古代物理学公开课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一篇,古代物理学,第1页,第一章 中国古代物理学,中国古代物理思想探索（1.1）,我国古代物理思想重要成就（1.2）,第二章 西方古代及中世纪物理学,古希腊自然哲学（2.1）,古希腊物理学（2.2）,西方中世纪简况（2.3）,第2页,第一章,中国古代物理学,第3页,从整个中国古代科学技术发展来看，应用技术走在前面（如指南针、造纸、印刷术、火药、丝绸、瓷器、农业、中医药等）而基础科学理论相对来说发展缓慢；其中天文、数学、化学又比物理强。,在我国古代物理学成就中，比较突出有：物理思想比较活跃（尤其是春秋战国时代）。力、声、磁、光等方面有较多成就。从研究措施上看：,1.基于生产技术中经验和平常生活中观测而作定性描述较多。,2.有目旳地进行试验或结合数学上推证和计算来思索则比较少。,第4页,社会上没有尊重科学技术（包括试验）风气，因此这些自发分散成就被埋没或散失。从时间分期来看有三个科技高潮：,春秋战国（公元前8-3世纪）,两汉（公元前2世纪-公元后2世纪）,宋明（10-17世纪）,我们要对旳看待这份宝贵遗产，既不妄自尊大，也不妄自菲薄，一定要实事求是探索。,为何我国科学技术13世纪此前处在其他国家望尘莫及领先地位，而近代科学却不是从中国开始发生？这是国际科学世界目前极感爱好一种研究课题。,第5页,第一节 中国古代物理思想探索,第6页,原始人类用神话和宗教来解释大自然威力，伴随生产力发展（从石器时代，青铜时代到铁器时代），人们在制造和运用工具征服自然方面，逐渐积累了不少对物质世界运动直觉经验。当思想家圣哲把群众实践经验与自己直觉观测做出条理性或哲理性解释、并逐渐挣脱神观念时，科学就开始萌芽了。,这种初期自然哲理与人间祸福交错在一起构成了人们对自然与社会总体认识。,2.这些自然哲理影响着后裔对自然认识和斗争，成为物理学概念最早来源。,萌芽特点,第7页,一.,中国,古代自然哲学中物质观,元气论,原子论,阴阳说,五行说,第8页,原子说和元气说对物质最终构成与否持续问题给出不一样样观点.尤其是元气说,是我国古代一份独特宝贵遗产.,阴阳说,五行说,我国古代人民对物质本原认识：,世界是由什么物质（几种元素）构成及怎样按阴阳消长而运动变化问题。,第9页,五行说,古代人们把生活中常见几种物质状态或运动形式,做出初步归纳分类，这是物性学概念最初萌芽。因此，把万物归于几种基本元素此类朴素观点，古代各国都是相似。,中国五行说产生时代较早（殷末周初，约公元前10世纪前)。,国语周语记载：周幽王九年(773B.C.)太史伯见郑桓公曰:“以它平它谓之和，故能丰长而物生之，若以 同裨同，尽乃弃矣！故先王以土与金、木、水、火杂，以成百物。”,在五行中尚有无更主线东西？在我国提出这一问题首推管仲，他认为“水者，地之血气也基于天地，可藏于万物。人，水也，万物之本原也”这是认为水为万物之本。,第10页,阴阳说,阴阳说是我国古代由巫术占卜发展起来并在我国古代哲学乃至科学理论（包括医学）中起了重要作用一种哲学思想。,在殷周之际（公元前11009左右）逐渐形成周易就是：“爻辞”与“卦辞”汇编，它集中反应了有关天文气象、阴阳交变朴素观点并用以比拟人间祸福。形成了原始宇宙生成观和对立统一观点。“易有太极，是生两仪”，“两仪生四象”“四象生八卦”（天、地、风、雷、水、火、山、泽）老子道德经中提出“万物负阴而抱阳”,即万物自身均有正反、腹背、阴阳,思想十分鲜明。,阴阳说后来发展分两个方向：一种与元气说结合，成为我国独特科学思想体系；一种与五行说相结合而成阴阳五行说。,第11页,原子论（中国发展较少，立论不多）,墨翟（468382.B.C）,墨经,逻辑严密，注意试验，包括数学、物理逻辑等内容，是我国最早比较完整科学文献。,以惠施为代表名家,惠施(370318.B.C),战国中期名家。,古代对“原子”叫法有“端”“毫”“微”“几”“邻虚”等。“邻 虚”有近于零意思。概念十分精确，但缺乏试验基础，我国原子论一直停留在比较原始阶段。,元气论,元气论是我国古代自然哲学史上占主导地位物质运动观。包括从易经“太极”到老子道德经“道”和以荀子为代表“气”等。,第12页,他整顿自己思想，反思宇宙运动本质，著有老子分为道经德经81条，著书五千言。老子关键是“道”。“道”无所不包，无所不在。他自然哲学部分至少 应说具有某些原始唯物主义成分。