从伽利略到牛顿
《力学》读书笔记
《力学》读书笔记一、引言《力学》是经典物理学的重要分支，它研究物体运动和相互作用的规律。
从伽利略的自由落地运动到牛顿的万有引力定律，再到爱因斯坦的广义相对论，力学在科学史上扮演了重要角色。
通过阅读《力学》书籍，我们可以深入了解力学的原理、方法和应用。
二、经典力学1.牛顿三定律牛顿三定律是经典力学的基础。
第一定律指出，物体保持静止或匀速直线运动，除非受到外力作用。
第二定律描述了物体的加速度与外力之间的关系。
第三定律揭示了力的相互作用，即每一个作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用力。
2.万有引力定律万有引力定律是牛顿提出的著名定律。
它指出，任何两个物体之间都存在引力，引力的大小与它们的质量成正比，与它们之间的距离平方成反比。
这个定律解释了行星运动规律，为天文学和宇宙学的发展奠定了基础。
三、相对论力学1.狭义相对论狭义相对论是爱因斯坦提出的理论，它改变了我们对空间和时间的认识。
在狭义相对论中，空间和时间不再是绝对的，而是相对于观察者的运动状态而言的。
狭义相对论还提出了著名的质能方程E=mc²，其中E代表能量，m代表质量，c代表光速。
2.广义相对论广义相对论是爱因斯坦在狭义相对论的基础上进一步发展的理论。
它描述了引力如何影响时空结构。
广义相对论预测了地球受到太阳引力的影响会绕太阳转动，并且解释了恒星引力塌缩等重要现象。
四、量子力学量子力学是描述微观粒子行为的力学分支。
在量子力学中，粒子的状态由波函数描述，波函数满足薛定谔方程。
量子力学揭示了微观粒子的波粒二象性，即它们既可以表现为粒子也可以表现为波。
此外，量子力学还解释了原子结构、化学键合等现象。
五、总结与展望《力学》作为物理学的重要分支，经历了从经典力学到相对论力学再到量子力学的演进过程。
这些理论为我们提供了对自然界的深刻理解，并推动了科学技术的进步。
然而，随着科学的不断发展，我们仍然面临许多挑战和问题。
未来，我们期待在新的理论和技术手段的推动下，进一步揭示自然界的奥秘，为人类的进步和发展做出贡献。
15-1 伽利略变换关系 牛顿的绝对时空观
c
c=
1
ε 0 µ0
= 2.998 × 10 m/s
8oLeabharlann zo' z'
x' x
演示
对于不同的惯性系, 对于不同的惯性系, 光速 满足伽利略变换吗 ？ 根据伽利略变换， 根据伽利略变换，电磁规 律不满足相对性原理。 律不满足相对性原理。
c' = c − v?
伽利略变换 相对性原理 电磁规律
不和谐
1515-1
对于不同的惯性系， （2）力学相对性原理 : 对于不同的惯性系，牛顿 ） 定律具有相同的形式。 定律具有相同的形式。 系中： 在S系中： F = ma 系中 系中： 在S´系中： F ′ = ma′
1515-1
伽利略变换式
牛顿力学相对性原理遇到的困难
第十五章
相对论
三 新的问题 1865年麦克斯韦建立了完整的电磁理论 年麦克斯韦建立了完整的电磁理论， 1865年麦克斯韦建立了完整的电磁理论，其重要 推论是存在电磁波。 推论是存在电磁波。 y' y 对于不同的惯性系， 对于不同的惯性系，电磁 s s' v 规律的形式是一样的吗 ？ 真空中的电磁波(光)波速 真空中的电磁波(
∆ t1 > ∆ t 2
B
结果:观察者先看到投出后的球，后看到投出前的球 结果 观察者先看到投出后的球，后看到投出前的球. 观察者先看到投出后的球
a'z = az
在两相互作匀速直线运动的惯性 系中，牛顿运动定律具有相同的形式. 系中，牛顿运动定律具有相同的形式.
1515-1
伽利略变换式
牛顿力学相对性原理遇到的困难
第十五章
相对论
经典力学的基本观点 二 经典力学的基本观点 (1) 经典力学的绝对时空观 经典力学的绝对时空观 时间量度 空间量度 均与惯性系无关
惯性定律伽利略到牛顿的发现之旅
惯性定律伽利略到牛顿的发现之旅在物理学的发展历史上，惯性定律作为经典力学的基石之一，对我们理解物体运动及其行为有着重要的影响。
伽利略和牛顿两位科学家在惯性定律的发展历程中扮演了至关重要的角色，他们的研究不仅推动了自然科学的进步，也为后来的科学理论奠定了基础。
本文将详细探讨这段历史，揭示伽利略与牛顿如何独立地进行思考与实验，并最终形成了我们今天所理解的惯性定律。
伽利略时期的思考意大利科学家伽利略·伽利莱（Galileo Galilei）生活在1564年至1642年期间，是文艺复兴时期重要的科学家之一。
他以卓越的观察能力和科学实验方法闻名于世。
在他的早期研究中，伽利略通过对物体运动的观察，质疑了当时普遍接受的亚里士多德关于运动的观念。
物体下落实验伽利略最为著名的实验之一是他关于物体下落的研究。
根据亚里士多德的理论，重物下落速度快于轻物。
伽利略通过自己搭建的斜面实验，发现无论物体重量如何，它们下落到地面所需时间相同。
他推翻了传统观点，通过实际观察和计算，他意识到，所有物体在自由下落过程中，其加速度相同且不受质量影响。
运动与惯性的关系伽利略进一步探讨了运动状态与惯性的关系。
他提出：如果没有外力作用，一个物体将保持其静止或匀速直线运动状态。
这是对惯性概念的初步理解，在当时是一个变革性的思想。
他采用斜面试验，观察小球顺着斜面滚动后，再沿着水平面继续滚动，发现小球在没有阻力影响的情况下可以持续运动。
