西方古代物理学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

启启 明明 之之 光光:二二.古古 希希 腊腊 时时 期期 物物 理理 进进 展展 第二章第二章西方古代物理学西方古代物理学 一一 古希腊时期：前古希腊时期：前8 8世纪世纪-4-4世纪世纪 二二 中世纪：中世纪：515515世纪世纪第1页第一节第一节 古希腊物质本原思想古希腊物质本原思想第二节第二节 古希腊时期对宇宙认识古希腊时期对宇宙认识第三节第三节 古希腊物理学知识古希腊物理学知识第四节第四节 中世纪物理学知识中世纪物理学知识第五节第五节.亚里士多德物理学亚里士多德物理学第2页古希腊三个时期古希腊三个时期（公元前（公元前8世纪世纪-4世纪）世纪）城邦时期城邦时期（前前8 8世纪世纪前前4 4世纪世纪）：在地中海东岸有：在地中海东岸有1010余个余个不一样城邦，这时不一样城邦，这时雅典雅典为众城邦盟主，也是科学文化发展中为众城邦盟主，也是科学文化发展中心。出现了大批著名哲学家和科学家：泰勒斯、毕达哥拉斯、心。出现了大批著名哲学家和科学家：泰勒斯、毕达哥拉斯、德谟克利特、苏格拉底、柏拉图和亚里士多德等。德谟克利特、苏格拉底、柏拉图和亚里士多德等。罗马时期罗马时期（前前2 2世纪世纪44世纪世纪）：）：希腊被罗马人征服希腊被罗马人征服,开始了开始了罗马时期。早期因为政治动荡，科学文化停顿不前，当社会稳罗马时期。早期因为政治动荡，科学文化停顿不前，当社会稳定后，从公元定后，从公元2 2世纪到世纪到4 4世纪，亚历山大里亚科学再度中兴。这世纪，亚历山大里亚科学再度中兴。这时科学家已经转为重视使用气氛中，研究活动多与实际生活需时科学家已经转为重视使用气氛中，研究活动多与实际生活需求相关。或者表现为对以往科学注释上。求相关。或者表现为对以往科学注释上。亚历山大时期亚历山大时期（前（前4 4世纪世纪前前2 2世纪）：以亚历山大为首马世纪）：以亚历山大为首马其顿人征服了全希腊，建立了地跨欧亚非大陆亚历山大帝国，其顿人征服了全希腊，建立了地跨欧亚非大陆亚历山大帝国，在埃及建立了在埃及建立了“亚历山大城亚历山大城”，在城内还建立了博物馆和图书，在城内还建立了博物馆和图书馆，聚集了大批优异科学家。科学文化中心也自然转为馆，聚集了大批优异科学家。科学文化中心也自然转为埃及亚埃及亚历山大城历山大城；第3页 经院哲课时代经院哲课时代（11121112世纪）：这一时期哲学内容是论世纪）：这一时期哲学内容是论证和辩护宗教信仰合理性，主张理性服从信仰，将哲学变成证和辩护宗教信仰合理性，主张理性服从信仰，将哲学变成了神学婢女。代表人物了神学婢女。代表人物托马斯托马斯阿奎那阿奎那（1226127412261274）将亚里）将亚里士多德学说神话，使其成为不可侵犯权威。反叛代表士多德学说神话，使其成为不可侵犯权威。反叛代表培根培根。阿拉伯文化时代阿拉伯文化时代（811811世纪）：地处东西方贸易交世纪）：地处东西方贸易交流纽带阿拉伯，成为沟通东西方文化桥梁，同时完好保留了流纽带阿拉伯，成为沟通东西方文化桥梁，同时完好保留了许多古希腊学术典籍，对以后欧洲文艺复兴乃至近代科学产许多古希腊学术典籍，对以后欧洲文艺复兴乃至近代科学产生重大影响。生重大影响。