,尹文、宋钘及后来发展,老子弟子尹文、宋钘将“道”发展为“气”。论点举例：,荀子：“水火有气而无生，草木有生而无知，禽兽有知而无义，人有气有生有知且有义，故最为天下知也。这里明确提出无机物中“气”，生物中“生”,动物“知”社会“义”等几种层次，水火、植物、动物、社会、都是气不一样样发展 阶段形式体现.。,“道生一，毕生二，二生三，三生万物，万物负阴抱阳，冲气认为和”,i,老子,:又名李耳，字聃，楚国苦县（今河南贵德)人,第13页,b),王充,(东汉，公元27-97年)“天地，含气之自然也。”他反对“天造万物”之说：“如谓天地为之，为之宜用手，天地安得用千千万万手，并为万万千千之物乎！,气本质,气是宇宙万物本源。,气变化运动规律是阴阳分合，“精”“形”不变。,中国自然哲学中“气”，大体可归纳为是一种充斥于天、地、人、万物内外、有生命力（即自运动性）、持续不绝、变化无穷物质本源,它比西方“以太”,“能量”、“流体”、“波”、“场”都要广泛，或是以上几种概念总和。,第14页,王夫之重视实践，曾深入手工作坊考察制墨烧汞过程，得出“生非创有，死非消灭”重要结论。,唯一比较系统论述是由“气”导出守恒原理,对,元气论,初步评价,元气论从我国公元前十世纪开始形成，流传两千数年，它包括了天与地、阴与阳、无机与有机、物质与能量、有形与无形、持续与断续、微观与宏观、局部与整体统一。,“元气论”完全不一样样于西欧近代科学发展模式。它坚持：物质统一性每一事物矛盾性基元物质（元气）持续性分布与运动。守恒原理等主线规律。,守恒原理,第15页,c)元气论在应用上尤其是在生物物理方面有不少实际研究价值。如：人体“内气”与“外气”问题，生物场仪器探测，“外气”信息传递与人体特异功能等。,d）元气论作为自然哲学派别在开辟认识自然道路上有一定作用，但其发展缓慢，长期停留在定型观测、推测、玄想阶段，缺乏科学记述、试验、数学处理措施配合，在相称程度上尚未完全脱离方家道士之类宗教玄学影响。,第16页,二 中国古代自然哲学时空观和运动观,第17页,1.有关时空与宇宙概念：,战国时尸佼（390330B.C尸子成书于汉代）说:“四方上下曰宇，往古今来曰宙”。“宇宙”包括了空间和时间统一性与无限性。,墨经：“宇，弥异所也”。,经说：“宇、蒙东西南北”。“久（宙），弥异时也”，“久，合古今旦莫（暮）”。,运动中时空有关性,墨经：“动，域徙也”,（地点变动）；,“俱止，动”（物体上各,处作同样运动）；,“偏，际徙”（边缘移动，,转动）。,“宇域徙，说在长宇久”（,空间位置变动,发生在一定,间隔空间和时间内）。,这是从直观观测中看届时空,统一，看届时空与运动,紧密联络。,第18页,3.时空（宇宙）无限观点,张衡灵宪：“宙之端,无穷”,王充：“天去人高远，其气苍茫无端末”,柳宗元：“无中无旁，乌际乎天则？”,南宋邓牧：“天地大也，其在虚空不过一栗耳！”谓天地之外无复天地，岂通论耶？”,元琅琊记：“天地亦物也，天地之外更有天地”。,4.惠施对直觉时空观非难。,建立科课时空观，必须勇于怀疑一般建立在知觉经验上时空观与运动观，惠施非难应当是使这一认识深化起点，闪烁着我国古代人民智慧光辉，其“历物十事”和“二十一辩”除前述两条和个别条之外，可以按性质作如下排列：,第19页,（a）“无厚不可积也，其大千里”(二维平面);,（b）“天与地卑，山与泽平”（从宇空看地球）,（c）“距不方，规不可认为圆”(无理想线条),（d）“南方无穷而有穷”(地也许为球形),（e）“我不知天下之 中央，燕之北越之南是也”,（2）有关时间,“今日适越而昔来”（没有绝对“同步性”）。,（1）有关空间,第20页,（3）有关物质及其变化,（a）“指不至，物不绝”（人眼之外，物质连绵不绝）；,（b）“日方中方睨，物方生方死”（太阳刚到中心又偏了，万物也是生死不停）。,（4）有关运动非难,（a）“飞鸟之景（影），未尝动也”,（b）“镞矢之疾，而有不行不止之时”（飞矢既在一处又不在一处）。这与西方之诺佯谬有异曲同工之妙。,（5）有关非常状态,第21页,（a）“火不热”（对高温而言）,；,（b）“目不见”（有不可见光）；,（c）“山出口”（地震）；,（d）“轮不辗地”（飞轮之类，勿须辗地）。,惠施这些思想都是非常光辉，不过不少儒家学士认为“荒诞不经”，而扼杀了物理思想讨论和发展，于是没有流传下来。,此外，公孙龙还与惠施有“石坚白”之争，但不仅仅是物理问题而是哲学问题了。