惯性的定义初探通过这些实验，伽利略明确了惯性即物体维持其原有运动状态（无论是静止还是匀速直线运动）的特性。
他将这一观念与推理结合，在此基础上开始考虑力和加速度之间的关系。
然而，由于缺乏系统化的数学表达，他未能完全形成全面的理论模型。
牛顿时代的革新站在伽利略理论基础上的艾萨克·牛顿（Isaac Newton），于1642年出生于英格兰，并在17世纪末到18世纪初，通过一系列数学化的方法创新展示了力学理论，尤其是在惯性定律上的重大突破。
牛顿第二定律发现过程
牛顿第二定律发现过程
1662年，伽利略·伽利雷指出“以任何速度运动着的物体，只要除去加速或减速的外因，此速度就可以保持不变。
”勒内·笛卡尔也认为，在没有外加作用时，粒子或者匀速运动，或者静止。
艾萨克·牛顿把这一假定作为牛顿第一运动定律，并将伽利略的思想进一步推广到有力作用的场合，提出了牛顿第二运动定律。
1684年8月起，在埃德蒙多·哈雷的劝说下，牛顿开始写作《自然哲学的数学原理》，系统地整理手稿，重新考虑部分问题。
1685年11月，形成了两卷专著。
1687年7月5日，《原理》使用拉丁文出版。
《原理》的绪论部分中的运动的公理或定律一节中提出了牛顿第二运动定律。
人教版必修二第六章第六节 《经典力学的局限性》学案+答案
6.6 《经典力学的局限性》学案【学习目标】（1）知道牛顿运动定律的适用范围；（2）了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用；（3）知道质量与速度的关系，知道高速运动中必须考虑速度随时。
【重点难点】1.牛顿运动定律的适用范围。
2.高速运动的物体，速度和质量之间的关系。
【课前预习】1．经典力学认为，物体的质量与物体的运动状态；而狭义相对沦认为，物体的质量随着它的速度的增大而，若一个物体静止时的质量为，则当它以速度运动时，共质量m= 。
2.每一个天体都有一个引力半径，半径的大小由决定；只要天体实际半径它们的引力半径，那么由爱因斯坦和牛顿引力理论计算出的力的差异。
但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异。
3.19世纪末和20世纪以来，物理学的研究深入到，发现、、等微观粒子不仅有、，而且有，它们的运动规律不能用经典力学来说明。
[堂中互动][问题探究1]经典力学发展和伟大成就[教师点拨]经典力学发展经历了三个阶段：第一阶段是在伽利略、牛顿时代之前，人们对力学现象的研究大多直接反映在技术之中或完全融合在哲学之内，物理学就整体而言还没有成为独立的科学；第二阶段是从伽利略到牛顿，是经典力学从基本要领、基本定律到建成理论体系的阶段，在这一阶段有一系列的科学家为经典力学打下重要基础。
如伽利略、笛卡儿对惯性的研究发现了惯性定律和重力作用下的匀加速运动，奠定了牛顿第一定律和第二定律的基本思想，开普勒对天体运动的研究发现了行星运动三定律，为万有引力定律奠定基础，惠更斯对碰撞问题的研究等。
第三阶段是牛顿之后经典力学的新发展，后人对经典力学的表述形式和应用对象进行了拓展和完善。
经过几百年的发展和完善，经典力学取得了伟大成就：1.1687年，牛顿在前人的基础上发表了《自然哲学的数学原理》，这是一部奠定了经典力学基础的划时代的著作。
在这本书中，牛顿用数学方法证明了万有引力定律和三大运动定律，被认为是“人类智慧史上最伟大的一个成就”。
第四章 从伽利略到牛顿——经典力学的建立
西蒙• (1548-1620), 荷兰工程师,物理学家. 1. 西蒙•斯蒂文(1548-1620), 荷兰工程师,物理学家.
他是一位在科学上很有造诣,坚持独立思考 反对崇拜 他是一位在科学上很有造诣 坚持独立思考,反对崇拜 坚持独立思考 权威,非常重视实验和科学的实践应用的卓越人物 非常重视实验和科学的实践应用的卓越人物; 权威 非常重视实验和科学的实践应用的卓越人物 他是 十进制的积极提倡者和小数的发明者. 早年曾做过莫理 十进制的积极提倡者和小数的发明者 早年曾做过莫理 斯公爵的技术顾问 晚年担任荷兰军需长. 斯公爵的技术顾问,晚年担任荷兰军需长 的技术顾问 晚年担任荷兰军需长 1587年用荷文写成的<静力学原理>中突出成就有: 1587年用荷文写成的<静力学原理>中突出成就有: 年用荷文写成的
定义匀速运动： 任意相等时间间隔内通过相等的距离。 定义匀速运动：“任意相等时间间隔内通过相等的距离。 匀速运动与时间t无关 引伸到变速运动： 无关） （匀速运动与时间 无关） 引伸到变速运动：把平均速度 过渡到瞬时速度。最突出的贡献：提出和定义了加速度。 过渡到瞬时速度。最突出的贡献：提出和定义了∆t ∆s
对这两种形式反复比较， 对这两种形式反复比较， a 最后决定用: 最后决定用:
∆v = ∆t
定义匀加速度： 一个运动被称为匀加速运动， 定义匀加速度：“一个运动被称为匀加速运动，是 指它从静止开始时， 指它从静止开始时，在任何相等的时间间隔内有相 等的速度增量” 等的速度增量”。
1 s = gt 2
2
他是第一个用数学方法分析运动中时间与空间的定量关系 他总结这一方法时说： 我先用数学演算， 的。他总结这一方法时说：“我先用数学演算，然后用手和眼 检验，如果得出相同的答案，这个答案一般就是正确的。 检验，如果得出相同的答案，这个答案一般就是正确的。”
牛顿第三定律的发展历史
牛顿第三定律是经典力学的基础之一，阐述了力的相互作用。
该定律的发展历史可以追溯到17世纪。
