量光速的科学家之一。以现在的标准来看,伽利略的方法极为简陋。他自己站在一个山     

物理史年历

 伽利略发现摆的等时性410周年(1583);伽利略发明空气温度计400周年(1593);托里拆利作大气压实验,发明水银气压计350周年(1643);帕斯卡发现液体各向压强相等定律340周年(1653);玻意耳发现光环干涉330周年(1663);法拉第提出电解定律160周年(1833);法拉第用实验证明电荷定恒定律150周年(1843);P.勒纳德发现勒纳德射线100周年(1893).     

用气轨测定惯性质量

惯性质量是根据牛顿第二定律定义的,即m=F/a(m称为物体的惯性质量,F为作用于物体的合外力,a为物体所获得的加速度),它是物体对运动状态发生变化的抵抗能力的量度.物体的惯性质量的大小,不能用天平测定,因为天平测定的是物体的引力质量,故必须用动态法测定.在普通物理实验中,通常使用专门仪器——惯性秤测定.我们用气垫导轨装置进行实验所获得的结果表明:气垫导轨装置不但可以测量物体的惯性质量,而且测量精度比惯性秤高,值得推荐.本文着重论述用气垫导轨装置测定物体的惯性质量的实验原理,同时具体介绍实验所用仪器和实验结果.一、实验原理…     

对等效原理准确度的检验

400年前，伽利略在一份手稿中曾提到，相同材料的物体通过同一介质下落的时间相同，与物体的重量无关．虽然历史学家一般都怀疑这一有关伽利略和比萨斜塔的故事，但这一故事却导致最后出现了均匀引力场效应与加速度效应不能区分的等效原理．爱在斯坦的广义相对论正是在此基础上建立起来的．     

关于望远镜成象的大小与远近的说明

高中物理课本第三册§110“望远镜”中,对于望远镜为什么可以帮助我们看清远处物体的问题,是从视角的大小来说明的。例如开普勒(天文)望远镜,课本在介绍了成象的光路图以后指出,用这种望远镜观察天体时的视角,显然比用肉眼直接观察时的视角大:“视角增大了,我们就觉得物体距我们近了”。又例如伽利略(观剧)望远镜,课本中也说,用这种望远镜观察物体时的视角,“比用肉眼直接观察时的大了”。     

从经院哲学传统到实证科学方法的转变——科学发展的人文历程漫话之八

考察了从经院哲学传统到实证科学方法转变的主要历程(罗·培根引入"实验科学"概念、弗·培根创立实验归纳法、格罗塞特提倡实验与数学的结合、伽利略对实证科学方法建立的贡献、牛顿创建经典力学的公理化体系等),同时,评述了实证科学方法的核心内容.     

惯性与力

人类进行生产劳动时,源于推、拉、提、抛等的肌肉活动,就认识了力．从此,力便与运动关联在一起．在我国,《墨子》里有这样的记述：“力,形之所以奋也”,古人认为力是物体奋起运动的原因．在西方,当亚里士多德的“有力才有运动”的理论被伽利略的“小车实验”推翻的同时,林利略提出的惯性原理认为：物体不受外力作用时将保持匀速直线运动．而牛顿呢,他的惯性定律这样描述：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态,直到其他物体所作用的力迫使它改变这种状态为止．于是,历史进入了牛顿力学时代． 然而,随着历史在时空中的穿梭,自…