,第22页,目前某些学者对我国古代物理思想颇感爱好。例如汤川秀树在1974年日本召开十四届国际科学史代表大会上“日本科学一百年”发言中谈到老子、庄子思想对他影响。我们应当大力发掘和深入研究。,第23页,第二节,我国古代物理学各分支重要成就,第24页,一.我国古代力学成就,研究措施,流体力学,机械与技术成就,刚体力学,动力学,运动学,基本测量,第25页,人类工具制造和使用中，慢慢积累了,简朴力学知识。我国古代在力学基本理,论方面有相称完整概念体系，但在表述方,面却不精密。,1.基本测量,长度,家语载：“布指知寸，布手知尺，舒肘知寻”等,“以蚕吐丝为忽”（说文）,“十马尾为分”（易纬通挂脸）,第26页,时间计量与计时器,我国古代设官专司天文历算，因此在,时间计量与测时仪器方面在十四世纪,欧洲出现机械时钟前一直有很高水平。,“土圭一致四时四月”（周礼春官）,“挈壶氏悬壶以水火守之，分以日夜”（周礼夏官），“周礼,挈壶氏，其法总以百刻，分以昼夜，冬至昼漏四十刻，夜漏六十刻，夏至昼漏六十刻，夜漏四十刻，春秋二分，昼夜各五十刻。,周汉时代，我国开始用等分一昼夜为百刻（或十二时辰）措施来计时。,链接,第27页,（3）重量,1954年湖南长沙左家公山战国楚墓出土我国最早天平及砝码，在半两范围内比较精确。,（4）容积,秦始皇公元前2统一中国时，采用统一度量衡制度，采用商鞅方升为原则量具之一。其制作精度在1%以内。,（5）比重,汉书食货志：“黄金方寸，其重一斤，白金方寸，重十一两”，(,16两=1斤,）,（详见下表）,第28页,液体比重：古代制盐工人（如台州，11世纪）用十枚莲子测盐卤（十粒有三粒以上直立浮起便是浓卤，二粒如下且有水平浮气是稀薄液），以蛋或桃仁也可。,原理近似与近代,浮笔式比重计,方寸,比重,黄金,白金,玉,铜,铅,铁,石,d(两),16,14,12,7.5,9.5,6,3,（6）其他技术测量,第29页,唐代中国人在世界上第一次用科学措施测量了子午线长度。到了清代又组织了两次较大规模子午线实测，并以2部营造尺为原则，把长度单位和地球经线一度弧长联络起来，规定1800尺为一里，而200里合地球1度,最早科技书考工记（成书于700400B.C）汇集有春秋末齐国手工业生产与科技知识，可惜散失不少。,其他技术测量,第30页,运动学,运动与静止相对性,。,汉代尤其是后汉盛行一种纬书，有不少天文历算及自然哲学方面古杂书汇编。其中，宋均（卒于公元76年）注尚书纬考灵曜有“地有四游”之说。,提出了著名论断：,“地恒动而不止，而人不知，譬人在巨舟中闭牖而坐，舟行而不觉也。”,快慢与速率,考工记对羽毛影响箭行速度描写是：“后弱则翔，中强则扬，羽丰则迟。”,第31页,王 充论衡说心篇：,“日昼行千里，夜行千里，麒麟昼日亦行,千里，然则日行舒疾，与麒麟相类似也，”,“月行十三度（每月按27天计算），十度二万里，三度六千里，月一昼夜行二万六千里，与晨凫（音扶）飞相类似也。天行三百六十五度积凡七十三万里也。其行甚疾，无认为验，当与陶钧（制陶器之盘）之运，弩矢之流。相类似乎。”把日、月、天、飞鸟、麒麟、弩矢速率都看作“类似”。,“翔”、“迟”、“疾”是定性对比，数字只是一种猜测。,第32页,唐代观象玩占记风速：,“动叶十里，鸣条百里，摇之二百里，拔大根三,千里，”这种分类措施比较科学，但只是“平均速,率”概念。,（3）斜抛,考工记轮人谈到水在从伞形车盖边缘飞洒时说：“上尊而宇卑，则吐水疾而远。”但缺乏几何图形研究。,（4）刚性球滚动,墨经：“正而不可谵（安），说在搏（团），”这是说球正放在水平面上随遇而安状况。,（5）转动速度,第33页,“,钟鼓轮,”部分描述转动：,六牙距为一刻，五十牙距为一时，六百牙距为十二时。,我国历代重视天文观测与历法。对日月星辰 周年或周日运转时刻与位置十分重视。,如：考工记“,昼参诸日中之景（影）夜考之极星，以正朝夕”,。,张衡在浑仪注中把圆周分为365.25;,“周天三百六十五度又四分度之一，,北极乃天之中也，在正北出地上三十六度天转如车毂之运也。”,这是很宝贵定量描述,。,第34页,3.动力学,惯性,考工记轮人：“马力既竭，辀（辕）犹能一取也”。此结论要比亚里士多德“运动要靠力维持”直觉结论高明得多。,（2）力定义,墨经：“力，刑之因此奋也”。刑（形）是指受力物体还是施力者（人体），有争论。,注意“奋”由静到动，有慢到快，明确具有加速度意思，由此可见墨家观测之细，用词之恰当。