以下是关于牛顿第三定律发展的一些主要里程碑：
1. 伽利略（1564-1642）：
- 伽利略是力学研究的先驱之一，他在力学方面的贡献包括描述物体在受到恒定力作用下的运动。
2. 开普勒（1571-1630）：
- 约翰内斯·开普勒提出了行星运动的三个定律，这些定律为后来牛顿的工作提供了重要的启示，尤其是有关物体相互作用和引力的概念。
3. 伽利略和牛顿（17世纪中期）：
- 伽利略和牛顿都在力学方面做出了杰出的贡献。
伽利略的研究涉及到摩擦、斜面上的滑动等实验，而牛顿则在其《自然哲学的数学原理》中描述了物体运动的三个定律。
4. 牛顿第三定律的表述（1687年）：
- 牛顿第三定律最早出现在牛顿于1687年出版的《自然哲学的数学原理》（Principia Mathematica）中。
第三定律的经典表述为：“行为和反作用，作用在何物，反作用即在何物。
”
5. 拉格朗日（1736-1813）：
- 拉格朗日在力学方面有很大的成就，他对动力学的发展产生了深远影响。
拉格朗日在他的《分析力学》中建立了一种新的动力学方法，使问题的处理更加简化。
6. 汉弗莱（1800-1865）：
- 汉弗莱是牛顿力学的坚定支持者，他在19世纪中期对牛顿力学进行了发扬光大，继续巩固了动力学的基本概念，包括牛顿第三定律。
牛顿第三定律的提出和发展是经典力学发展历史中的重要阶段之一。
这一定律揭示了物体间相互作用的基本规律，对后来的物理学发展产生了深远的影响。
惯性定律伽利略到牛顿的发现之旅
惯性定律伽利略到牛顿的发现之旅惯性定律是经典力学的基石之一，描述了物体在没有外力作用下保持匀速直线运动状态的性质。
从伽利略到牛顿，这一定律经历了一个漫长而又精彩的发现之旅。
本文将为您详细介绍这段历史，让我们一起来探寻这一科学发现的过程。
1. 伽利略的贡献伽利略（Galileo，1564年－1642年）是意大利著名物理学家、天文学家和数学家，被誉为现代科学之父。
他在力学领域的贡献被认为是开启了现代实验物理学和工程学的大门。
伽利略最著名的贡献之一就是对惯性定律的研究。
根据传说，伽利略曾在比萨斜塔上做实验，证明了相同材质、不同重量的物体在无阻力条件下将同时落地，而非以前认为重物会更快落地的观念。
这个实验为后来惯性定律的建立奠定了基础。
2. 牛顿的三大定律伽利略的研究成果为后来牛顿（Newton，1643年－1727年）的三大运动定律提供了重要参考。
牛顿在《自然哲学的数学原理》中系统地总结了运动规律，其中包括了关于惯性的表述。
2.1 牛顿第一定律牛顿第一定律即所谓的惯性定律，它指出了一个物体如果没有受到外力作用，则将保持静止或匀速直线运动。
这一定律正是伽利略实验观察到的自然规律所总结出来的。
2.2 牛顿第二定律牛顿第二定律描述了物体受力情况下的运动状态变化。
它表明了物体所受合力等于物体质量与加速度乘积，即。
这个公式成为了后来许多物理问题求解的基础。
2.3 牛顿第三定律牛顿第三定律指出：任何两个物体相互作用，彼此施加在对方身上的力大小相等、方向相反。
例如，一个人站在地板上，他受到重力向下的压力同时地板也对他施加向上等大反作用力，使得他不会无限下落。
3. 惯性定律在现代科学中的应用惯性定律不仅在经典力学中有着重要地位，在许多其他领域也有着广泛应用。
3.1 工程学中的应用在工程学领域中，惯性定律被广泛运用于设计机械、分析结构等方面。
例如，在汽车设计中需要考虑到汽车行驶时如何保持稳定、如何减小碰撞对乘客造成的伤害等问题。
从伽利略、开普勒到牛顿
物理 学 史 上 有 三 位 名 人 。 虽然他们没见过面 ， 但 物 理 学 却
把他 们 紧 紧连 在 一 起 ， 他们是伽利略 、 开普 勒 和 牛 顿 。 伽利略 （ １ ５ ６ ４ －１ ６ ４ ２ ） １ ． 生 平业 绩 伽 利 略 是 意 大 利 的物 理 学 家 和 天 文 学 家 ． １ ５ ６ ４ 年 生 于 意 大利比萨。 伽利略于１ ５ ９ ２ 年 被 赶 出 了 比萨 大 学 ， 后 来 在 帕 多 瓦 大 学 当教 授 。研 究 光 学 问题 ， 提 出 了光 速 恒 定 的 观 点 ， 设计 了 测 光 速 的 实验 。 为 观察 天 体 的运 动 情 况 ， 他在 １ ６ ０ ９ 年 制 造 了 放 大率为１ ０ ０ ０ 倍 的伽 利 略 望远 镜 ，通 过 观 察 他 坚 信 地 球 在 自转 和 围 绕 太 阳运 行 ， 终 年７ ８ 岁。
教堂 ． 三 十 年 战 争 的 狂 潮 荡 平 了他 的 坟 墓 ， 但 是 已 证 明 他 的 行 星 运 动 定律 是一 座 比任 何 石 碑 都 更 为 久伫 长存 的纪 念 碑 。
２ ． 伟 大成 就 在 蒂宾 根大 学毕 业 后 ，开 普 勒 在 格 拉 茨 研 究 院 当了 几 年
被 教 皇列 为 禁 书 。 经 济 困苦 和 操劳 跋 涉严 重 损 害 了开 普 勒 的健 康 。皇帝 即使 在较 兴 隆 时期 ． 开 普 勒 的薪 水被 一 拖 再拖 ， 得 不 到 及 时支 付 。１ ６ ３ ０ 年 他 有