中世纪能够细分为三个时期中世纪能够细分为三个时期：黑暗时代（黑暗时代（5858世纪）：战争频繁，社会动荡，古希世纪）：战争频繁，社会动荡，古希腊学术终止。基督教成为罗马国教，违反宗教看法受到处腊学术终止。基督教成为罗马国教，违反宗教看法受到处罚。罚。第4页第一节第一节 古希腊物质本原思想古希腊物质本原思想 一一 元素论元素论 二二 数友好思想数友好思想 三三 原子论原子论第5页一一 元素论元素论城邦时期：城邦时期：米利都学派创始人米利都学派创始人泰勒斯泰勒斯认为万物本原是认为万物本原是水水，大陆漂浮在水面上；万物源于水，复归于水，任何东西都会大陆漂浮在水面上；万物源于水，复归于水，任何东西都会产生和毁灭，惟独水是常存。产生和毁灭，惟独水是常存。其学生其学生阿那克西曼德阿那克西曼德，认为世界本原不可能是水，他认，认为世界本原不可能是水，他认为万物本原必须在宇宙斗争中保持中立，应是无任何要求性为万物本原必须在宇宙斗争中保持中立，应是无任何要求性“无限者无限者”；阿那克西曼德学生阿那克西曼德学生阿那克西米尼阿那克西米尼，则将万物本原看作是，则将万物本原看作是“气气”，认为大陆并无固体支撑，象一片树叶漂浮在空气中，认为大陆并无固体支撑，象一片树叶漂浮在空气中，就象天上星球一样。就象天上星球一样。赫拉克利特赫拉克利特（一城邦邦主）认为是（一城邦邦主）认为是“火火”，他指出：，他指出：“世界对于一切存在物都是一样，它过去、现在、未来永远是世界对于一切存在物都是一样，它过去、现在、未来永远是一团永恒火，在一定分寸上燃烧，在一定分寸上熄灭。一团永恒火，在一定分寸上燃烧，在一定分寸上熄灭。”世世界没有开端，没有终止，处于永恒运动改变中。同一事物中界没有开端，没有终止，处于永恒运动改变中。同一事物中对立两个方面斗争产生了万物。对立两个方面斗争产生了万物。第6页 恩培多克勒恩培多克勒：西西里岛一位王子，因不愿接收王位而处处游：西西里岛一位王子，因不愿接收王位而处处游学，专门研究科学与哲学。恩培多克勒认为，不能用单一学，专门研究科学与哲学。恩培多克勒认为，不能用单一物质做万物本原，并提出物质做万物本原，并提出“四根说四根说”，即，即土、水、气、火土、水、气、火四种元素，它们依次为固体、液体、气体，火则代表颜色四种元素，它们依次为固体、液体、气体，火则代表颜色和温度。和温度。亚历山大时期：亚历山大时期：进入公元前进入公元前4 4世纪，希腊战争不停，直到亚世纪，希腊战争不停，直到亚历山大统一帝国。这时古希腊学派林立科学与哲学学派也历山大统一帝国。这时古希腊学派林立科学与哲学学派也最终走向统一。这一任务有亚里士多德完成。最终走向统一。这一任务有亚里士多德完成。亚里士多德亚里士多德在总结前人研究基础上，提出：地上万物由轻重不一样土、在总结前人研究基础上，提出：地上万物由轻重不一样土、水、气、火四种元素组成，月层以上天体由以太组成，而水、气、火四种元素组成，月层以上天体由以太组成，而元素又由冷、热、干、湿这四种更基本基质组成元素又由冷、热、干、湿这四种更基本基质组成。湿和冷。湿和冷组合成水，湿和热组合成气，干与冷组合成土，干与热组组合成水，湿和热组合成气，干与冷组合成土，干与热组合成火。合成火。第7页二二 数友好思想数友好思想 创始人：创始人：毕达哥拉斯毕达哥拉斯（约前（约前584-584-前前497497）。认为世界是）。认为世界是一个超感性世界，是一个一个超感性世界，是一个“数数”世界。