,墨经又说：“力，重之谓，下举，重奋也”，把重归于力范围。“奋”指施力者使物体由下而上抵御重力作用过程。,第35页,力与运动关系,王充论衡效力篇：“凿因此入木者，槌叩之也，”,“诸锋刃之器因此能割削者，手能把持之也，力能推引之也”，阐明物体间由于互相作用而运动。,“金铁在地，焱风不能动，毛芥在其间，飞扬千里”；,“车行于陆，船行于沟，其满而重者行迟，空而轻者行疾。”其解释为：“任重，其进取疾速，难矣！”这尽管是定性，比牛顿早15。,第36页,功概念,淮南子谬称训：“物之功，动而有益，则损随之。”“,功,”概念，在这里明确和“,动,”相联络，又和“,损,”与“,益,”相联络。,81B.C.桓宽盐铁论力耕第二：“自古及今，不施而得报，不劳而有功，未之有也。”,王充论衡：,“且天与宅惧人所治，兴功用力，劳佚均等必铨功之小大，立远近之步数，”,（5）力平衡,古代建筑、桥梁、造船都应用了力平衡原理。,第37页,例如：隋代李春在公元6建赵州大石拱桥，跨度达37.02米，主拱旁又用了空腔构造，1300数年来下沉水平差只有5。,（6）内力与外力,王充“力重不能自称，须人乃举，”,“古之多力者，身能负荷千钧，手能决角伸钩，使之自举，不能离地”。,（7）运动储存与转换,4.刚体力学,本,标,重,权,（重臂）,（力臂）,（1）杠杆及杠杆原理：,公元前18世纪，春秋末，出现了天平、秤、剪、手钳、脚踏碓等。,墨经中杠杆原理,第38页,（2）应力,墨经“负：衡木加重焉而不挠（弯曲），极（内部）胜重也，若校（绞）交绳，无加焉而挠，极不胜重。”极表达内应力，衡木加重而不挠，绳不加重就下垂。这是重力和应力谁占上风问题。,（3）回转效应,陀螺：西汉末（1世纪初）巧匠丁缓“被中香炉”：“为机转运四面而炉体常平，可置之被褥。”公元15左右达 芬奇（14521519）才提出类似万用支架设计。,5.机械与技术成就中运用力学原理某些例子,（1）杜诗（公元31年）“水排”（王桢农书）将转动变为往复运动，运用水力鼓风。,（2）,龙骨水车（“翻车”），后汉书为毕岚所作，原理类似唧筒。,第39页,（3）,西汉刘歆西京杂记载“记里鼓车”，使用齿轮传动系统。,（4）指南车：机械措施，运用差动齿轮维持原方向。,（5）水运浑天仪（1）：体现了我国天文学、时间测量、机械论系与水力推进系统、冶金等方面成就。,（6）,侯风地动仪,（32年）,侯风是预报风向及风灾仪器。,“相逢铜鸟，遇风乃动。”,（7）元郭守敬简仪、仰仪、定期仪、日月食仪等十几种天文仪器，在构造、设计、精度等方面均有新发明，抵达当时高水平。,第40页,6.流体力学,（1）欹器,（手提系绳尖底吸水陶罐）,“虚则欹，中则正，满则浮，”,。,（2）有关沉浮条件,墨经：“形之大，其沉浅也，说在具（衡）”。,“沉，形之具也，则沉浅，非形浅也，若易五之一”。,“鸿毛一羽，在水而没者，无势也，黄金万钧，在舟而浮，依舟之势也。”,（3）浮力运用,“鸿毛之囊，可以渡江”（淮南万毕书）,宋治平三年（1066），曹冲称象,僧怀丙以浮船打捞万斤铁牛,第41页,（4）,在国民经济应用方面,水利，造船业，（在秦汉、唐宋及明代为三次发展高潮）,如“秦有50万大军运粮船队。,隋炀帝龙舟高40尺，宽50尺，长200尺。,明郑和“宝船”60多艘，船长44丈，阔18丈，78千吨，可容千人，贮粮一年有余。,“舟为巨室，帆若垂天之云”。30数年访东非、波斯等,比 哥伦布早一世纪。,（5）元气说对大气压强解释,我国元气论将多种物理运动形式均归之为“气”，如：,“力气”、“热气”、“电气”、“磁气”等等。古代解释压强缺陷是缺乏明晰性，带有几分猜测成分，但可贵是已经有某些试验或观测事实做基础。,第42页,（6）液面表面张力,明：“水面坐膜，绣针投之则浮。”这一观测实际已涉,及液体分子作用宏观体现。,7.研究措施,墨经中提出了很好理论结合实践措施：“闻（知），说（知），亲（知），名实合，为。”三知措施可以达 到名实相符并且实用程度。,(7),竹蜻蜓和风筝,中国风筝有悠久历史,第43页,1,。,声发生,（1）乐器,a)打击乐器 鼓.磬.钟等,b)调频弦乐器 琴.瑟等,c)管乐器 箫.笛.笙等,二、,我国古代声学成就,（2）发声原理 :“瑟者小弦大声,大弦小声”,即弦声与弦粗细成反比.,（3）响度 “大而短,则其声疾而短闻,小而长则其声舒而远闻”.,第44页,音色 :“中者铿,石者磬,鼓鼙之声.”,音律 :自殷此前,但有五声.“宫商角徵羽”,第45页,2。