几 个 月 未 得薪 俸 。不 得 不 亲 自前 往 正 在 举 行 帝 国 会 议 的雷 根 斯堡索取。到达那里后他突然发热 ， 几 天以后即 ｌ １ 月１ ５１ ３， 在 贫 病 交 困 中寂 然 死 去 ， 终 年５ ９ 岁。 他 被 葬 于 拉 提 斯 本 的 圣 彼 得 要 以“ 析” 为主， 引导 她 们 分 析 、 解 释地 理 事 物 的 成 因 。 如： “ 为什 么我 国 的 年 降 水量 分 布 趋势 是 东 南 多 西北 少？ ” 对 于较 “ 好” 的 学生 。 笔 者 要 求 她们 以“ 探” 为主， 结 合 她们 比较 广 阔 的 知识 面 。 对 日常 生 活 中的 地 理 现 象 进 行 解 释 、 分析 ， 如 ： “ 这 样 的 降水 量 分 布 特 点 与 我 国各 地 区的农 业 生 产 类 型 有何 关 联 ？ ” “ 降 水 量 的 异 常 会 带 来 哪些 灾 害 性 天气 ？对 农 业 生产 有 何 影 响 ？ ”
伽利略变换关系 牛顿的绝对时空观
三百年前，牛顿站在巨人的肩膀上，建立了动力学三 大定律。
这三大定律是构 成经典力学的理论基 础，是解决机械运动 问题的基本理论依据。
伊萨克·牛顿爵士 静静地躺在这里。 他以超人的智慧， 第一个证明了， 行星的运动和形状， 彗星的轨道和海洋的潮汐。 他孜孜不倦地研究 光线的各种不同的折射角， 颜色产生的种种性质。 对于自然，历史和圣经 他是一位勤勉，敏锐而忠实的诠释者。 他以自己的哲学证明了上帝的庄严， 并在他举止中表现了福音的淳朴 让人类欢呼吧， 曾经存在过这样一位 伟大的人类之光。
一、伽利略变换式 牛顿的绝对时空观
狭义相对论基础
一、伽利略变换式 牛顿的绝对时空观
引言： 什么是相对论？ 关于空间、时间和物质运动之间相互关系的现
代物理理论
自然和自然规律隐藏在黑暗之中， 上帝说“让牛顿降生吧”， 一切就有了光明。 三百年前，牛顿建立了动力学三大定律。
这三大定律是构成 经典力学的理论基础， 是解决机械运动问题的 基本理论依据。
v
v
u
加速度
变换公式
ax
ax
du dt
ay ay
az az
一、伽利略变换式 牛顿的绝对时空观
加速度变换公式
a'x ax a'y ay
a'z az
a a'
s y s' y'
y y'
vt
o
z z
o' z' z'
u
x'
x
P(x, y, z) * (x', y', z')
牛顿第一定律的历史演变
牛顿第一定律的历史演变牛顿第一定律，也被称为惯性定律，是物理学中最基本和最重要的定律之一。
它确立了物体在没有外力作用时的运动状态。
牛顿第一定律的历史演变过程中经历了多位科学家的探索和实验验证，下面将对其历史演变做详细的介绍。
1. 开始牛顿第一定律的严格表述可以追溯到17世纪末期。
在之前，众多古代哲学家和科学家对运动的原因和本质进行了不同的猜测和探讨。
亚里士多德认为，运动需要外力的驱动，否则物体会停止运动。
这种观点一度被广泛接受，直到伽利略的出现。
2. 伽利略的贡献伽利略是牛顿第一定律历史演变过程中最重要的人物之一。
他在16世纪末到17世纪初期，通过实验和理论推导，得出了一系列关于运动的重要结论。
其中之一就是惯性定律的雏形。
伽利略认为，如果没有摩擦和空气阻力，物体会保持恒定的速度和方向进行直线运动。
这种观点与亚里士多德的观点形成了鲜明的对比。
3. 牛顿的发现牛顿第一定律的确立离不开伽利略的先驱性研究，然而，牛顿对惯性定律的发现和表述更加准确和完整。
在1687年，牛顿的《自然哲学的数学原理》中，系统地描述了他的力学定律，其中就包括了第一定律。
牛顿第一定律的严格表述为：“物体在没有外力作用时将保持匀速直线运动或静止状态。
”通过实验和数学推导，牛顿成功地将这一定律表述得更加明确和精确。
4. 两个重要名词的引入牛顿为了更好地表达和解释第一定律，引入了两个重要名词：质量和惯性。
质量是用来度量物体惯性大小的物理量。
牛顿认为物体越大，其惯性就越大。
质量的引入使得牛顿第一定律的表述更加准确和科学。
5. 实验验证伽利略和牛顿的理论成果需要通过实验证实。
实验验证是科学研究不可或缺的一部分，对牛顿第一定律也不例外。
许多科学家对惯性定律进行了大量的实验验证，结果无一例外地支持了这个定律的正确性。
这些实验证明，除非有外力作用于物体，否则物体会保持静止或匀速直线运动。
实验验证进一步巩固了牛顿第一定律在科学世界中的地位。
6. 应用与发展牛顿第一定律的得出不仅对物理学领域产生了重大影响，也对其他科学领域产生了深远影响。
力学的发展历程
力学的发展历程力学是物理学的一个重要分支，研究物体运动和力的作用。
它的发展历程可以追溯到古代，经历了漫长的发展和演变，形成了现代力学的基础。
本文将详细介绍力学的发展历程，并探讨其在科学研究和实际应用中的重要性。
1. 古代力学的起源古代力学的起源可以追溯到古希腊时期。
古希腊的哲学家和数学家亚里士多德提出了一些关于力和运动的理论，他认为物体的运动是由于其本质的内在动力而产生的。
然而，亚里士多德的理论并没有提供明确的数学描述和实验验证，因此在科学发展中的地位并不重要。
2. 开普勒和伽利略的贡献在16世纪，约翰内斯·开普勒和伽利略·伽利莱的研究对力学的发展产生了重要影响。
开普勒通过对行星运动的观测和分析，提出了行星运动的三个定律，揭示了行星运动的规律性。
伽利略通过实验和观察，提出了自由落体和斜面上物体滑动的规律，奠定了力学实验基础。
他的研究为后来的牛顿力学奠定了基础。
3. 牛顿力学的建立17世纪末，艾萨克·牛顿提出了经典力学的三大定律，即牛顿定律。
第一定律（惯性定律）指出，物体在没有受到外力作用时保持静止或匀速直线运动。
第二定律（动力学定律）描述了物体受力时的加速度与力的关系。