数是万物本原，有世界。数是万物本原，有了一个一个数，才有了几何上点，有了点才有线、面和立了一个一个数，才有了几何上点，有了点才有线、面和立体，有了立体才有土、水、气、火四种元素等。体，有了立体才有土、水、气、火四种元素等。将数赋予一定意义：将数赋予一定意义：1 1代表同一，是普遍，由代表同一，是普遍，由1 1产生产生2 2，产生出各种数；产生出各种数；2 2代表意见，是代表意见，是1 1对立物；对立物；3 3是实在和圆满，是实在和圆满，全部一切都有全部一切都有3 3决定；决定；4 4是正义；是正义；1010是灵魂与理性；是灵魂与理性；10=1+2+3+410=1+2+3+4，包含了数全部本性。，包含了数全部本性。1010是最完美数字，认为是最完美数字，认为天上应该有天上应该有1010个天体（当初已知道个天体（当初已知道9 9个），个），1010个天体之间应个天体之间应存在一定存在一定“友好友好”关系等等。关系等等。认为圆形和球形是最完美图形，所以天体形状是球形；认为圆形和球形是最完美图形，所以天体形状是球形；第8页 因为重视数百分比关系，发觉了数学上毕达哥拉斯定因为重视数百分比关系，发觉了数学上毕达哥拉斯定理（勾股定理）与音乐上五度相生律。认为世界上一切现理（勾股定理）与音乐上五度相生律。认为世界上一切现象和规律都服从象和规律都服从“数友好数友好”，这种，这种“数友好数友好”表现为数学表现为数学上简单性、对称性与友好性。上简单性、对称性与友好性。毕达哥拉斯学派对数尊崇形成了对数神秘主义，但他们毕达哥拉斯学派对数尊崇形成了对数神秘主义，但他们对对“数友好数友好”追求，却形成了理性数学传统。对以后自然追求，却形成了理性数学传统。对以后自然科学孕育、形成和发展产生了巨大作用。科学孕育、形成和发展产生了巨大作用。“数友好数友好”成为成为以后以至今天科学研究一个主要指导标准。由以后以至今天科学研究一个主要指导标准。由“数友好数友好”发展为发展为“宇宙友好宇宙友好”观念成为历代科学家指导思想与科学观念成为历代科学家指导思想与科学方法。方法。第9页三三 原子论原子论 创始人：米利都学派留基伯和其学生创始人：米利都学派留基伯和其学生德谟克利特德谟克利特。接。接收了毕达哥拉斯超感性世界认识，但不接收收了毕达哥拉斯超感性世界认识，但不接收“数数”本原观点。本原观点。他将微观几何点同他将微观几何点同“存在存在”结合起来，认为结合起来，认为“存在存在”是不可是不可分、不变、球形。并将分、不变、球形。并将“存在存在”取名为取名为“原子原子”。其原子论。其原子论大致关键点有七条：略。大致关键点有七条：略。原子论在希腊并未受到应有重视，但原子论在希腊并未受到应有重视，但雅典伊壁鸠鲁雅典伊壁鸠鲁（EpicurusEpicurus，前，前341-341-前前270270）还是发展了这一学说）还是发展了这一学说：原子本：原子本身不但有形状上差异，还有大小和重量不一样，原子在虚空身不但有形状上差异，还有大小和重量不一样，原子在虚空中以一样速度运动着，只要不碰到任何阻抗。不过，因为原中以一样速度运动着，只要不碰到任何阻抗。不过，因为原子内部原因，原子在运动中会发生偏斜，因为这种偏斜使原子内部原因，原子在运动中会发生偏斜，因为这种偏斜使原子产生涡旋运动。子产生涡旋运动。罗马科学家卢克莱修罗马科学家卢克莱修（Lucretius,Lucretius,约前约前95-95-前前5555）也继）也继承和传输了原子论。