声传播,（1）声速 魏已经有记载,（2）波 公元前3-4:“海水三岁一周流,波相薄,故地动.”,（3）空穴效应 宋沈括(10301094)记载:“士兵夜枕空牛皮箭囊,虚能纳声.”,（4）共振效应 “汉洗与龙洗”“未央钟无端自鸣”“纸人共振”等现象,（5）声反射 北京天坛回音壁,三音石和圜丘.我国古代有“四大回音建筑”.,第46页,三、中国古代热学成就,（1）热胀冷缩运用:李冰父子在都江堰工程中,有“积薪烧之”,运用热胀冷缩开山辟岭记载.,（2）对热辐射解释:王充在论衡寒温篇有精辟论述“近水则寒,近火则温”.,（3）“温度”概念（即火侯）:考工记中记载了火候经验指标.,（4）有关热本质,（5）冷热空气对流:如松脂灯 孔明灯 走马灯转动.,(6)火箭:如“火龙出水”“神火飞鸦”“流星”等,第47页,四,、,我国古代电磁学成就,1,、雷电描述“阴阳相薄为雷,激扬为电,”“电,激气也.”“夫雷之发动,一气一声也.”,2、静电与静磁现象及其应用 “琥珀不取腐芥 ,磁石不受曲针”“山中有磁石,其下有铜金”及磁石吸铁记载.,3、指南针及其发展,（1）天然磁石制成司南,（2）指南鱼、指南龟、指南针,（3）罗盘,第48页,1、几何光学基本原理,1)影之生成与定义 2)影和半影 3)小孔成像,2、镜及光学仪器,（1）镜,“金燧,取火于日月之器也”.即凹面铜镜用于取火.尚有“木燧钻火”,（2）平面镜与球面镜成像规律,平面镜反射成像:“临鉴而立,景倒”,凹面镜:“鉴洼,景一小而易倒,一大而正,说在中之外内”,凸面镜:“鉴团,景一.”,（3）潜望镜 “取大镜高悬,置水盆于下,则见四邻矣”,（4）西汉:“魔镜”-应声镜、透光镜,五、,我国古代光学成就,第49页,3、,大气中光学现象,（,1）色散,虹霓“阳炙阴为虹”,宋朝沈括“虹乃雨中日影也,日照雨见有之”.,(2）北极光、地光,我国从公元前1世纪到10世纪,历史上记载了达170次,还指出地球磁场960年由东向西转动一周.,第50页,第二章,西方古代及中世纪物理学,第51页,本章内容,古希腊自然哲学,历史背景,古希腊自然哲学观,西方中世纪简况,古希腊物理学,以亚里士多德为代表天文学与物理学,阿基米德物理学,第52页,2.1 古希腊自然哲学,一、历史背景,1.,东方和西方,古代文化中心除中国外,尚有埃及、巴比伦、印度等，东方河域文化，巴比伦历法、水钟，埃及几何学丈量和金字塔建筑，印度数字等等。这些自然科学萌芽都首先与天文、数学、占卜有关。,第53页,西方古希腊，地处亚非之交海岛与半岛。在奴隶制、航海和比较自由生活基础上，产生了古希腊文化。希腊地理位置与航海、贸易等，使“自由民”有条件在自由争辩中认识世界，因此形成了与中国东西辉映古希腊文化，或叫希腊罗马文化。产生了不少著名“智者”、“圣贤”或自然哲学家。,2.希腊罗马文化分期,（1）初期希腊（公元前5世纪此前）也称雅典时期，爱奥尼亚时期），奴隶制开始形。,（2）,古典希腊,（公元前5-4世纪），文化高涨时期，有希腊和斯巴达两种奴隶制度。,（3）,希腊化时期,（公元前3世纪-公元30年），,也称作亚历山大里亚时期。,第54页,（4）,罗马帝国时期,（,公元30-476年）,。,3.初期希腊最早学派,（1）,泰勒斯,（Thales，约公元前640-546年）学派，也称米利都学派。泰勒斯是个商人、哲学家、政治家、数学家和天文学家。,他是第一种把哲学从宗教、神话中分离出来人。创,立了初等几何学，如下六个命题听说是他提出。,一种圆被其直径等分。,等腰三角形两底角相等。,两条直线相交其对顶角相等。,半圆上弓形角是直角。,相似三角形对应边成比例。,第55页,两个三角形两个角及其夹边对应相等，则这两个三角形全等。他曾预言过冬至、夏至和公元前585年5月28日那次日蚀。,哲学方面，他提出了统一物质本原命题，还,提出物质永恒和不灭性思想。,他首先发现摩擦过琥珀可以吸纸片，elektron在希腊原意为琥珀。,（2）,毕达哥拉斯,（公元前584-497）学派,毕达哥拉斯生于米利都附近萨摩斯岛一种商人家庭。他:,第一种把秤和尺简介到希腊,第一种指出晓星和昏星是同一颗星(金星)。,第56页,毕达格拉斯学派反对米利都学派物质元素观点，认为“数”才是万物本原，,二、古希腊自然哲学观,1.物质观,（1）物质本原问题,泰勒斯,认为,“,水是万物本原,”,，抛弃了造物主,。,“数支配着世界。数不仅有量多少，并且有几何形状，它是独立与物质外实质，是一切事物总本源”。