高中物理 第二章 匀变速直线运动的研究 2.6 伽利略对自由落体运动的研究 伽利略的科学方法素材 新人教版必修1（通用）

1、伽利略的科学方法 新教材必修1第二章的最后一节是伽利略对自由落体运动的研究，简要介绍了伽利略研究自由落体的经过，最后总结出了一个“伽利略的科学方法”，用课本的说法是伽利略“创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法”，“给出了科学研究过程的基本要素。”书本接下来给出了一个科学研究过程的流行图：对于这个流程图，我有一点质疑。第一，缺少一个非常重要的环节或要素：提出问题。第二，从伽利略研究自由落体这一事例来看，对现象的一般观察这个环节是没有的（或者说这个环节伽利略之前的人已经完成了）。第三，伽利略的研究过程中还有一个在我看来是非常重要的环节，就是对前人思想的继承和质疑。至少，伽利略肯定是研究过亚

2、里士多德关于落体运动的观点的。另外，伽利略研究落体运动，提出假设这一环节应该是在运用逻辑得出推论之后。所以，仅就伽利略研究落体运动来讲，科学研究的流程应该是这样的：对前人观点的研究运用逻辑推理对前人观点提出质疑提出问题提出新的假设根据假设得出推论通过实验对推论进行验证推论得到证实，说明假设成立。如果把亚里士多德的研究也包括在内，那么人类研究落体运动经历了这样一个流程：对一般现象的观察提出问题提出假设运用逻辑推理、数学演算（或结合实验）来论证假设假设被推翻重新假设通过运用逻辑推理、数学演算（或结合实验）来论证假设，如此反复，直到假设成立为止。当然，科学研究的流程并不是非得这样，但从伽利略研究落体

3、运动这一具体事例，我们只能看出是这样一个过程。至于科学研究的一般方法或流程，在这里对学生作全面地介绍并不妥当，因为一般方法和流程是从大量具体事例中总结出来的，在学生没有了解大量的具体事例之前，最好免谈。所以，我认为，这里只介绍一下伽利略研究落体运动的具体流程就已经足够了，最多说明一下，很多情况下科学研究都是这样进行的。因为新课程理念告诉我们，凡事有个过程，教学是不能够“一步到位”的。其实科学研究的诸多环节要素，并非完全是由伽利略创造的，有一些要素在伽利略之前就已经非常流行，比如伽利略之前的很多哲学家将理性思维（即逻辑推理和数学推演）视作科学研究的唯一途径和方法正是这一错误观念导致了科学在近千年

4、的时间内停滞不前。伽利略的突出贡献，应该是把科学实验引入到科学研究中，尤其是把实验和逻辑推理结合起来的思想实验，这种实证精神和思想方法也是现代物理学的最基本特征（爱因斯坦认为思想实验的方法是伽利略对科学的最大贡献）。另外，我认为在向学生介绍科学方法时，必须强调下面两点：1、“科学质疑”不是随便怀疑。不畏权威、敢于质疑是科学精神的重要方面，但科学质疑不是随便怀疑，更不是怀疑一切。科学质疑与怀疑主义的根本区别，在于科学质疑必须有逻辑和实证作为支撑。比如伽利略质疑传统的观点，是以他的逻辑证明为基础的。正如某诺贝尔物理学奖获得者所说（不记得是谁了），做科学研究，“第一，要怀疑；第二，要怀疑；第三，不要

5、总是怀疑。”2、“科学假设”不是随便假设。科学需要作大胆的假设或猜想，但科学的假设和猜想必须是基于事实的，符合逻辑的，绝不是胡猜瞎想。比如提出一个假设，这个假设首先必须在逻辑上是成立的，然后才有寻求实验验证的必要。那种无所顾忌地胡思乱想，是科学所坚决反对的。即使是科学幻想，也必须有一定的科学理论或事实作为依据（可以不充分），否则就不是科学幻想，而是魔幻神话了。离开了逻辑和事实的质疑和猜想，不是科学精神的体现。其实伪科学在质疑和猜测方面是远胜于科学的。当然，逻辑或事实有时候会禁锢人的思想，成为科学发展的牵绊。但史实证明，科学上没有哪一次突破，是通过违反逻辑的假设或猜测而取得的；相反，科学史上的每一次突破，都是因为