第三定律（作用-反作用定律）说明了相互作用物体之间的力是相等且反向的。
牛顿力学为解释天体运动、机械运动和其他物体运动提供了统一的理论框架。
4. 拉格朗日力学和哈密顿力学的发展18世纪末和19世纪初，约瑟夫·拉格朗日和威廉·哈密顿提出了新的力学理论，即拉格朗日力学和哈密顿力学。
拉格朗日力学通过定义广义坐标和拉格朗日函数，从能量角度描述物体的运动。
哈密顿力学通过定义广义动量和哈密顿函数，从相空间的角度描述物体的运动。
这两个力学理论在解决复杂系统的运动问题时具有重要的作用。
5. 相对论力学的出现20世纪初，阿尔伯特·爱因斯坦提出了相对论力学，即狭义相对论和广义相对论。
狭义相对论描述了高速运动物体的运动规律，引入了相对论性质量和相对论动力学。
伽利略变换证明牛顿第二定律
伽利略变换证明牛顿第二定律
伽利略变换描述了物体在惯性参考系中的运动状态如何转换到另一个惯性参考系中。
这个变换过程不会改变物体的运动状态，包括速度和加速度等。
因此，可以使用伽利略变换来证明牛顿第二定律。
牛顿第二定律说，物体的加速度与物体的力成正比，与物体的质量成反比。
即：
F = ma
其中，F是施加在物体上的力，m是物体的质量，a是物体的加速度。
现在假设一个物体在惯性参考系A中受到一个力F，它的加速度为a。
根据伽利略变换，可以得到在另一个惯性参考系B中，物体的速度和加速度分别为：
v' = v - u
a' = a
其中，v是物体在A参考系中的速度，u是A参考系相对于B参考系的相对速度，v'和a'是物体在B参考系中的速度和加速度。
假设在B参考系中，物体的质量是m'，它所受到的力是F'。
根据牛顿第二定律，在B参考系中物体的加速度为：
a' = F'/m'
将伽利略变换中的a'代入上式，得到：
a = a'
将牛顿第二定律中的F和m代入上式，得到：
F/m = F'/m'
因此，可以得到：
F' = F
这意味着，无论在哪个惯性参考系中，物体受到的力都是相同的。
这就是牛顿第二定律的一个关键结论。
所以，我们可以使用伽利略变换来证明牛顿第二定律，在不同的惯性参考系中力和加速度的关系是相同的。
伽利略变换关系牛顿的绝对时空观
自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中， 上帝说：“让牛顿去吧，”于是一切都成为光明。 后人续写道: 上帝说完多少年之后， 魔鬼说：“让爱因斯坦去吧，”于是一切又回到黑暗中。
15 - 1 伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难
三 理解狭义相对论中质量、动量与速度的 关系，以及质量与能量间的关系.
15 - 1 伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难
爱因斯坦成就 （1905年）
解释光电效应，提出光子说 布朗运动，分子的存在 狭义相对论
质能关系式E = mc2
相对论的时空观念与人们固有的时空观念
差别很大，很难被普通人所理解。人们都称赞
迈克耳逊 莫雷实验的零结果否定了“以太”的存在
1901年，考夫曼发现 粒子荷质比与粒子运动速度
有关的实验结果。
根据伽利略变换会得到许多反常现象。
15 - 1 伽利略变换式 牛顿力学相对性原理遇到的困难
试计算球被投出前后的瞬间，球所发出的光波达 到观察者所需要的时间. (根据伽利略变换)
球 投 出 前A
分别在S,S’系中测量同一 物体（细棒）的长度：
在两惯性系中，测得细棒 两端点坐标分别为
( x1, x2 ), ( x '1, x '2 )
根据伽利略变换，有
s
y
s'
y' v
L '
x'1
x'2 x'
o
z
o'
z'
x1
x2 x
x '1 x1 vt, x '2 x2 vt
两式相减得 x2 x1 x '2 x '1
科学研究始于问题
科学研究始于问题在科学哲学中，科学研究的逻辑起点一度是一个非常重要的问题，归纳主义认为“科学始于观察”，这种观点在从伽利略到牛顿的这段时期似乎已成为不言而喻的信条。
直到波普尔的证伪主义出现，“科学研究始于问题”才取代“科学研究始于观察”成为西方哲学家公认的观点。
首先，我们需要明确的一点就是：我们说科学研究始于问题，是说科学研究的出现一定是在问题的提出之后产生的，没有提出问题，就无法产生科学研究。
所以问题是科学研究的逻辑起点。
同时我们还要明确一点就是科学研究始于问题，但提出问题并不一定可以产生科学研究。
波普尔以问题为起点，构想出科学发展的模式为:P1→ TT→ EE→ P2,其中P代表问题，TT代表试探性理论，EE代表排除错误。
简而言之，就是“从问题到问题的不断进步”，这就是波普尔所描述的科学发展借助于猜想与反驳、从就问题到新问题的增长模式。
波普尔在这个模式中, 把问题的产生归于被确认的理论被证伪之后, 因而新问题的产生是循环往复以至无穷的。
一种理论对科学知识增长所能做出的最持久的贡献, 就是它所提出的新问题。
波普尔提出的以问题为起点的科学发展模式是通过揭露科学发展中的两对矛盾(真理与谬误、观察和理论的矛盾) 而构筑出来的。
猜想到反驳本质上是一种用这两对矛盾交叉串联起问题而抽象出科学发展的模式的方法，它揭示了科学发展固有的辩证法, 并且突出了科学是一个永无止境的排错过程。
“问题”是科学研究的真正灵魂，贯穿于科学研究的始终。
自然科学发展的历史，就是它所研究的“问题”发展的历史，是“问题”不断展开和深入的历史。