,阿那壳米西尼（公元前585528年）则认为只有空气才是原始物质，其他元素由空气构成。,第57页,亚里士多德认为地上物体是由土、火、水、气四,种元素构成，天上物体（星球）则由“以太”这种纯粹物质构成。,（2）物质构造持续问题,赫拉克利特认为万物来自“永生火”，火既是有机世界又是灵魂本质，可以持续进行性质转化，是无限不可分割基质。,原子论,德莫克里特,（公元前460370年）认为:,宇宙万物都是由原子构成，原子是不可分割最小物质单元。,宇宙中有无数原子，并在一种无限虚空中运动着。,第58页,原子是自古以来就已存在，它们是既不能发明出来，也不能消灭。,后来，伊壁鸠鲁（公元前342270年）和卢克莱修（约公元前9555年）认为原子在重量上各不相似，原子有直线运动与自动偏斜运动。,2.运动,观,和时空观,亚里士多德,（公元前384322年）,亚氏是古希腊著名哲学家苏格拉底（470399B.C）学生柏拉图（427347B.C）学生。亚氏在天文、气象、物理、生物等方面都进行过比较广泛和深入研究。他首先对这些领域里自然现象进行观测，首先对现象进行细致解释。并善于从同类自然现象中概括出规律性结论。,第59页,他把一般变化理解为运动，其中包括产生和消灭，,数量增长和减少，性质变化，位置移动。提出了物质运动和空间、时间不可分割性。,有关空间，提出球形大地观点。他说“空间这种“,上、下、左、右”不是就和我们关系而言。就和我们,关系而言，它不是永远统一，而是伴随我们转动所产生相对位置而定，因此统一位置可左可右，可上可下可前可后。”这就剥夺了空间中特殊方向所赋予尤其优越性萌发了空间各项同性概念，这是人类宇宙观一种重要 进步。,亚氏,认为，宇宙是有限，它以恒星天球为其界面；在恒星天球之外，既无物质也无虚空，那么，作为外包物质内表面位置概念，也失去了意义。,第60页,2.2 古希腊物理学,古希腊物理学成就，重要表目前天文学、力学和光学方面，亚里斯多德和阿基米德是古希腊物理学集大成者。,亚氏从归纳平常生活直觉观测经验出发加上哲学思辨，后来发展为经院哲学，成为自然科学革命障碍。,阿氏以试验和观测、生产实践为基础，发展了静力学与流体力学，成为伽利略重要启示。,一、以亚里士多德为代表天文学与物理学,1.天文学,第61页,亚氏“地心说”宇宙观关键是：地心与宇宙中心重叠论。,如：“以太运动是圆”，“天是完善圆形”。宇宙是有限，球状和同心，在此之外没有任何物体、位置、真空与时间。,亚氏托勒密地心学与当时经验相合，便于航海实际应用，,符合圣经教义，因此成了统治学说。,古希腊另一派“,日心说,”，据猜测太阳、地、月、五大行星、银河都围绕“中心火”旋转。,阿利斯塔克（315230B.C）大胆提出“行星与地球沿以太阳为中心圆周绕太阳运动，而恒星所在天球中心与太阳中心相重叠。,2.亚里士多德物理学,第62页,（1）首先把“自然”作为客观存在对象加以科学研究与分类，把科学分为理论科学（数学、物理学、神学）、实务科学（政治学、伦理学、修辞学），认为物理学“以自身包括运动和静止本源那种本体为对象”，研究那些“容许被推进东西”，即一切无生命界构成和运动。,（2）亚氏对“运动原因”探索，他将世界分质,料（物质）和形式两个部分，认为质料是“潜在”,一种也许性，是僵死和被动；非物质形式,可以独立于质料而存在，形式才是积极，具有,活动性和现实，联络着目旳和运动本原或,原因是推进者，形式高于质料。,第63页,亚氏把地上物体运动分为自然运动和强迫运动，自然运动即重物下落和轻物上升运动。,（a）强迫运动定律,一切非天然运动（包括匀速直线运动在内）都只能在外力强迫下才能进行。但这种强迫作用，只有在推进者直接接触下才能实行。“推一种物体力不再推它时，物体便归于静止，物体运动速度与施加外力成正比，因此，一辆四匹马拉车跑起来比两匹马拉车要快。”,（,b）落体定律：,亚氏通过观测发现，下落物体速度越靠近地球时越大，有两种解释：,（1）落体加速度越奔向天然处所处倾向也越得到加强。,第64页,（2）物体下落时，它上面空气柱重量越来越大，加强了强迫降落作用，下面空气在缩短，从而减小了对物体阻力。,因此，物体下落速率由它重量被阻力来除决定。,二、,阿基米德,物理学,阿基米德(公元前287-2)生于叙拉古,古希腊亚历山大时期著名学者.他曾发现杠杆原理和浮力定律,确定多面体表面积和体积计算措施,发明了“阿基米德螺旋提水器”,制造过测量太阳外表直径仪器-天球仪。