一、“小蠍子”尾巴的發明者
在這篇課文中,馮至說父親的表裏有一隻小蠍子的尾巴擺來擺去,“小蠍子”尾巴是什麽?其實,它就是鍾表的心髒——擺,它是由16世紀意大利的科學家伽利略發明的。
20歲的伽利略在比薩學醫時,經常到教堂做禮拜。有一天,他來到教堂,聽見頭頂上發出一陣輕微的動靜。他抬頭一看,原來是微風吹拂下天花板上的吊燈在微微擺動,一下,又一下,十分有節奏。伽利略出神地望著吊燈,心想:吊燈擺動一次的時間是多久?會不會擺動的幅度變小,擺動時間就變短了?他沒有手表,不能用手表計時,但他想到可以用脈搏計時,因為在正常情況下,脈搏的跳動是穩定的。於是他數著自己的脈搏,專心致誌地盯著吊燈,想計算出擺動的時間。過了一會兒,他驚奇地發現:即使吊燈擺動的幅度變小了,每次擺動的時間卻不變。
既然擺動幅度對擺動時間沒有影響,吊燈的重量、長度會影響擺動時間嗎?伽利略趕緊回家設計了兩組實驗,一組是兩隻重量不同,但鏈條長度相同的吊燈;另一組是兩隻重量相同,但鏈條長度不同的吊燈。經過測試他發現:隻要鏈條長度一樣,不論重量是否相同,來回擺動的時間都一樣;但鏈條長度改變了,擺動時間就會改變。最後,伽利略得出結論:擺的周期與它擺動的幅度無關,和擺的重量無關,隻與擺的長度有關,這就是單擺的等時性。
伽利略因為支持哥白尼的“日心說”而得罪了捍衛“地心說”的基督教廷,教廷判決伽利略終身監禁,而且還禁止外界出版或重印他的任何著作。他很想把這項發明應用在鍾表的製作上,但是還沒有來得及實現夢想,隻留下一堆設計圖紙。
後來,一位荷蘭科學家惠更斯替伽利略實現了他的夢想。惠更斯進一步研究,在不懈的努力下,他發明了世界上第一座擺鍾。擺鍾雖然是由惠更斯製造的,但是他的發明是基於伽利略的單擺定律,所以伽利略被人們稱為“擺鍾之父”。
在實驗中,伽利略使用了控製變量法,就是每組實驗隻有一處條件不同,而其他條件都要保持相同,這樣就能測出這處條件是不是影響實驗結果。那麽,你能不能和小夥伴一起設計幾組實驗,檢驗擺錘的長度、重量、幅度對擺錘的周期有什麽影響?