2022年中国古代的物理学萌芽.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 中国古代的物理学萌芽1.力学方面我国古代力学学问源远流长,积存丰富；早在 2000 多年以前的战国时期,在“ 墨经” 中,记述了墨 子公元前 478前 392等哲学家对力学方面的一些精辟见解,如“ 力,刑之所以奋也； ” ,表达了力是使人和物的“ 奋” 即由静到 动的根本缘由；仍对杠杆进行了讨论,指出:“ 相衡,就本短标长； ” 说明白在称量重物时, 要想与砝码平稳, 就要调整重臂“ 本” 和力臂“ 标” ,这一记录比阿基米德早二百多年；我国科学家的朴实的宇宙观,例东汉的张衡强调 :“ 宇之表 无极,宙之端无穷”；明“ 武备志” 记载:“ 水战,可离水三；四尺燃火,即飞出水面二； 三里去远, 如火龙出于江面, 筒药将完, 腹内火箭飞出,人船俱焚；” 进展了二级火箭装置；2.电磁学方面名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在静电学方面, 在西汉末年, 公元前 20 年就有记载, 在磁 学方面更有骄人记录 : 1传:4000 年前,黄帝与蚩尤打仗,但蚩尤作雾,黄帝就使用指 南车来辨别方向,使蚩尤大败；2郦道元在“ 水经注” 中,写到秦始皇为了防避刺客,用磁石建 造阿房宫的北阙门,如刺客身怀刀刃将被磁门吸住；3指南针比法人古约特早几百年；3.天文学比较突出的是张衡 公元 78 年 139 年,生于河南南阳石桥 镇,公元 111 年担任了东汉主持天象观测、编订历法的太史令,创造了浑天仪、 候风地动仪； 国际天文学组织用他的名字命名了 一颗小行星和月球上的一座环行山；元朝的郭守敬等也取得了很大成果；4. 的运算名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - “ ” 是物理、数学中常常遇到的一个常数,测算它的精确值对科学的进展很重要；先秦取圆周率为 “ 周三径一”采纳割圆法,算出了当时世界上割圆法：魏晋时期的刘徽应用极限思想, =3.1416 的数字；刘徽指出：圆内接正多边形的边长“ 割之又割,以至于不行割,” 就其面积“ 将与圆周合体,而无所缺矣；形割至了 3072 条边；” 据说他将正多边南北朝的祖冲之 429500 年是世界上第一个把 的值推算到 3.14159263.1415927 的人；祖冲之利用方法 :方和圆的相互转化；据说祖冲之做了更细致的工作,在圆内接12288, 个边的多边形,详细的讨论方法写入“ 缀术” ,但这本书在宋朝失传了；国际上已把月球背面的一个山谷命名为“ 祖冲之”；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5.声学1979 年出土了战国时期制造的曾侯已编钟,说明白古代祖先对音节音律方面的极高造诣,北京天坛的回音壁等, 奇妙地应用了声学原理,至今仍令人为之瞩目；6.小结中国是世界上科学进展最早的国家,这是我们民族的自豪；二、古希腊时期的物理进展古希腊时期 公元前 5 世纪 -公元 30 年 在希腊哲学的多种多样的形式中,差不多可以找到以后各种世界观的胚胎、胚芽；恩格斯泰勒斯 公元前 7 世纪 的天文观、德漠克利特的原子说都发展成古代科学的珍宝； 古希腊与中国成为东西方两个交相辉映的中心；1.埃拉多塞 公元前 275-公元前 195用三尺长的竹竿测地球周长；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 埃及的尼罗河旁有两个城市赛恩和亚历山大,由于已修路,联系比较便利；在塞恩有一口很深的井,夏至那天,阳光会照到 井底,而同时阳光在亚历山大对竹竿将有一个投影,由此我们可 测出 角,依据几何关系可知, AOS= ,OS=0A 为地球半径,就：折算出的地球周长与当今的运算值相差仅几百公里；2.阿基米德 公元前 287-公元前 212 年:诞生在古希腊的叙拉古；1铜镜烧船 :地中海,罗马要灭亡叙拉古； 阿基米德让妇女用铜镜组成一面聚光镜烧战船上的帆,了；浸了油的绳与桅杆和帆都烧起来1747 年,法国科学家布韦为了验证这一情形,用 360 面镜子,拼成一个大凹镜,烧灼了70 米外的木堆；2杠杆定律 :“ 给我一个支点,我可以撬动地球”；3数学上,得出了球体、圆柱体体积和表面积的运算公式；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三、古印度、巴比仑和阿拉伯的奉献古印度、 巴比伦和阿拉伯在天文学、数学方面的奉献也很惊人；据载,古印度发觉了十进制记数法,经阿拉伯传到欧洲,逐步演化为当今的“ 阿拉伯记数”；在祖冲之之后 1000 年,阿拉伯 数学家求得圆周率 ,精确到小数之后 17 位；总之,在古代,我们的祖先制造了漂亮的文明,很多物理现 象和规律被发觉和记载下来,成为今后物理学进展的基础；其次节 亚里士多德的物理学一、古代物理学的特点 1.