设计多种机械和建筑物。在罗马帝国攻打叙拉古时，他应用机械技术协助防御，城破遇难。,阿氏在物理学上重要奉献是从数学上证明了有关 静力学方面基本定律，称之为力学之父。,第65页,1.杠杆定律证明：,“被动重物与积极重物（重量）之比，等于臂长反比，由于凡一物理离杠杆支点越远，它就越易运动。”,他首先从数学上应用几何学证明措施对此加以论证，提出：,（1）相等重物放在距支点相似距离上，则杠杆处在平衡状态。,（2）在距支点相等距离上放上不相等重物时，杠杆则不平衡，向较重那个重物倾斜。,（3）距支点不相等距离上放相等重物时，杠杆不平衡，向较远距离上那个重物倾斜。,（4）两重物平衡时，他们对支点距离与重量成反比。,第66页,（5）两个相等重物构成一种整体，则它们重心必然 在它们各自重心连线中点上。,（6）假如把几种全等平面图形重叠放在一起，则它们 重心必然重叠。,2.重 心,他引入了重心定义，并用于求出多种简朴物体、平面及浮体中心与平衡问题，论述了三角形、平行四边形、梯形、抛物线截面重心求法。,3.阿基米德浮体定律,：,阿基米德在物理学上最重要发现时浸在液体中物体失重定律，即浮体定律。,他发现：,第67页,（1）一种物体浮于液体中时，其重量等于排开液体重量。,（2）一种物体沉没于液体中时，其失去重量等于排开液体重量（这一定律可用于测定物体密度，因而可检查宝贵金属纯度。）,听说这一定律使阿氏在叙拉古国王检查 王冠与否是 纯金制成时发现，为检查王冠，阿氏绞进了脑汁。一天，当他疲惫跨进浴盆洗澡时，发现盆里水不停溢出，这使他头脑中立即形成了处理这一问题方案，从而也使他认识了比重这一概念。,小故事,阿氏定律发现，并非靠一时灵感而是持续对问题,思索，已构成灵感基础。,第68页,2.3 西方中世纪简况,欧洲大部分地区封建主义，大体从公元五到十七世纪为止，重要形式是自然经济为主,多种封建城堡和公园，又分为三个阶段。,一.中世纪初期，五世纪到十一世纪。,这段时期被称为“黑暗时期”，是欧洲文明衰退时期。古希腊许多有益知识，像德莫克利特、伊壁鸠鲁和阿基米德学说都被丢弃了，此时东方各国做出重大奉献。,二,、,中世纪后期，十一到十五世纪。,第69页,学术复兴时期，是伴随十一世纪-十三世纪之间工艺和商业扩大，以及营造教堂和建立大学而出现（十四世纪末欧洲已经有65所大学）。,如牛津大学（1168）、剑桥大学（1209）、巴黎大学（1253）。西欧教俗两界为了掠夺东方财产，于十一世纪末发动了一场前后八次，历时近二百年（10691270）侵略战争，即“十字军东征”。战争增进了东西方交往，我国四大发明传入欧洲。,三、文艺复兴时期，十五到十六世纪。,科学革命开始。,结 束,第70页,造纸术,造纸为我国古代四大发明之一。早在1800数年前，造纸术发明家蔡伦虽然用树肤（即树皮）、麻头（麻屑）、敞布（破布）、破鱼网等为原料制成“蔡侯纸，于公元1献给东汉和帝，受到高度赞扬。造纸术发明对中国和世界文明进步做出了巨大奉献。,蔡伦,第71页,印刷术,活字印刷术根据沈括梦溪笔谈“卷十八”记载。最早发明活字印刷术是我国宋朝人毕升，时间是公元10411043年。,目前所能看到最早雕版印刷实物，是中国敦煌发现唐代雕版印刷金刚经。根据所注雕版日期确认其是公元868年印刷品。专家们认为雕版印刷术诞生年代大概是在公元7世纪前期唐朝初年。这是世界上最早印刷术。,第72页,指 南 针,战国时代，我国人民运用磁铁导致了一种指示方向工具，叫“司南”。“司南”就是指南意思。司南形状和目前指南针完全不一样样。它是根据我国古代勺子形状制成，很象我们目前用汤匙。,第73页,火药,北宋初年，由于生产力发展，手工业相称发达，武器制造也不停改善。就在这时候，用火药做火箭出现了。,据宋史上说，宋太祖开宝三年（公元九七零年），有个冯继升，向宋朝政府献上了做火箭措施，宋朝政府还赐了他某些东西，作为奖励。宋真宗咸平三年（公元一零零零年），有个唐福，又向宋朝政府献火箭。,返回,第74页,墨 子,、生平简介 墨翟（公元前468376），人们尊称墨子。他是战国初年鲁国人，大概生于公元前468年，死于公元前376年。,墨子出身于下层，少年时代曾经“学儒者之业，受孔子之术”，后来认为儒家礼过于烦扰，厚葬挥霍财物，使百姓贫困，而长时间服丧也有伤身体，阻碍生计。因此撇弃儒学，并进而创立了墨家学说，成了儒家反对派。他有弟子三百人，结成有组织有纪律墨家学派团体。