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1、简明物理学史前 言一、学习物理学史的目的1.物理学史是科学发展史，而科学是人类发展的核心部分，“科学是最高意义上的革命力量”。通过对物理学的知识、理论和方法的发生与发展规律的研究，可以帮助我们了解过去，认识现在，展望美好的未来。2.物理学史可以培养我们的科学思维，使我们的知识立体化。拉普拉斯：“认识一位天才的研究方法，对于科学的进步，并不比发现本身更少用处，科学的研究方法经常是极富兴趣的部分。”华罗庚：“对书本的某些原理、定律、公式，我们在学习的时候，不仅应该记住它的结论，懂得它的道理，而且还应该设想一下，人家是怎样想出来的，经过多少曲折，攻破多少难关，才得出这个结论。”爱因斯坦：“科学结论几
2、乎总是以完成的形式出现在读者面前。读者体会不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程，也很难达到清楚地理解全部情况。”而物理学史将会把科学家在探索过程中的智慧之光带给同学，力图做到“授之以渔”。3.物理学史是培养同学爱国主义，辩证唯物主义的重要课程，以造就同学追求真理，献身科学的崇高思想境界。爱因斯坦：“人只有献身于社会，才能找出那实际上是短暂而有风险的生命的意义。”4.学习物理学史可以使我们思想活跃，眼界开阔。1992年中国科协调查，我国公众具有较全面科学素养的人仅为0.3% ，是美国的1/23。总之，通过对物理学史的学习，可以进一步培养我们的人文素质、科学素质、创新素质、思想素质 。
3、二、学习方法1.善于分析物理学经历了一个漫长发展的历史过程，我们在学习研究中，应该好好想一想，为什么一些科学家能够有所发现，而另一些人却与成功失之交臂？其社会背景是什么？ 我们应充分利用历史宝库提供给我们的资料，从中吸取营养。2.注意联系1)物理学与生产和科学实验的联系物理理论是在生产实践和科学实验的基础上发展的，实践是物理学知识的源泉，是检验物理科学理论的正确与否的标准，而实践的开展也离不开物理理论和思想的指导。2)必须注意物理学与数学的联系数学是物理学家的思维工具，物理规律只有通过数学的形式才能完美地表达。毕达哥拉斯曾说“万物皆数”，而物理被誉为“万物之理”，数理是人类智力训练和科学发展的
4、一个重要组成。3)物理学与社会发展、认识规律的联系物理学的发展与人类社会的发展背景密切相关，也同样充满着新与旧，正确与错误甚至是水火不容的斗争。物理理论的逐步完善符合个别到一般，一般到个别，实验认识再实验再认识的规律。三、物理学史的分期1.古代物理学时期：17世纪以前(即1600年以前)，是科学的萌芽时期。2.经典物理学时期：17世纪到19世纪(即1900年以前)。3.近代物理学时期：20世纪至今。第一章 古代物理学第一节 启明之光一.中国古代的物理学萌芽1.力学方面我国古代力学知识源远流长，积累丰富。 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
5、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”即由静到动的根本原因。还对杠杆进行了研究，指出:“相衡，则本短标长。”说明了在称量重物时，要想与砝码平衡，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。我国科学家的朴素的宇宙观，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。”发展了二级火箭装置。2.电磁学方面在静电学方面，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
6、帝则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，若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，发明了浑天仪、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绩。4.的计算“”是物理、数学中经常遇到的一个常数，测算它的精确值对科学的发展很重要。 先秦取圆周率为“周三径一”魏晋时期的刘徽应用极限思想，采用割圆法，算出了当时世界上=3.1416的
7、数字。割圆法：刘徽指出：圆内接正多边形的边长“割之又割，以至于不可割，”则其面积“将与圆周合体，而无所缺矣。”据说他将正多边形割至了3072条边。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，具体的研究方法写入“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”。5.声学1979年出土了战国时期制造的曾侯已编钟，说明了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，巧妙地应用了声学原理，至今仍令人为之瞩目。6.小结中
8、国是世界上科学发展最早的国家，这是我们民族的骄傲。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瑰宝。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。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，根据几何关系可知，AOS=，OS=0A为地球半径，则
9、：折算出的地球周长与当今的计算值相差仅几百公里。2.阿基米德(公元前287-公元前212年):出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，浸了油的绳与桅杆和帆都烧起来了。1747年，法国科学家布韦为了验证这一情况，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计算公式。三、古印度、巴比仑和阿拉伯的贡献古印度、巴比伦和阿拉伯在天文学、数学方面的贡献也很惊人。据载，古印度发现了十进制记数法，经阿拉伯传到欧洲，逐步演变为当今的“阿拉伯
10、记数”。在祖冲之之后1000年，阿拉伯数学家求得圆周率，准确到小数之后17位。总之，在古代，我们的祖先创造了瑰丽的文明，许多物理现象和规律被发现和记载下来，成为今后物理学发展的基础。第二节亚里士多德的物理学一、古代物理学的特点1.物理现象虽被发现和记录下来，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察之中。 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教师。一生著作颇丰，在科学领域里起着奠基性的作用。某些大科学家“比起亚里士多德不过是小学生。”
11、达尔文2.主要观点提出物理学名称的第一人，强调科学分类若物体不受力，运动即停止物体越重，下落速度应该越大地球是宇宙的中心，太阳、行星和月亮应该围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出发，加上哲学思辩，后来发展为经院哲学，成为自然科学的障碍。经院哲学:科学的根本目的在于适应神学，人的知识不必来自实践，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，企图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，而使僵死的东西永世长存。列宁第二章 经典物理力学的发展第一节新芽破土一、资本主义萌芽带来的契机(15世纪后
12、半期开始) 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件。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。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
13、情况下都是我的老师。”有道是“山雨欲来风满楼”，一场科学革命的风暴已经不可避免了。二、哥白尼与“天体运行论”1.地心说与日心说的主要观点地心说:地球是绝对静止的，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肯定。日心说:如果是地心说，这样的观点来描述行星的运动时，行星有无法解释的忽快、忽慢、逆行及留的现象。地动日心说可以对天体的运动给予完满的解释。“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1543年写成，它被誉为自然科学的独立宣言。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“
14、星学之王”。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。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，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。第二节运动学的奠基人-伽利略一、伽利略对落体问题的研究对运动无知，也就对大自然无知。西方谚语1.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。 两大世界体系的对话封面伽利略的发现以
