理学自然科学导论.pptx

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1、说说你知道的物理学家说说你知道的物理学家温馨提示：温馨提示：不限古今不限古今不限男女不限男女不限国界不限国界第1页/共49页第2页/共49页第3页/共49页Archimedes英国科学家史家W.C.丹皮尔誉为“古代世界第一位也是最伟大的近代型物理学家”第4页/共49页阿基米德是科学史最早把观察、阿基米德是科学史最早把观察、实验同数学方法融为一体的科学家，实验同数学方法融为一体的科学家，这种结合体现了这种结合体现了“真正的时代精神真正的时代精神”第5页/共49页一、他十分注重科学研究与实际的结一、他十分注重科学研究与实际的结合，通过观察、实验和数学方法，在合，通过观察、实验和数学方法，在静力学方

2、面，发现了浮力原理静力学方面，发现了浮力原理二、杠杆原理：不止是发明了杠杆，二、杠杆原理：不止是发明了杠杆，而在于把大量杠杆知识给予系统分析而在于把大量杠杆知识给予系统分析和整理，从而概括出普遍适用的一般和整理，从而概括出普遍适用的一般原理。原理。三、阿基米德还运用他的力学知识搞三、阿基米德还运用他的力学知识搞出许多发明创造。出许多发明创造。第6页/共49页第7页/共49页阿基米德与皇冠阿基米德与皇冠 据说，叙拉古国经常大胜仗，国王为了感激神灵保佑，打制了一顶王冠献给神灵，国王又怀疑掺假，便让阿基米德鉴定，阿基米德凭借他丰富的经验和灵感，在洗澡时萌生了鉴定王冠的方法。第8页/共49页阿基米德与

3、皇冠阿基米德与皇冠 他把称好重量的王冠及与之相同重量的纯金块和纯银块，分别装入盛满水的容器中，由排除水的多少测得它们的不同体积。第9页/共49页阿基米德与皇冠阿基米德与皇冠结果发现 V纯金块V王冠V纯银块 从而断言王冠掺了假第10页/共49页 阿基米德适用数学方法推出了“浮力原理”，即物体在液体中所受的浮力，等于它所排开液体的重量。浮体论第11页/共49页第12页/共49页第13页/共49页第14页/共49页开普勒（JohannesKepler，1571-1630），德国天文学家。开普勒于1571年12月27日出生在一个德国小市民家庭。他一来到人世间就遭到了许多不幸，天花使他成了麻子，猩红热弄

4、坏了他的双眼。17岁那年，开普勒进入了连蒂宾根大学学习，攻读神学，1591年他获得了神学硕士学位。但因父亲负债累累，使他不得不中途退学。由于他体弱多病，他的父母认为他只适合做一名牧师，因为这个职业轻松一些。可是开普勒的数学才华非常出众，当他了解到一些有关自然科学的理论之后，就把当牧师的想法抛得一干二净，终于在奥地利的一所大学里教了自然科学。第15页/共49页开普勒第一定律开普勒第一定律也称椭圆定律；也称轨道定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。第16页/共49页开普勒第二定律开普勒第二定律 也称面积定律：在相等时间内，太阳和运动中的行星的连线（向量半径）所扫

5、过的面积都是相等的。这一定律实际揭示了行星绕太阳公转的角动量守恒。用公式表示为 第17页/共49页开普勒第三定律开普勒第三定律也称调和定律；也称周期定律：各个行星绕太阳的椭圆轨道的半长轴的立方和它们的公转周期的平方成正比。由这一定律不难导出：行星与太阳之间的引力与半径的平方成反比。这是牛顿的万有引力定律的一个重要基础。这里，a是行星公转轨道半长轴，T是行星公转周期，K是常数。第18页/共49页第19页/共49页第20页/共49页第21页/共49页第22页/共49页“天哪！这么个小不点儿，简直可以把他塞进杯子里去！”接生婆摆弄着满身血污的小生命惊讶地嚷道。这时恰好是1642年圣诞节的清晨，英国东

6、部林肯郡沃尔斯索普村教学的大钟敲响了，“咚！咚！”的钟声召唤着虔诚的村民去作礼拜。这位早产的男孩随着教学的钟声降临到人世间，他的哭声是那么的微弱，体重也仅及正常婴儿的一半。尤其不幸是的是，婴儿的父亲在他出生前几个月就死去了。出于对亡夫的思念，母亲给这位婴儿取了个与他父亲一样的名字伊萨克牛顿。这位苦命的遣腹子显然不些先天不足，他的亲戚们见他体弱多病，都担心他不能长大成人。出乎意料的是，这个婴儿不但活下来，而且居然活到了85岁；更为重要的是，他成了科学的巨人。第23页/共49页 秋高气爽，金色的阳光透过繁茂的枝叶，斑斑驳驳地洒在树下。成熟了的苹果被阳光镀上了一层金黄色，好看极了。然而跟前的田园美景