伟大的物理学家牛顿，在研究天上物体同地上物体是否遵循同样的力学运动规律的问题上，建立了经典物理学定律，使物理学实现了第一次大综合，并引起了用机器替手工业的、生产的第一次工业革命。
实际上，提出问题可以说是解决了问题的一半，把提出问题放到了一个很重要的地位。
很多时候我们只是盲目地跟在所谓的学术前沿后头，把别人的话换个法子说，或者说别人没说完的话，甚至直接重复别人的话。
力与运动关系发展历史
力与运动关系发展历史力与运动的关系是物理学研究的重要内容之一。
在人类的历史长河中，对力与运动的认识经历了漫长的发展过程。
本文将从古代的力学观念开始，一直追溯到现代的牛顿力学，探讨力与运动关系的历史发展。
古代力学观念的形成可以追溯到古希腊时期。
古希腊哲学家亚里士多德提出了自然哲学体系，他认为物体运动需要外力的作用才能实现。
这种观点在很长一段时间内占据主导地位，直到17世纪的科学革命出现。
在科学革命中，伽利略·伽利莱的实验和理论成果对力与运动的研究产生了重要影响。
伽利略提出了“相对静止”的观点，即物体在没有外力作用下会保持静止或匀速直线运动。
他还提出了惯性原理，认为物体具有固有的惯性，需要外力才能改变其运动状态。
这一理论与亚里士多德的观点形成了鲜明的对比，为力学的发展奠定了基础。
17世纪末，英国物理学家艾萨克·牛顿提出了经典力学的三大定律，即牛顿定律。
第一定律（惯性定律）指出，物体在没有外力作用下会保持匀速直线运动或静止。
第二定律（运动定律）指出，物体的加速度与作用在其上的力成正比，与物体的质量呈反比。
第三定律（作用-反作用定律）指出，任何作用力都会有一个等大反向的反作用力。
牛顿的定律为力与运动的关系提供了统一的解释，成为经典力学的基石。
19世纪中叶，法国物理学家欧仁·安普尔修正了牛顿的第二定律，提出了欧氏几何和矢量力学的理论基础，为力学的发展奠定了数学基础。
随后，德国物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹和奥地利物理学家恩斯特·马赫等人对力学的基本概念进行了更深入的研究和发展，为后来的相对论和量子力学的诞生奠定了基础。
20世纪初，爱因斯坦提出了相对论。
相对论颠覆了牛顿力学的观念，提出了质量和能量的等价关系，即著名的质能关系E=mc²。
相对论进一步深化了对力与运动关系的认识，揭示了时空的相互关系和物质运动的本质，为现代物理学的发展奠定了基础。
牛顿和伽利略什么关系
牛顿和伽利略什么关系牛顿和伽利略都是著名的物理学家，那么牛顿伽利略有什么关系?下面是店铺为你收集整理的牛顿和伽利略的关系，希望对你有帮助!牛顿和伽利略的关系牛顿与伽利略都是西方最著名的科学家，两人都在物理学、力学、数学等自认科学方面做出了杰出的贡献。
从出生年岁来看，伽利略绝对是牛顿的前辈，这两人也从来没有见过面。
也许是巧合，也许是冥冥之中的安排，牛顿刚好出生在伽利略去世的第二年，彷佛天生就是为了继承伽利略的衣钵的。
牛顿之所以能取得那么大的成就，与伽利略的贡献分不开的，伽利略冲破了当时教会的束缚，推翻了亚里士多德的错误理论，成为你文艺复兴时期最伟大的成就之一，但是也因此受到教会的压迫，晚年双目失明的情况下还要被教会软禁，限制人身自由，郁郁而终。
他的伟大成就也只有他在死后，后人才能看到。
伽利略生前却从没有因为他的伟大成果而获得过任何荣誉。
相比之下，牛顿就幸运多了，他生活在清教徒占绝大多数的英国，当时英国与罗马教会的关系不佳，因此故意对着干，因此牛顿所面临的宗教环境就宽松很多。
牛顿也正是在伽利略的基础上建立了经典力学物理体系，成为近代物理学的基础。
而牛顿也凭着他的伟大成就，获得了崇高的荣誉，而且也从没有伽利略那样的困扰。
不过牛顿自己也承认，他正是在伽利略工作的基础上才开创出自己的事业的，伽利略是他在科学事业上的领路人，牛顿本身也在自己的著作上多次提到伽利略，承认伽利略的贡献。
牛顿和胡克的关系牛顿和胡克都是同一时期著名的科学人物。
萨克·牛顿在1643年出生在美国的以纪念林肯而命名的小镇林肯郡里出生。
牛顿的英文名字叫lsaac newton。
牛顿在物理学和数学方面研究颇深。
并取得卓越的成就。
艾萨克·牛顿在格兰瑟姆中学、著名的剑桥大学毕业。
牛顿的信仰的自然神论。
牛顿因为提出了伟大的万有引力定律，和朋友一起发明了微积分而被誉为“近代物理学之父”。
牛顿的代表作品没有那么多，其中以“自然哲学的数学原理”、《光学》而远近闻名。
牛顿在力学的贡献有哪些
牛顿在力学的贡献有哪些
伽利略的研究引领了力学领域的发展，而伽利略之后，牛顿的贡献更是让力学理论有了革命性的突破。
牛顿在力学领域的贡献，主要表现在三大方面：牛顿三定律的提出与应用、万有引力定律、流体力学的研究。
首先，牛顿的三大定律成为力学领域的基石，被誉为“近代力学的摇篮”。
它们包括：1.第一定律，也称为惯性定律。
牛顿指出，物体如果没有受到外力的作用，将保持
静止状态或者匀速直线运动状态。
2.第二定律，描述了物体所受合外力与其加速度之间的关系。
即称为力的定义公式
F=ma，这个公式是力学研究的基础。
3.第三定律，亦称为作用—反作用定律，提出了物体间相互作用的规律，即任何物
体施加在另一物体上的力，总有一个大小相等、方向相反的反作用力。
其次，牛顿的万有引力定律也是力学领域的重大创新，为后世研究提供了广阔的领域。