承和传输了原子论。到到1717世纪，法国科学家伽桑狄世纪，法国科学家伽桑狄（Piette Gassendi,Piette Gassendi,1592-1655)1592-1655)重新发觉和传输了原子论。重新发觉和传输了原子论。他们研究与传输他们研究与传输对道尔顿建立科学原子论作了必要准备和中介。对道尔顿建立科学原子论作了必要准备和中介。第10页第二节第二节 古希腊时期对宇宙认识古希腊时期对宇宙认识1.1.米利都学派米利都学派 泰勒斯认为地象一个泰勒斯认为地象一个圆盘或圆筒圆盘或圆筒浮在水面上，其学生阿浮在水面上，其学生阿那克西曼德认为宇宙是一大圆球，地处于球中央，形状也那克西曼德认为宇宙是一大圆球，地处于球中央，形状也是圆盘或圆筒形，地静止不动。是圆盘或圆筒形，地静止不动。2.2.毕达哥拉斯学派毕达哥拉斯学派 毕达哥拉斯学派用毕达哥拉斯学派用“数友好数友好”来建立关于宇宙理论。来建立关于宇宙理论。认为天体形状是认为天体形状是球形球形，天上应该有，天上应该有1010个天体，当中是中心火个天体，当中是中心火团，团，1010个天体围绕中心火团做同心圆周运动，恒星紧系在天个天体围绕中心火团做同心圆周运动，恒星紧系在天最高圆顶。最高圆顶。1010个天体到中心火团之间距离同音阶之间音程含个天体到中心火团之间距离同音阶之间音程含有一样百分比关系，以确保有一样百分比关系，以确保“星球友好星球友好”，奏出，奏出“天体音乐天体音乐”。天体必须作均匀圆周运动假设，一直控制着天文学发展，天体必须作均匀圆周运动假设，一直控制着天文学发展，直到开普勒为止。直到开普勒为止。第11页3.3.柏拉图学派柏拉图学派 非常崇尚数，继承和发展了毕达哥拉斯学派对科学非常崇尚数，继承和发展了毕达哥拉斯学派对科学美追求。他认为，天体必须沿着完美圆形轨道作均匀有美追求。他认为，天体必须沿着完美圆形轨道作均匀有序运动，或者沿着复合圆周运动。他序运动，或者沿着复合圆周运动。他提出：有没有任何提出：有没有任何一个假说能把行星运动在外表上无序转化为有序、美和一个假说能把行星运动在外表上无序转化为有序、美和简单呢？其学生欧多克索和亚里士多德提出了同心球层简单呢？其学生欧多克索和亚里士多德提出了同心球层模型：欧多克索假设了模型：欧多克索假设了2626个同心球个同心球，亚里士多德发展到，亚里士多德发展到5656个个，太阳、月亮和地球为一个同心球，且太阳和月亮，太阳、月亮和地球为一个同心球，且太阳和月亮以地球为中心运动。以地球为中心运动。第12页4.4.地心说地心说 古希腊后期阿波罗尼（约前古希腊后期阿波罗尼（约前247247前前205205）为了克服同心）为了克服同心球层模型困难，提出了球层模型困难，提出了“本轮本轮均轮均轮”结构模型：行星沿着结构模型：行星沿着本轮做圆周运动，本轮中心又沿着在以地球为中心均轮上做本轮做圆周运动，本轮中心又沿着在以地球为中心均轮上做圆周运动。之后希帕克斯又发展了偏心轮和本轮圆周运动。之后希帕克斯又发展了偏心轮和本轮均轮体系。均轮体系。直到托勒密（约直到托勒密（约9016890168）深入发展了）深入发展了地心说地心说宇宙结构：他宇宙结构：他用用8080个轮来解释天体运动，与实测数据符合很好。以后被宗个轮来解释天体运动，与实测数据符合很好。