物理学史力学精.ppt
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1、物理学史力学第1页,本讲稿共44页资本主义萌芽带来的契机资本主义萌芽带来的契机哥白尼与哥白尼与“天体运行论天体运行论”第谷与开普勒第谷与开普勒 舍生取义的布鲁诺舍生取义的布鲁诺 运动学的奠基人运动学的奠基人伽利略伽利略 牛顿的伟大综合和理论飞跃牛顿的伟大综合和理论飞跃 第2页,本讲稿共44页一、资本主义萌芽带来的契机一、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迅速发展,农耕得到改进,风力水力得到普遍使用。特别是我国的四大发明经蒙古,丝绸之路传入欧洲,更为其发展推波助澜。哥伦布1492年发现美洲,麦哲伦1519年环游世界,这些都刺激了资产阶级对生产技术的兴趣,科学的发展有了社会物质条
2、件。第3页,本讲稿共44页2.社会文化思想方面:出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”的出现,代表了人们要求思想自由,科学要求摆脱神学附庸地位,反对迷信和权威的心声。第4页,本讲稿共44页3.代表人物及其观点1)培根:“证明前人说法的唯一方法,只有观察和实践。”2)达芬奇(1452-1519):“实验在任何情况下都是我的老师。”第5页,本讲稿共44页列奥纳多列奥纳多达达芬奇(芬奇(1452年年4月月15日日1519年年5月月2日),意大利文艺复兴三杰日),意大利文艺复兴三杰之一,也是整个欧洲文艺复兴时期最完之一,也是整个欧洲文
3、艺复兴时期最完美的代表。他是一位思想深邃,学识渊美的代表。他是一位思想深邃,学识渊博,多才多艺的画家、寓言家、雕塑家、博,多才多艺的画家、寓言家、雕塑家、发明家、哲学家、音乐家、医学家、生发明家、哲学家、音乐家、医学家、生物学家、地理学家、建筑工程师和军事物学家、地理学家、建筑工程师和军事工程师。他是一位天才,他一面热心于工程师。他是一位天才,他一面热心于艺术创作和理论研究,研究如何用线条艺术创作和理论研究,研究如何用线条与立体造型去表现形体的各种问题;另与立体造型去表现形体的各种问题;另一方面他也同时研究自然科学,为了真一方面他也同时研究自然科学,为了真实感人的艺术形象,他广泛地研究与绘实感
4、人的艺术形象,他广泛地研究与绘画有关的光学、数学、地质学、生物学画有关的光学、数学、地质学、生物学等多种学科。他的艺术实践和科学探索等多种学科。他的艺术实践和科学探索精神对后代产生了重大而深远的影响。精神对后代产生了重大而深远的影响。文艺复兴精神的代表列奥那多 第6页,本讲稿共44页蒙娜丽莎蒙娜丽莎蒙娜丽莎的微笑中含有蒙娜丽莎的微笑中含有83%的高兴,的高兴,9%的厌恶,的厌恶,6%的恐惧,的恐惧,2%的愤怒的愤怒这就是名画维特鲁威这就是名画维特鲁威(HomoVitruvianus)出自文)出自文艺复兴艺术巨匠达艺复兴艺术巨匠达芬奇之手,画名是根据古罗马杰出的芬奇之手,画名是根据古罗马杰出的建
5、筑家维特鲁威(建筑家维特鲁威(Vitruvii)的名字取的,该建筑家在他)的名字取的,该建筑家在他的著作建筑十书中曾盛赞人体比例和黄金分割。的著作建筑十书中曾盛赞人体比例和黄金分割。第7页,本讲稿共44页最后的晚餐最后的晚餐 第8页,本讲稿共44页 15世纪世纪70年代,意大利天才莱昂纳多年代,意大利天才莱昂纳多达芬奇达芬奇画出了一种由飞行员自己提供动力的飞行器,并画出了一种由飞行员自己提供动力的飞行器,并称这种飞行器为称这种飞行器为“扑翼飞机扑翼飞机”。它模仿鸟儿、蝙蝠。它模仿鸟儿、蝙蝠和恐龙时代的翼龙,具有多个和恐龙时代的翼龙,具有多个 膜状翅膀。达芬膜状翅膀。达芬奇认为只有扑翼机才能既具