万有引力定律指出了两个物体之间的引力与它们的质量和距离的平方成正比，成为描述宇宙万物运动的基本定律，成为天体运动的基础。
万有引力定律被广泛应用在天文学等领域。
最后，牛顿在流体力学方面的研究也让人们对流体的运动有了更深刻的认识。
他提出了牛顿流体假设，阐述了流体的力学性质，并通过实验方法验证了自己的研究成果。
综上所述，牛顿在力学领域的贡献无疑是不可忽视的，他的三大定律成为近代力学的基石，万有引力定律为宇宙万物的运动提供了基本定律，流体力学的研究更是为后来的科学家提供了许多研究思路。
可以说，牛顿的贡献使得力学领域迈向了一个新的里程碑。
1。
伽利略与牛顿对物理学的贡献
伽利略与牛顿对物理学的贡献[摘要]本文分别介绍了伽利略和牛顿的生平、对物理学的贡献，贡献不仅是物理理论方面的成果，还包括他们对科学孜孜不倦的探索精神和高瞻远瞩的科学目光.最后阐述了他们创立的经典物理学所存在的局限性.[关键词]伽利略；牛顿；物理学；贡献一绪论（一）伽利略生平伽利略（1564～1642）生于意大利北部佛罗伦萨一个贵族的家庭。
他在科学上的创造才能，在青年时代就显示出来了。
当他还是比萨大学医科学生时，就发明了能测量脉博速率的摆式计时装置。
后来，他的兴趣转向了数学和物理学，26岁就担任了比萨大学的数学教授。
由于他在科学上的独创精神，不久就跟拥护亚里士多德传统观点的人们发生了冲突，遭到对手们的排挤，不得不在1591年辞去比萨大学的职务，转而到威尼斯的帕多瓦大学任教。
在帕多瓦，伽利略开始研究天文学，成为哥白尼的日心说的热烈支持者。
他制造了望远镜，观测到木星的四颗卫星，证明了地球并不是一切天体运动环绕的中心。
用望远镜进行观测，他发现了月面的凹凸不平以及乳带似的银河原来是由许许多多独立的恒星组成的。
他还制成了空气温度计，这是世界上最早的温度计。
这些辉煌的成就，使他获得了巨大的声望。
1610年，伽利略接受了图斯卡尼大公爵的邀请，回到他的故乡，担当了大公爵的宫廷数学家兼哲学家。
伽利略这样做的目的是希望大公爵对他的科学研究给予资助。
但是不久，他就受到教会的迫害。
由于他勇敢的宣传哥白尼的学说，1616年，被传唤到罗马的宗教裁判所。
宗教裁判所谴责了哥白尼的学说，并责令伽利略保持沉默。
1632年，伽利略发表《两种世界观的对话》一书，被教会认为违反了1616年的禁令。
伽利略被召到罗马囚禁了几个月，受到缺席审判，遭到苦刑和恐吓，并被迫当众跪着表示“公开放弃、诅咒和痛恨地动学说的错误和异端”，最后被判处终身监禁，他的书也被列为禁书。
1632年以后，伽利略专心致志于力学的研究，并于1638年完成了《两种新科学的对话》。
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伽利略提出了惯性原理，即：一个物体 一旦运动起来，便一直用同一速度沿同 样的方向不断运动。 伽利略给出了斜面上物体下落的运动规 律，他说这种情形也是匀加速运动。他 还说：“一个物体的末速度是随垂直高 度而变，而与斜面的倾角无关。”这一 结论可以看为能量守恒定律最早期的表 述。 伽利略进行了摆的实验，发现了摆周期 的等时性原理。
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在伽利略之前一千多年，欧洲关于物体运动规 律的认识始终是由亚里斯多德学说统治着。 亚里斯多德在《论天》（On the heven）中说： “一定的重量在一定的时间内运动一定的距离， 一较重的重量在较短的时间内走过同样的距离， 即时间同重量呈反比，比如，如果一物的重量 为另一物重量的二倍，则它走过一给定的距离 只需一半的时间。”[1]这就是亚里斯多德著名 的落体下落速度与重量成比例的错误结论。 [1] 苗力田主编，《亚里斯多德全集》II，中国 人民大学出版社，1911年，第281页
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1．2 伽利略在科学上的贡献
伽利略在科学史上是一位难得的天才。 之所以难得，一方面他既精于理论又关 心实际问题，另一方面，他是在天文、 力学、数学三方面都有突出贡献的学者， 三是在方法论上，他既擅长于思辨论证 又开系统科学实验与观察的先河，后人 称他为“科学实验之父”。
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事实上，令AB表示物体由C到D作匀加速运动所需的时 间。在AB上我们画出增加的速度，最后的速度用直线 EB表示。我们画出AE以及一些平行于EB的线来表示增 加的速度。我们把EB分成一半，分点为F并画直线FG平 行于BA，GA平行于FB。平行四边形AGFB等于 AEB。…
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1610年他写了《星际使者》一书、1613 年他写了《关于太阳黑子的书信》一书 都支持了哥白尼学说。在1616年初，伽 利略从地球运动的观点写了一本详细论 述潮汐理论的书，把它献给红衣主教奥 西尼。1616年2月24日，在宗教法庭红衣 教主的每周例会上裁决，要红衣主教贝 拉明通知伽利略，不可再坚持被批评的 观点。
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前言
1. 伽利略的生平与科学贡献
惠更斯和其他学者的贡献 3. 牛顿及其在力学发展中的贡献
2.