,第75页,老 子,老子姓李，名耳，字伯阳，一说即老聃。听说为春秋末期楚国苦县（今河南鹿邑）人.道家学派始祖，是中国，也是全世界最早具有朴素辩证法思想伟大哲学家。,第76页,庄 子,（约前369前286）战国时哲学家，道家学派重要代表人物。,名周，宋国蒙（今河南商丘东北）人。曾做过蒙地方漆园吏。与梁惠王、齐宣王同步。继承发挥老子思想，以“道”为世界本原，认为道“自本自根，未有天地，自古以固存；神鬼神帝，生天生地”，无为无形，可得而不可见。又认为万物无时不变化推移，原因在于其内部有两种力量互相作用。但又认为，事物之间本质上无差异。规定人们安时处顺，逍遥自得，顺应世俗，随遇而安。为文汪洋恣肆，想象丰富，善用寓言，富有浓厚文学气息和浪漫主义色彩，颇有艺术价值。著作有庄子（其中外、杂篇为其后学所作）。,第77页,荀 子,（约前3-前238年）名况，又称荀卿，汉朝时避汉宣帝讳，曾被称为孙卿。赵国人，战国后期思想家，在儒学分化中，代表革命新势力。,第78页,王 充,字仲任,会稽上虞(今浙江上虞)人。东汉著名唯物主义思想家和无神论者。出身在一种以“农桑贾贩”为业“细族孤门”家庭。他“居贫而志不倦”,致力于写作，著有饥俗、政务、论衡、养性等，但保留下来只有今本论衡一书。,他根据客观事物真实状况和当时自然科学研究成果，否认了天故意志，批判了封建统治阶级宣扬“天人合一”欺骗性。他还抨击了“人死为鬼，有知，能害人”迷信邪说，表达了自己大无畏唯物主义精神。,墓,第79页,王 夫 之,字而农，号姜斋，湖南衡阳人。晚年隐居于衡阳石船山，故后人称船山先生。,在哲学上，对中国古代哲学作了总结，把中国老式朴素辩证法和唯物论，推向新高度。,故居,第80页,张 衡,我国东汉时期伟大科学家、文学家。张衡对中国古代天文学、地震学和机械力学作出了杰出奉献.,传说他还制造过指南车、记里鼓车等，因其机械制造水平很高，被尊称为“木圣”。,第81页,刻 漏,从一种漏壶流出水，流入一种直柱形容器，箭在其中便逐渐上浮。只要流注均匀，箭刻便可均匀上升，计时易于精确，为了得到均匀水流，自东汉起就采用复式漏壶：从一种漏壶向第二个漏壶注水，重叠使用二级以至六级，最终漏壶才把水注入放置浮箭壶。,返回,第82页,观 星 台,我国现存最古老天文台，是世界上著名天文科学建筑物。,观星台由台身与石圭、表槽构成。台身上小下大，形似覆斗。台面呈方形，用水磨砖砌造。台高9.46米，连台顶小屋通高12.62米。台下边宽16米多，上边约为下边之半。台顶两端小屋中间，由台底到台顶，有凹槽“高表”。在凹槽正北是三十六块青石平铺石圭（俗称量天尺）。,石圭通长31.19米。观星台建立反应了当时我国天文科学巨大成就。,测影台又名“周公测景台”。台用青石制作，分台座和石柱两部分：台座上大下小，呈梯形锥体，四边稍有偏斜，各边宽窄不等。石柱为表，台座为圭,返回,第83页,日 晷,“日晷”是运用日影位置变化，计量时间一种仪器，它是由圭演出变而来。,我国老式日晷是赤道式，晷面一般为石质，晷面和地球面（也是天球赤道面）平行，晷面中心立一根垂直于晷面铜制指针，这个指针，同地球自转轴方向是平行，晷西边缘刻有子、丑、寅、卯等等十二个时辰，每年春分后来，看盘上面针影，秋分后来看盘下面针影，太阳绕日晷运动，使针影投射向晷面，晷面上指示地方时刻就是真合法地太阳时刻。,返回,第84页,浑 天 仪,张衡不不过浑天论完毕者，并且还根据此种理论和实际天象观测知识，于公元年在洛阳研制成功了观测天象新型仪器浑天仪。,这是世界上第一台用水力推进大型天文仪器。,返回,第85页,赵 州 桥,赵州桥最大科学奉献，则在于它“敞肩拱”发明。在大拱两肩，砌了四个并列小孔，既增大流水通道，节省石料，减轻桥身重量，又利于小拱对大拱被动压力，增强了桥身稳定性。这就有力地保证了安济桥在数年历史中，经受住无多次洪水冲击，次大地震摇撼，以及车辆重压，至今仍巍然挺立在河之上。,又名安济桥，坐落在石家庄东南约四十多公里赵县城皎河之上，建于隋代大业元年至十一年,由匠师李春监造。它以最古老石拱桥独领风骚，是中国现存最著名一座古代石拱桥。,第86页,水运仪象台,水运仪象台是我国古代一种大型天文仪器，由宋朝天文学家苏颂等人创立。它是集观测天象浑仪、演示天象浑象、计量时间漏刻和汇报时刻机械装置于一体综合性观测仪器，实际上是一座小型天文台。,整个水运仪象台高12米，宽7米，共分3层，,这台仪器制造水平堪称一绝，充足体现了我国古代人民聪颖才智和富于发明精神,第87页