物理现象虽被发觉和记录下来,但未形成系统的理论；2.受神学的支配很强；3.天才的臆测建立在笼统的直觉观看之中；二、亚里士多德的物理学1.亚里士多德 公元前384-公元前322）:马其顿国王私人医生的儿子, 18 岁进入柏拉图学院,约在公元前 342 年,他成为亚力山大大帝的私人老师；一生著作颇丰, 在科学领域里起着奠基性的作用；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 某些大科学家“ 比起亚里士多德不过是学校生；”达尔文2.主要观点 提出物理学名称的第一人,强调科学分类 如物体不受力,运动即停止 物体越重,下落速度应当越大 地球是宇宙的中心,太阳、行星和月亮应当环绕它转 亚里士多德像 托勒密地心说图亚氏观点从归纳日常生活动身,经院哲学,成为自然科学的障碍；加上哲学思辩, 后来进展为 经院哲学 :科学的根本目的在于适应神学,人的学问不必 来自实践,而是存在于教义之中；3.被利用 亚氏的某些观点符合封建与宗教统治者的利益,统治集团将 其抬到吓人的高度,妄想让科学成为宗教和封建统治的装饰；僧侣主义扼杀了亚里士多德学说中活的东西,而使僵死的东西永名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 世长存；列宁其次章 经典物理力学的进展第一节 新芽破土一、资本主义萌芽带来的契机 1.社会物质条件 欧洲社会生产力快速进展,15 世纪后半期开头 农耕得到改进, 风力水力得到普遍使用；特殊是我国的四大创造经蒙古,丝绸之路传入欧洲,更 为其进展推波助澜；哥伦布 1492 年发觉美洲, 麦哲伦 1519 年周游世界, 这些都刺激了资产阶级对生产技术的爱好,件；科学的进展有了社会物质条2.社会文化思想方面 :显现了以文艺复兴和宗教改革为标志 的思想解放运动；但丁的神曲,米开朗基诺的雕塑,莎氏比亚的“ 罗米欧与朱 丽叶” 的显现,代表了人们要求思想自由,科学要求摆脱神学附 庸位置,反对迷信和权威的心声；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.代表人物及其观点1培根 :“ 证明前人说法的唯独方法,只有观看和实践；”2达· 芬奇（1452-1519）：“ 试验在任何情形下都是我的老师；”有道是“ 山雨欲来风满楼”可防止了；二、哥白尼与“ 天体运行论”,一场科学革命的风暴已经不1.地心说与日心说的主要观点 地心说 :地球是确定静止的,一切运动都是相对于地球而运 动的；地心说受到宗教的吹捧与确定；日心说 : 假如是地心说,这样的观点来描述行星的运动时,行星 有无法说明的忽快、忽慢、逆行及留的现象；地动日心说可以对天体的运动赐予完满的说明；“ 天穹的周转是一种视运动,实际是地球运动的反映；”2.“ 天体运行论” 于 立宣言；三、第谷与开普勒1543 年写成,它被誉为自然科学的独名师归纳总结 1.丹麦人第谷 1546-1601,经过20 年的反复的天文观测,第 9 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 积存了大量精确的星体运动观测资料,被人誉为“ 星学之王”；2.德国天文学家开普勒1571-1630是第谷的同学与助手,从第谷对火星的观测资料与他理论运算的 8 分之差入手, 发表了开普勒三定律；写出“ 宇宙和谐论”,使我们对天穹星空的熟悉,由杂乱到有序；开普勒的一生,虽多病贫困,但都未动摇他破解天体 秘密的决心,他把他的一生都奉献给了科学事业；四、舍生取义的布鲁诺布鲁诺（ 1548-1600）：因宣扬日心说,1592 年被捕； 1600年,面对宗教法庭的审判,他说：“ 我期望你们到大庭广众中 去把我点燃,这是我最大的欢乐, 由于我可以以自身燃起的大火,去照亮后人的道路； ”布鲁诺勇敢就义于罗马的鲜花广场；总之, 16 世纪中期,日心说与地心说的血与火的斗争,是自然科学从宗教桎梏下解放的标志,教会的权威受到挑战, 自然科学在批判经院哲学的斗争中开创着自己的道路；其次节 运动学的奠基人 -伽利略名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一、伽利略对落体问题的讨论对运动无知,也就对大自然无知；1.伽利略 1564-1642 西方谚语诞生于意大利比萨； 奠定了经典力学中运动学的基础,改进了望远镜, 使之能放大 32 倍；代表作两大世界体系的对话；1633 年, 69 岁高龄时曾被罗马宗教裁判所判处终身监禁；仍致力于科研,于 1638 年又写出了关于两门新科学对话一书；直到 1979 年, 300 多年后,教会才宣布为伽利略平反；两大世界体系的对话封面伽利略的发觉以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最宏大的成就之一, 标志着物理学的开端；爱因斯坦2.