在这篇课文中,冯至说父亲的表里有一只小蝎子的尾巴摆来摆去,“小蝎子”尾巴是什么?其实,它就是钟表的心脏——摆,它是由16世纪意大利的科学家伽利略发明的。

20岁的伽利略在比萨学医时,经常到教堂做礼拜。有一天,他来到教堂,听见头顶上发出一阵轻微的动静。他抬头一看,原来是微风吹拂下天花板上的吊灯在微微摆动,一下,又一下,十分有节奏。伽利略出神地望着吊灯,心想:吊灯摆动一次的时间是多久?会不会摆动的幅度变小,摆动时间就变短了?他没有手表,不能用手表计时,但他想到可以用脉搏计时,因为在正常情况下,脉搏的跳动是稳定的。于是他数着自己的脉搏,专心致志地盯着吊灯,想计算出摆动的时间。过了一会儿,他惊奇地发现:即使吊灯摆动的幅度变小了,每次摆动的时间却不变。

既然摆动幅度对摆动时间没有影响,吊灯的重量、长度会影响摆动时间吗?伽利略赶紧回家设计了两组实验,一组是两只重量不同,但链条长度相同的吊灯;另一组是两只重量相同,但链条长度不同的吊灯。经过测试他发现:只要链条长度一样,不论重量是否相同,来回摆动的时间都一样;但链条长度改变了,摆动时间就会改变。最后,伽利略得出结论:摆的周期与它摆动的幅度无关,和摆的重量无关,只与摆的长度有关,这就是单摆的等时性。

伽利略因为支持哥白尼的“日心说”而得罪了捍卫“地心说”的基督教廷,教廷判决伽利略终身监禁,而且还禁止外界出版或重印他的任何著作。他很想把这项发明应用在钟表的制作上,但是还没有来得及实现梦想,只留下一堆设计图纸。

后来,一位荷兰科学家惠更斯替伽利略实现了他的梦想。惠更斯进一步研究,在不懈的努力下,他发明了世界上第一座摆钟。摆钟虽然是由惠更斯制造的,但是他的发明是基于伽利略的单摆定律,所以伽利略被人们称为“摆钟之父”。

在实验中,伽利略使用了控制变量法,就是每组实验只有一处条件不同,而其他条件都要保持相同,这样就能测出这处条件是不是影响实验结果。那么,你能不能和小伙伴一起设计几组实验,检验摆锤的长度、重量、幅度对摆锤的周期有什么影响?