7、，并不能使盘旋在牛顿脑海里的科学问题让位。他坐在树下的石凳上，依旧沉浸在苦苦的思索之中。太阳快要落山了。牛顿仰视天空，那双似乎能看穿九霄云层的眼睛，好像看到了什么。一会儿他又收回目光，无意识地看了看被夕阳映得通红的苹果。这时恰巧一个苹果悄然离开树枝，“吧嗒”一声落到了地上。“苹果落下来了。”牛顿自语着。立刻有一连串问号在牛顿的大脑里盘旋起来。苹果为什么会掉下来呢？这么广阔无垠的空间，苹果为什么不飞向天空，偏要落到地面上呢？第24页/共49页 一切事物都有重量，都能从高处落到地面上呢？牛顿思索着，久久的凝视着滚落到脚前的苹果。这个苹果向月球那样在牛顿的脑海里旋转起来，一圈、两圈、五圈、十圈越转越

8、快，他感到眼花缭乱。一会儿，牛顿的头脑忽然开窍了，他的眼里闪出了兴奋的光芒。“苹果落在地上，是因为地球的吸引力，这种吸引力也同样可以到达月球。月球之所以能向下落的缘故。就像苹果落下来一样，月球同样也是向着地球下落的。”推想开来，行星之所以围绕着太阳运转，也是由于受到太阳引力作用的缘故。宇宙中的一切物体间，都存在着一种相互吸引的力。“万有引力”的思想诞生了。第25页/共49页穷追不舍，穷追不舍，寻根求源，寻根求源，是牛顿的性格。是牛顿的性格。第26页/共49页 他没有让思想暂停一步，“地球吸引着月亮，太阳吸引着行星，可为什么他们不会像苹果落向地面那样落向地球、落向太阳呢？”这时他想起了儿时做过的

9、一个游戏：把一小桶牛奶系在绳子上抓紧绳子的另一头，用力抡起来，快速的旋转牛奶能一滴不洒，但速度慢了就会洒一地。这部就是因为一种向里拉引的力和一种向外挣脱的力相互对抗而又相互平衡的结果吗？这种挣脱的力，就是由物体横向运动的速度而产生。牛顿设想：有一个巨人站在地球的一座最高的山顶上，沿水平方向扔石头。如果石头的横向运动速度小石头就会沿一个抛物线而落向地面:假如石头的速度很大很大，石头运行轨迹的弯曲程度就会和地球表面弯曲的程度相同，那么，石头就永远不会落到地面上。这块石头就能像月球那样永远绕转下去。牛顿抓住“苹果落地”这个自然现象继续研究，他思索、计算，终于成功的发现了“万有引力定律”。第27页/共

10、49页第28页/共49页 中国称为神州。古代先贤的许多发明往往位居世界的中国称为神州。古代先贤的许多发明往往位居世界的领导先趋，让拥有强大实证科学的西方发明家望尘莫领导先趋，让拥有强大实证科学的西方发明家望尘莫及、百思不解。何故呢？且来观察我们老祖先博大智及、百思不解。何故呢？且来观察我们老祖先博大智慧的由来慧的由来 第29页/共49页第30页/共49页梦溪笔谈梦溪笔谈是我国北宋大科学家沈括的传世著作。是我国北宋大科学家沈括的传世著作。沈括在晚年用笔记文学体裁写成沈括在晚年用笔记文学体裁写成梦溪笔谈梦溪笔谈二十二十六卷，再加上六卷，再加上补笔谈补笔谈三卷和三卷和续笔谈续笔谈，共列，共列有条文六

11、百零九条，遍及天文、数学、物理、化学、有条文六百零九条，遍及天文、数学、物理、化学、地学、生物以及冶金、机械、营造、造纸技术等各地学、生物以及冶金、机械、营造、造纸技术等各个方面，内容十分广泛、丰富，是中国科学史的重个方面，内容十分广泛、丰富，是中国科学史的重要著作。要著作。梦溪笔谈梦溪笔谈中所记述的许多科学成就均达到了当中所记述的许多科学成就均达到了当时世界的最高水平。时世界的最高水平。英国著名科学史专家李约瑟称英国著名科学史专家李约瑟称梦溪笔谈梦溪笔谈是是“中中国科学史上的坐标国科学史上的坐标”。第31页/共49页力学方面力学方面 墨经墨经最早对力下了定义最早对力下了定义:“:“力荆之所以

12、奋也力荆之所以奋也”。意思是力是使物体运动状态改。意思是力是使物体运动状态改变的原变的原 因。因。墨经墨经第第114.116114.116条对时间和空间最早作出了正确定义条对时间和空间最早作出了正确定义:“:“宇或徒，说在长宇久宇或徒，说在长宇久”;“;“行修以久，说在先后行修以久，说在先后”。意思是说物体位置改变是空间随着时间自近而远的持续增长。意思是说物体位置改变是空间随着时间自近而远的持续增长。“墨墨 经经”还最早论还最早论述了述了“杠杆原理杠杆原理”和和“浮体平衡原理浮体平衡原理”第32页/共49页 光学方面 墨经著作中有八条对几何光学的专门论述，这八条主要论述了:光的直进性和小孔成像