对亚里士多德的观点的怀疑 : 怀疑 :假如轻物体m 下降的速度比重物M 慢,那么用一根绳子把 m、M 栓在一起又怎样 . 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - “ 冲淡引力思想” 斜面理论：为了讨论落体的情形,伽利略设计了闻名的斜面试验以“ 冲淡引力”便于观测；3.斜面试验 : 二、意义1.试验方法与数学方法结合的胜利,延长落地时间,不是单纯做试验, 而是从明确的物理思想动身,进行数学推证,选典型试验,最终得出结论；2.观看假设规律推理试验检验的胜利之路试验物理思维和数学演绎的奇妙结合；3.落体运动也是一种匀加速运动1586 年,斯蒂文和德哥罗在一所二层楼做试验,两个不同重量的铁球同时落地；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4.伽利略的预见“ 一门广博精深的科学已经启蒙,我在这方面的工作只是它的开头,那些比我更敏捷的人所用的方法和手段将会探究到各个 遥远的角落；”第三节 牛顿的宏大综合和理论飞跃 一、牛顿简介1. 牛顿 1642 年生于英国；从小是一个薄命的孩子,仍未出 生,父亲逝世,两岁母亲改嫁,在舅舅和姥姥家长大；2.1661 年考入剑桥高校31 学院；由于学习勤奋,受到巴罗教授的赏识, 1664 年成为讨论生；3. 1665 年开头讨论微分和积分及万有引力定律；1665 年伦敦大瘟疫,一个 夏天病逝 3 万人；牛顿回到家乡,留下了脍炙人口的“ 苹果落地” 的故事；女那儿听来的；）（据说是法国作家伏尔泰从牛顿侄名师归纳总结 4. 1687 年出版旷世之作“ 自然哲学的数学原理”；由好伴侣第 13 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 哈雷资助出版；人们争相购阅；5. 1703 年 任英国皇家学会终身会长；6. 1705 年 被英国女王授予爵士称号；7. 1727 年逝世,葬于威斯敏斯特教堂；“ 伊萨克· 牛顿爵士安葬在这里 ,让我们欢呼曾经存在过这样一位宏大的人类之光； ”碑文二、牛顿取得胜利的历史条件1.生产力进展的需要航海的进展, 需要对天体的运行规律进行讨论,对机械加工作物理原理的说明；2.物理方面的进展哥白尼的“ 日心说”,摧残了附着在神学上的宇宙观,得到名师归纳总结 了几乎全部科学家的认同,教会的迫害反而使真理的声音广为传第 14 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 播；伽利略奠定了在运动观上的正确理论,各种力正在被发觉；3.在英国,政局比较稳固,商业进展使新兴资产阶级从自身的角度,开头注意科学讨论；4.科学的国际讨论联系加强；英法成立了 “ 皇家学会”和“ 皇家科学院” ；三、牛顿的自然哲学数学原理的意义（1687 年发表）序言 :“ 我把这部著作叫做自然哲学的数学原理,由于哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来讨论各种自然之力,而后用这些力去论证其他现象 ,我期望能用同样的推理方法,从力学中推导出自然界的其他现象；”1.它将个别特殊的情形抽象概括为普遍理论,是当时力学规律的宏大综合；2.它成为当时科学上判定正误的准绳；名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.它向后来者供应了一种科学讨论的方法；4.它发挥了科学理论的预言作用,引导人们从已知的现象去猜测将来；1哈雷彗星1682 年彗星显现时,有人说,它是人类的罪责造成的,因此人们纷纷跪地祈祷,惊恐万分；牛顿依据天文资料, 应用万有引力定律, 说明和运算了彗星的运动轨道；牛顿的好伴侣, 英国天文学家哈雷1656-1742,依据牛顿理论进一步运算了大量彗星的运动轨道,得出 1531 年、1607 年、1682 年显现的彗星轨道相同,因此应是同一彗星；由此预言,1758 年仍将显现这一彗星；1758 年,这成了当时一件众人非常瞩目的大事；彗星到期未显现,科学家焦急得很；1759 年 3 月 12 日,这颗星显现了,名师归纳总结 迟到的缘由, 是由于它受木星和土星的吸引而姗姗来迟了,这正第 16 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 说明白万有引力定律的胜利；2“ 笔尖下的行星” 的发觉1781 年,赫舍尔（ 1738-1822）发觉天王星,踞太阳约 28亿公里,绕一周要84 年；但依据牛顿理论,其运动有偏差,于是预言,仍应当存在另一颗星；列威尔 法、亚当斯（英）依据牛顿的理论运算出了该星的轨道；柏林天文家伽列于1846 年 9 月 23 日,在列威尔推算处相距不到 1° 的地方发觉了这颗星海王星,大大拓宽了天文科学 家的视野；总之自然哲学数学原理 第一次显示了科学理论所具有的学问飞跃和能动作用, 它为后来的物理讨论开拓了一条传统思路,奠 定了经典力学的基础,促进了物理学向前进展；四、 牛顿的胜利之路名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1.