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这一时期出现了一批杰出的力学家，而 其中最为卓越的是伽利略、惠更斯和牛 顿。伽利略可以说是近代科学的鼻祖， 他的贡献是多方面的。在力学上，他最 早给出惯性原理表述、给出了落体和抛 体的运动规律。惠更斯是摆钟的发明人， 他给出了圆周运动的规律。而牛顿则是 一位善于总结前人经验的大师，是他归 纳和发展了前人的研究成果构筑起经典 力学的大厦。
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伽利略观测到的科学事实推动了哥白尼 学说的传播，因而引起了宗教势力的恐 惧。1616年3月5日，天主教宣布哥白尼 的《天体运行论》为禁书。
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但是，伽利略坚持哥白尼学说的立场并没有为 黑暗势力的恫吓而动摇。反而公开站在哥白尼 学说的立场，系统地维护和宣传哥白尼学说。 1624－1630年，伽利略花了很大的精力写出了 巨著《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对 话》，并于1632年出版。 这本书的出版更加激怒了教会，1633年2月宗 教法庭把伽利略传到罗马，并于1633年3月12 日审判。宗教法庭强迫年近古稀的伽利略认错， 责令他居住在被指定的佛罗伦萨郊区，不得离 开，并且不许他写的《关于托勒密和哥白尼两 大世界体系的对话》流传。
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伽利略是世界上第一个认真研究动力学的学者。 从青年时代他便对物体运动发生了浓厚的兴趣， 他收集前人关于这个问题的研究成果，结果使 他大失所望。他说：“在自然界没有比物体的 运动更为古老的问题了，但是，关于这个问题 没有任何有意义的记载。”他在力学上的研究 成果，也同在天文学上的研究成果一样，是对 亚里斯多德许多陈旧教条的否定。
从伽利略到牛顿
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科学的真科学的真理不应该在古代圣人 的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中 和以实验为基础的理论中去找。真正的哲 学是写在那本经常在我们眼前打开着的最 伟大的书里面的，这本书就是宇宙，就是 自然界本身，人们必须去读它。
伽利略 转引自杨栩编，《外国名人名言录》，新华出 版社，1983年，第146页
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关于抛射体的运动，伽利略认为它 走的是抛物线，他说：
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设有一个升高的水平线或水平面ab，一个物体沿着它 从a到b作匀速率的运动。设该平面在b点遽然截断；那 么，在断点上，该物体由于本身的重量就会沿bn而下 降的自然运动。沿平面ba画线be来表示时间的流逝或 量度；将该线分成bc、cd、de等线段以表示同等的时 间间隔；从b、c、d、e各点画出与垂线bn平行的物体 降落线。在第一落线上画出任何距离ci，在第二落线上 画出比ci长4倍的距离df；在第三落线上画出比ci长9倍 的距离eh,等等，以与cb、db、eb的平方成正比，或者 可以说，与这些线成平方比。这样，我们可以看出， 当该物体以匀速律从b运动到c时它也通过距离ci而竖直 降落并在时间间隔bc的末端落到i点上。
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1611年，他用望远镜发现了木星有4个卫星， 发现银河是由无数星球组成的。后来他发现金 星与水星都像月亮一样有圆缺，发现太阳有黑 子，证实了太阳有自转。 他的这些发现都公布在他的著作《星际使者》 和《关于太阳黑子的书信》中。他对哥白尼学 说的发展集中反映在他的天文学巨著《托勒密 与哥白尼两大世界体系的对话》中。书中聚集 了他数十年在天文研究上的成果与学术主张。 《对话》对于托勒密和亚里斯多德系统给了致 命的打击。
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在力学方面
伽利略是世界上第一个认真研究动力学的学者。 从青年时代他便对物体运动发生了浓厚的兴趣， 他收集前人关于这个问题的研究成果，结果使 他大失所望。他说：“在自然界没有比物体的 运动更为古老的问题了，但是，关于这个问题 没有任何有意义的记载。”他在力学上的研究 成果，也同在天文学上的研究成果一样，是对 亚里斯多德许多陈旧教条的否定。
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伽利略像
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伽利略的一生，大致可以分为三个时期： 在比萨大学任教三年（1589－1591）， 在帕多瓦（Padua）大学任教18年（1592 －1610），之后他回到佛罗伦萨任托斯 康大公爵的首席哲学家和数学家（1610 －1642）。
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前言
经过从远古到中世纪漫长岁月的积累，力学的发展 来到一个大飞跃的时期－17世纪。力学是关于物体 平衡和运动的科学，谈到运动的精确化，就得和时 间的量度密切相联系。在历史上，力学的精确化首 先是从对天体运动观测和描述的精确化开始的。这 是因为天上的行星运动相对缓慢，是以日、月、年 为单位来计算的，在时间量度上没有什么困难。还 因为天体的受力相对简单，没有像地上的事物如车 的运动，受有各种复杂的力不易分析清楚。我们说 开普勒关于行星运动的三定律是经典力学的序曲， 是因为这些定律给出了天上行星的运动学规律。一 旦将运动学和力联系起来，力学学科便走向成熟了。
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在振动方面，他说明一个律音的音调依 赖于一个给定时间内振动的次数。伽利 略是第一个将音律与振动的频率联系起 来的学者。 在静力学与梁等方面他对梁进行了最早 的实验研究。
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伽利略 关于梁 的试验
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伽利略在力学方面的成果集中反映在他 的著作《关于两种新科学的谈话》中， 他这里所说的两种新科学指的是材料力 学和动力学。 伽利略对数学问题的研究，反映在他对 无限的认识上，他在对力学问题的论证 方法上恢复了阿基米德的传统。
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1．3 伽利略的原著选段
关于匀加速度运动中伽利略在《关于两 种新科学的谈话》中有这样的定理： （美）威· 马吉编，《物理学原著选 弗· 读》，商务印书馆，1986年，第4－26页 定理1，命题1。 匀加速运动的物体移动 一段距离所需的时间，等于同样的物体以 匀加速运动的最小速度与最大速度之和的 一半的速度移动同样距离所需的时间。
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宗教法庭对伽利略的审判与迫害，是整 个人类历史上黑暗势力迫害科学发展的 典型。随着科学的发展，越来越证明这 种迫害的荒唐。 在判决伽利略359年后，梵蒂冈终于认识 到1633年判决的错误，一个教皇的委员 会在1979年组成了。1983年，罗马教廷 才宣布“给伽利略定罪的法官犯了错 误”。经过这个委员会13年的调查研究， 罗马教皇终于在1992年作出了对伽利略 正式平反的决定。
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罗素 Russell, B. 1872-1970
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§1 伽利略的生平与科学贡献
1．1 伽利略的生平 伽利略(Glileo Galilei,1564，2，15－1642， 1，8)出生于意大利的比萨，他的父亲是 一位音乐家，在音乐理论和音乐实践上都 很有成就。伽利略是7个孩子中的老大。 他10岁之前一直住在比萨，之后迁往佛罗 伦萨，上了几年学后，被送往卡马多萨 (Camaldolese)修道院。他作为一名见习修 士加入了修道会。不过，他父亲却希望他 去学医，重将他接回佛罗伦萨。
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伽利略是哥白尼学说的忠诚的拥护者， 但是在大学教学的二十多年中他一直没 有讲授哥白尼学说。1613年他推荐卡斯 特利接替他原任比萨大学数学教授职位， 卡斯特利一上任，校方就警告他不得讲 授哥白尼学说。卡斯特利说：伽利略嘱 咐过我，伽利略教书20年中也没有讲过 哥白尼学说。然而伽利略的一系列科学 上的新发现都是与日心说不谋而合的。