6、备推力,又具备提升奇认为只有扑翼机才能既具备推力,又具备提升力。后来,有许多人开始模仿达芬奇设计制造飞力。后来,有许多人开始模仿达芬奇设计制造飞机,然而结果都逃不过失败的命运,理想情况下机,然而结果都逃不过失败的命运,理想情况下能上下蹦跳几下,最坏的结果则是摔成碎片。能上下蹦跳几下,最坏的结果则是摔成碎片。第9页,本讲稿共44页第10页,本讲稿共44页三、第谷与开普勒三、第谷与开普勒1.丹麦人第谷(1546-1601),经过20年的反复的天文观测,积累了大量准确的星体运动观测资料,被人誉为“星学之王”。二、哥白尼与二、哥白尼与“天体运行论天体运行论”1.日心说的日心说的提出提出2.“天体运行论
7、天体运行论”于于1543年写成,它被誉为自然科学的独立年写成,它被誉为自然科学的独立宣言。宣言。第11页,本讲稿共44页2.德国天文学家开普勒(1571-1630)是第谷的学生与助手,从第谷对火星的观测资料与他理论计算的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认识,由杂乱到有序。开普勒的一生,虽多病贫穷,但都未动摇他破解天体奥秘的决心,他把他的一生都贡献给了科学事业。第12页,本讲稿共44页四、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:“我希望你们到大庭广众中去把我点燃,这是我最大的快乐,因
8、为我可以以自身燃起的大火,去照亮后人的道路。”布鲁诺英勇就义于罗马的鲜花广场。总之,总之,16世纪中期,日心说与地心说的血与火的斗争,是自世纪中期,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。然科学在批判经院哲学的斗争中开创着自己的道路。第13页,本讲稿共44页近代科学之父近代科学之父 伽利略伽利略 伽利莱伽利莱伽利略伽利略(GalileoGalilei 15641642)五、运动学的奠基人五、运动学的奠基人伽利略伽利略第14页,本讲稿共44页对运动无知,
9、也就对大自然无知。西方谚语伽利略(1564-1642)出生于意大利比萨。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。第15页,本讲稿共44页 人物生平人物生平l1564年2月15日生于比萨。l1581 年11 月入比萨大学学医。l1585年5 月从比萨大学毕业,未获得学位。l1589 年11 月,26 岁的伽利略受聘于比萨大学,成为一位数学教师。l1592 年到帕杜亚大学任教。l161
10、6年开始,伽利略开始受到罗马宗教裁判所长达二十多年的残酷迫害。l1633 年,69 岁高龄的伽利略被押送到罗马接受审判。l1642年1月8日卒于比萨。第16页,本讲稿共44页之一:论证了哥白尼的日心说的正确性之一:论证了哥白尼的日心说的正确性 主要贡献主要贡献 结论:结论:在船中所做的任何力学实验,都不能判断出船是静止还是匀速前进着。地心说:地心说:如果地球在运动,那么地面上的一切自由落体的下落路线将不会是竖直的,而应该向地球运动方向的相反方向偏离,因为当物体下落的那一瞬间地球离开了原来的位置。伽利略:伽利略:把你和一些朋友关在一条大船甲板下的主舱里,再让你们带着几只苍蝇、蝴蝶和其它小飞虫,舱
11、内放一只大水碗,其中放几条鱼,然后,挂上一个水瓶,让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口罐里。当船匀速运动时,这些物体的运动情况会改变吗?第17页,本讲稿共44页亚里士多德认为:物体运动的快慢有两个原因(1)运动所通过的介质不同(如通过水或土或空气)(2)运动物体自身轻或重的程度不同之二:他发现物体下落的速度与时间成之二:他发现物体下落的速度与时间成正比以及抛射物体的抛物线规律正比以及抛射物体的抛物线规律伽利略:进行了比萨斜塔实验并进一步研究了自由落体运动和抛体运动规律。第18页,本讲稿共44页之三:他发现了摆的等时性之三:他发现了摆的等时性 据说有一天黄昏,他看见一个司事(教堂里的杂役)在点燃一盏