站在巨人的肩上,勤奋学习,积存学问数 学-欧几里德笛卡尔莱布尼兹力 学-达.芬奇伽里略惠更斯天文学 -哥白尼第谷开普勒引力思想 -吉尔伯特布里阿德玻列利2.讲求科学讨论方法1分析综合法牛顿在“ 光学” 一书中曾说：从结果到缘由,从特殊缘由到普遍缘由,始终论证到最普遍的缘由为止,这就是分析的方法 ;而综合的方法就假定缘由已经找到,并已把他们立为原理, 再用这些原理去说明由他们发生的现象；2归纳与演绎相结合3追求简洁、明白的公理体系牛顿依据月球受地球吸引的现象,归纳出一切天体相互吸引的关系, 进而得出了引力定律, 再演绎出宇宙万物间相互吸引的 因果关系；演示牛顿月亮 牛顿在原理中写道： “ 自然界喜爱简洁化,而不爱用什么多 余的缘由以炫耀自己； ” 所以他努力查找支配自然界的尽可能简 单的原理,总结其规律；名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4数学物理方法 :原理是数学与物理的完善结晶大自然追求的是一本用数学语言所写的巨著,他追求的是一个 精 确 的 , 完 完 本 本 用 数 学 表 示 的 定 律 ；牛顿5试验 -抽象方法物；万有引力定律既有观测试验的基础,同时也是科学抽象的产3.喜爱科学,追求真理人们问 :“ 你是怎么发觉万有引力的 .”牛顿说 :“ By thinking on it continually. ”牛顿终身没娶； 1727 年,牛顿遗言 :“ 我不知道世人对我是怎样的看法,但是在我看来,我不过象一个在海边玩耍的孩子,为时而发觉一块漂亮的石子而兴奋,但那浩渺的真理的海洋,却仍在我的面前未曾发觉呢； ”名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 五、牛顿的局限1确定时空观牛顿说：“ 确定的数学的时间与外界无关地消逝着 ；” 认为时间与空间无关,时空与运动无关,是确定的物理量；2当一些问题牛顿说明不了时,它就只好用上帝的万能来解释,为此牛顿花 费了后半生的心血,这正是牛顿的悲剧；六、 16 世纪后,中国科技进展迟滞西方：恩格斯说 :“ 这是一次人类从来没有经受的最宏大的进步的变革,是一个需要巨人而且产生了巨人的时代；”中国：由于封建统治,闭关锁国,训练僵化,科技进展迟滞；光绪时康有为的公车上书痛心疾首地指出：“ 姚燮谓：我之所为,彼皆知之,彼之所为,我独不闻,安得不为所制乎！学塾经费少于兵饷数十倍,士人能通古今达中外者,郡县乃或无人焉；” 也说明白这一问题；第四节 力学的逐步进展一、试验讨论的开展1.对万有引力常数的测定名师归纳总结 英国的物理学家卡文迪许等测定了万有引力常数；因他们在第 20 页,共 22 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 试验中采纳了 扭秤 ,全部仪器被放在用火漆密闭的密室中,因而被誉为“ 弦丝挂,火漆封” 派；2.地球运动的试验讨论二、独立应用学科的显现1.流体力学 的进展由于牛顿等建立了微积分的方法,数学工具得到加强, 使力学的讨论领域加强了； 为了讨论弹道和削减轮船的航行阻力,在 伯努利、欧勒等人的努力下,流体力学得到了进展；2.分析力学 的进展在牛顿以后,矢量力学进展起来, 但生产中涌现出的多质点、多约束的复杂情形,使其遇到肯定困难；1747 年,法国的莫培督发表了 “ 最小作用量原理”；1788 年,拉格朗日进一步论证力学可以整个建立在最小作用量原理的基础上,分析力学与矢量力学 和相对论进展的基本工具；平行进展起来, 并成为推动理论物理名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.天体力学的进展拉普拉斯发表了“ 天体力学”；三、力学概念的争辩与不断完善牛顿定律出台以后, 经典力学形成比较坚固的理论,经受过18 世纪至 19 世纪的很多争辩,这些争辩又进一步促进了人们对力学理论的不断探究、 修改,比如关于对牛顿 确定时空观 的争辩导致了相对论的显现；力学理论从而得到进一步丰富和完善；名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 22 页