13、，平面镜反射及成像，球面镜成像。第33页/共49页第34页/共49页声学方面 论衡变虚篇中:“令人操行变气远近，宜与鱼等;气应而变，宜与水均”，意思是人的行动(包括说话)使其周围的“气”发生振动，并能向外传播，如同鱼使水振动的水波一样向外传播。第35页/共49页 磁学方面磁学方面 梦溪笔谈梦溪笔谈第第5858条条:“:“以磁石磨针锋，则锐处指以磁石磨针锋，则锐处指南，亦有指北者，恐石性不同南，亦有指北者，恐石性不同”，这段话说明，这段话说明当时已发现了磁铁有两极当时已发现了磁铁有两极;梦溪笔谈梦溪笔谈第第437437记载的记载的:“:“方家以磁石磨针锋，方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，

14、不全南也则能指南，然常微偏东，不全南也”。记述的磁偏角，比西方发现地磁偏角早了四百多记述的磁偏角，比西方发现地磁偏角早了四百多年年.梦溪笔谈梦溪笔谈中还介绍了指南针四种安装法中还介绍了指南针四种安装法:水浮法水浮法;指甲法指甲法;碗唇法碗唇法;悬丝法悬丝法.第36页/共49页明末宋应星明末宋应星(1587-(1587-？)的的天工开物天工开物论气论气气声气声是集发声、传播、接收为一体的一部系统的声学大著是集发声、传播、接收为一体的一部系统的声学大著.第37页/共49页浑天仪观天体运行 地动仪测定地震 张衡，别号平子，南阳西鄂人，出生于东汉章帝建初三年（西元78年），博览群书，并深入研究易经、太

15、玄经、墨子等古代有关哲学、科学的书籍，从而融会贯通了几何学、力学、机械、地理、测量、绘画等应用科学的知识。尔后发明了“浑天仪”及“地动仪”。第38页/共49页 张衡三十四岁时进京担任“尚书郎中”的官职，四年后被任命为“太史令”，主管观察日月星辰、风云雪雨、制订历法等事。在太史令任内，他有系统地观测天体、从事理论研究。并有灵宪、浑天仪图注等著作，全面阐述宇宙演化、天地结构、日月星辰的本质和运动，将中国古代天文学水准提升到新的阶段。第39页/共49页第40页/共49页张衡主张“浑天说”，在他的浑天仪图注里指出，天好像一个鸡蛋壳，地好比鸡蛋黄，天大地小，天地各乘气而立，载水而浮。真实反映了宇宙的本来

16、面目。浑天说将大地看作是一个球，就是我们常说的地球。张衡利用浑天说的理论，制作“浑天仪”。它的材料是铜，里面有几层圆圈可以转动，这几层圆圈上面刻着日、月和各种星辰。这个大铜球可以运用水的力量使它慢慢转动。转动一周的速度，跟地球自转一周的速度一样。人们从浑天仪上可以看出日月星辰是怎样运动的。这在当时是天文学上惊人的发明。第41页/共49页 张衡另一伟大发明“地动仪”，为中国最早用来测定地震的仪器。后汉书张衡列传记载：“顺帝阳嘉元年（西元132年），复造候风地动仪。”据载，地动仪是用铜打造成的，直径8尺，样子像个酒樽子。在这个酒樽子的外壁上，挂有八条龙，每条龙的嘴里都含有一铜球，而每条龙下面，有一

17、蟾蜍。蟾蜍仰着头，张着嘴。遇有地震，内部的机关会被触动，使龙口内之铜球吐出，掉入下面的蟾蜍口中，八条龙的龙头分别朝着东、西、南、北、东南、西南、西北、东北。哪个方向发生地震，哪个方向的龙嘴里的铜球就震落下来。第42页/共49页第43页/共49页 有一次地动仪上头龙头口中的铜球，突然“当琅”一声掉进蟾蜍的嘴里，根据铜球掉落的方位，预测洛阳西方正在发生地震。几天后果然传来陇西（今甘肃西南）发生了地震的消息。尔后汉史官开始记录国内地震的方位。直到科技高度发展的今日，地动仪仍然被视为一项伟大的发明、人类历史上的创举。张衡更被全世界公认为地震学的“鼻祖”。它比欧洲创造类似的地动仪要早一千七百多年。第44页/共49页第45页/共49页第46页/共49页冯祥梅 高年花 韩雪儿 何欢欢李俊男 刘春红 马佳萍 马学玲马雪丹 马燕燕 沈菊菊 田慧霞王慧凤 王云霞 王娟宏 翟凤娟 嘎格玛 赵麦君 张晓洁 刘可斌 第47页/共49页第48页/共49页感谢您的观看！第49页/共49页