12、吊灯上的蜡烛时,使这盏吊灯摆动起来。怀有巨大好奇心和探索精神的伽利略,立即注意观察这盏吊灯的运动。他对照自己脉搏的跳动测量吊灯摇动一个来回所需要的时间,他发现,尽管吊灯摆动的幅度在不断减少,但是每摆动一个周期所需要的时间大致相等。为了证实这一结果,他立即反复地进行实验,经测量证明,摆动确实具有等时性,他还发现摆的长度与摆动周期之间有正比关系。利用这一发现,伽利略制造了一架脉搏仪,用以测量病人的脉搏。第19页,本讲稿共44页 主要著作主要著作l1615 年关于用圣经解释科学事物问题l1631年关于太阳黑子的书信l1632年关于托勒密与哥白尼两个世界体系的对话l1638年关于力学和位置运动的两种新
13、科学的对话与数学证明第20页,本讲稿共44页经典物理学的缔造者经典物理学的缔造者 牛顿牛顿 艾萨克艾萨克牛顿牛顿(Isaac Newton 1643-1727)六六 牛顿的伟大综合和理论飞跃牛顿的伟大综合和理论飞跃 第21页,本讲稿共44页牛顿简介牛顿简介 1.牛顿1642年生于英国。从小是一个苦命的孩子,还未出生,父亲逝世,两岁母亲改嫁,在舅舅和姥姥家长大。2.1661年考入剑桥大学。由于学习勤奋,受到巴罗教授的赏识,1664年成为研究生。3.1665年开始研究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。(据说是法国作
14、家伏尔泰从牛顿侄女那儿听来的。)第22页,本讲稿共44页6.2 牛顿取得成功的历史条件牛顿取得成功的历史条件 1.生产力发展的需要 航海的发展,需要对天体的运行规律进行研究,对机械加工作物理原理的解释。2.物理方面的进展 哥白尼的“日心说”,摧毁了附着在神学上的宇宙观,得到了几乎所有科学家的认同,教会的迫害反而使真理的声音广为传播。伽利略奠定了在运动观上的正确理论,各种力正在被发现。3.在英国,政局比较稳定,商业发展使新兴资产阶级从自身的角度,开始注重科学研究。4.科学的国际研究联系加强。英法成立了“皇家学会”和“皇家科学院”。第23页,本讲稿共44页之之一:一:1665年发现了二项式定理年发
15、现了二项式定理 主要贡献主要贡献(a+b)n=二十二岁的牛顿发现了二项式定理,这对于微积分的充分发展是必不可少的一步。二项式定理在组合理论、开高次方、高阶等差数列求和,以及差分法中有广泛的应用。二项式级数展开式是研究级数论、函数论、数学分析、方程理论的有力工具。第24页,本讲稿共44页之二:之二:微积分的创立是牛顿最卓越的数学成就微积分的创立是牛顿最卓越的数学成就 l他超越前人的功绩在于,他将古希腊以来求解无限小问题的各种特殊技巧统一为两类普遍的算法微分和积分,并确立了这两类运算的互逆关系,如:面积计算可以看作求切线的逆过程。VS牛顿莱布尼茨第25页,本讲稿共44页 之三:之三:构筑力学大厦、
16、奠定了经典物理学的基础构筑力学大厦、奠定了经典物理学的基础 惯性定律惯性定律牛顿第二定律牛顿第二定律作用力与反作用力定律作用力与反作用力定律万有引力定律万有引力定律物质不灭定律物质不灭定律能量守恒定律能量守恒定律动量守恒定律动量守恒定律 第26页,本讲稿共44页l进行了著名的色散试验,发现了白光是由各种不同颜色的光组成的 l设计和制造了反射望远镜l发现并解释了“牛顿环”的光学干涉现象 l牛顿还提出了光的“微粒说”,认为光是由微粒形成的,并且走的是最快速的直线运动路径。之四:之四:光学上的巨大成就光学上的巨大成就 第27页,本讲稿共44页l 终身未娶的原因终身未娶的原因 牛顿一生中有过两次恋爱。
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