著名的比萨斜塔实验伽利略并没做过

昨天下午，超级兴趣班物理兴趣小组举行第二次活动，杭二中的物理高级教师赵初蓓讲物理学经典小故事。天气冷，交通不太方便，但小朋友来得并不少。从幼儿园大班到初二学生，年龄跨度很大。赵老师讲得深入浅出，孩子和家长都听得兴致勃勃。一到做实验，孩子就围上去，课堂很热闹。

赵老师问，你觉得自然界最大的东西是什么？有人说是宇宙。那最小的是什么？一个男孩说是原子。

“对，从宇宙空间到微观粒子，空间尺度上从最大到最小的，都是物理学的研究范畴。物理学的研究范围很广，甚至被称为‘万物之理’都不为过。”赵老师接着说，“或从时间尺度看，早至宇宙的起源：宇宙大爆炸、宇宙怎么来的、宇宙的中心是什么，晚至遥远的将来，这些都是物理学研究的内容。今天选了一些有代表性的物理学小故事，我给同学们讲一讲。”

什么因素决定下落物体的快慢

赵老师提问：什么因素决定一个下落物体的快慢？

小朋友回答很多：质量、地心引力、重量、牛顿……稍作讨论后，意见集中在物体质量上，赵老师要做两个现场对比实验。

一：赵老师左手拿一截粉笔，右手拿一张纸，同时从同一高度放掉，粉笔先落地，孩子们都没有疑问；

二：赵老师拿起两张一样的纸，其中一张揉成团，再同时放掉，纸团先落地，不少小朋友疑惑了，有个男生说：两张纸质量一样，但揉成团的受到的阻力小所以下落快。赵老师表扬了他。

“古人（代表人物亚里士多德）一直认为重的东西落得快，轻的东西落得慢，这个错误认识一直延续了两千多年。一直到16世纪末，伽利略表示了怀疑。他说我现在拿两块石头，一块重，下落速度为8，一块轻，下落速度是4，两块石头绑在一起，按理说轻石头会拖慢重石头的速度，那两块石头的下降速度一定比8小，但是按照质量决定速度的理论，这两块石头不是会下降得更快吗？自相矛盾。”赵老师说，伽利略一个简单小推理，就破除了这个错误理论。

著名的比萨斜塔落体实验

伽利略没有做过

伽利略认为重物与轻物应该下落得同样快。他要进一步通过实验研究落体的规律。他做了什么实验呢？

赵老师说到这里，小朋友都叫起来，说“比萨斜塔实验”。六年级男孩李子越，回答专业：这是一个很著名的实验，伽利略拿了一个空心球和一个实心球，站在比萨斜塔顶上同时抛下，两球落地时间一样。

赵老师笑笑说：“说得不错，但这只是个美丽的传闻。经后来人严谨考证，证明伽利略并没有在此做过落体实验。尽管如此，世界各地的人们还会去参观，他们把这座古塔看做伽利略的纪念碑。

伽利略做了著名的斜面实验。落体下落得很快，而当时只能靠滴水计时，这样的计时工具还不能测量竖直下落所用的时间。伽利略采用了一个巧妙的办法，他让铜球沿阻力很小的斜面滚下，小球在斜面上所用的时间长得多，所以容易测量。伽利略做了上百次实验，得出非常著名的落体定律：物体下落的时间和质量无关，平时看到较重的物体下落快，是因为空气阻力对不同物体有不同的影响，如果没有空气阻力，所有物体将下落得一样快。

爸妈打孩子自己手也痛

这是牛顿第三定律

动力学奠基者是牛顿，小朋友都知道。他的功绩包括地心引力、牛顿第一、第二、第三定律，还有太阳的光谱，数学上发明微积分。这些理论大家不用很明白，生活中有实例。

比如一辆小车和一辆卡车，同时起步同时刹车，小车停得快，卡车停得慢，是因为惯性（牛顿第一定律），物体自身质量大惯性则大，物体自身质量小惯性则小。有小朋友不听话被爸妈打过，你的屁股疼，爸妈的手也疼，这就是牛顿第三定律：作用力和反作用力。

说到牛顿，不能不说著名的苹果落地故事。那天很热，牛顿在母亲的农场里干活，中午他坐在一棵苹果树下思考行星运动问题，一个熟透了的苹果在他眼前落下，使他想到促使苹果落地的重力，是不是也是促使月亮保持在它的轨道上而不掉下来的原因。这个故事是牛顿的第一位传记作者写的，当时就传开了，真假无从考证。但重要的是，牛顿确实想到过重力既支配苹果的下落，也支配月亮的旋转。

海王星是通过计算发现的

太阳系一共几大行星？本来是九大行星，现在是八大行星，因为制定的规范有变化。

离我们最远的是海王星和冥王星，但在18世纪，才发现第七大行星——天王星。有科学家发现问题：观测到的天王星轨道和用万有引力定律计算的轨道不一致，是不是万有引力错了？当时就形成了两派科学家：相信牛顿的、怀疑牛顿的。

有位坚信万有引力定律正确的科学家想到，是不是天王星外还有星球对天王星有吸引，导致它的轨道和计算结果有偏差。后有两位科学家用万有引力定律计算后，认为天王星外应该还有一颗新行星。后来真的观测到这颗新行星，就是海王星。因为先在纸上计算出海王星，后才观测到，所以海王星被称为“笔尖下发现的行星”。

到今天，数千颗人造卫星按照万有引力定律为它们“设定”的轨道绕地球运转。1968年，阿波罗8号从月球返航途中，当地面控制中心问“是谁在驾驶”的时候，指令长这样幽默地回答：“我想现在是牛顿在驾驶。”

泊松亮斑

人类用科学思维认识世界，其实只是一直想弄明白几个问题。牛顿时代，人们想弄清动和静的关系，运动到底需不需要力来维持？中世纪以来，天和地的争论很多，宇宙的中心在哪里？天体如何运动的？而关于光，也有粒子和波的争论。

赵老师提问：你认为光是什么？小朋友答案五花八门：波、物质、东西、速度很快摸不着、是空气……

赵老师说，小朋友的想法都很好，就像一群思考的科学家。光到底是什么？小朋友们可以在高中学到。在关于光是什么的争论过程中，有一个非常不可思议的实验，也是一个有趣的小故事，可以讲一讲。

现场实验：一台激光发射器，一个放大镜（用来扩大光束），一个金属小圆盘。小朋友都认为如果光照到小圆盘，会在墙壁上看到圆盘的黑影子，而圆盘中间会最黑，因为光照不到。

灯关掉，小朋友却在圆盘黑影中间看见一个亮点，现场一下子热闹起来，小朋友都围上去，看个究竟。

为什么这样？