以后被宗教利用来宣传教义，流行了教利用来宣传教义，流行了14001400多年。多年。5.5.太阳中心说太阳中心说 阿里斯塔克（约前阿里斯塔克（约前310310前前230230）提出了与众不一样看）提出了与众不一样看法：太阳是宇宙中心，地球和行星都围绕太阳运转，地球每法：太阳是宇宙中心，地球和行星都围绕太阳运转，地球每年绕太阳转一周，又天天自转一周。因为恒星距离我们太远，年绕太阳转一周，又天天自转一周。因为恒星距离我们太远，其视差太小，我们看不出来，所以看起来恒星在远处不动。其视差太小，我们看不出来，所以看起来恒星在远处不动。可惜他看法不为当初人们了解，其思想也就被淹没了。可惜他看法不为当初人们了解，其思想也就被淹没了。第13页第三节第三节 古希腊物理学知识古希腊物理学知识 古希腊物理知识主要集中在古希腊物理知识主要集中在力学和光学力学和光学两个方两个方面。力学主要有亚里士多德动力学思想和阿基米德面。力学主要有亚里士多德动力学思想和阿基米德静力学。静力学。一一 力学知识力学知识1.1.亚里士多德力学研究亚里士多德力学研究 关于空间：关于空间：他认为空间即意味着不动。并提出了空间位置他认为空间即意味着不动。并提出了空间位置相对性，如相对性，如“同一位置能够是右也能够是左，能够是上同一位置能够是右也能够是左，能够是上,也能也能够是下。够是下。”但他认为宇宙有限和天球以外是空虚。但他认为宇宙有限和天球以外是空虚。关于时间：关于时间：他认为时间就是描述运动数。他说他认为时间就是描述运动数。他说“时间是使时间是使运动成为能够记数东西运动成为能够记数东西”“”“我们不但用时间计量运动，也用运我们不但用时间计量运动，也用运动计量时间，因为他们是相互确定动计量时间，因为他们是相互确定”。他认为时间不一样于运。他认为时间不一样于运动，运动有快有慢，而时间流失则是均匀。动，运动有快有慢，而时间流失则是均匀。第14页 关于运动：关于运动：他认为运动就是改变，并将自然界运动分为自他认为运动就是改变，并将自然界运动分为自然运动和强迫运动。然运动和强迫运动。自然运动是自然运动是指因为物体在指因为物体在“内在目标内在目标”支配下寻找其支配下寻找其“天然位置天然位置”运动，与物质所含元素相关，如重物垂直下落运动，与物质所含元素相关，如重物垂直下落和轻物竖直上升。含土元素重物天然位置在地心，由火元和轻物竖直上升。含土元素重物天然位置在地心，由火元素组成轻物天然位置在天空等。素组成轻物天然位置在天空等。物体越重，下落就越快；物体越重，下落就越快；物体越轻，上升就越快。物体越轻，上升就越快。强迫运动强迫运动指借助外力进行运动，撤去外力，运动停顿。指借助外力进行运动，撤去外力，运动停顿。物体运动速度与施加外力成正比，与在介质中受到阻力成物体运动速度与施加外力成正比，与在介质中受到阻力成反比。反比。对抛体运动解释对抛体运动解释:自然界害怕虚空自然界害怕虚空,填补空虚推进物体填补空虚推进物体.对自由落体速度越来越快解释对自由落体速度越来越快解释：物体越靠近其天然位置：物体越靠近其天然位置,其奔向倾向就越强；上方空气柱重量越来越重等。其奔向倾向就越强；上方空气柱重量越来越重等。意义：意义：亚里士多德能够摆脱神意志，并能形成一套自圆其亚里士多德能够摆脱神意志，并能形成一套自圆其说体系，在当初是有非常主要意义。在科学史上，他是一个说体系，在当初是有非常主要意义。在科学史上，他是一个主要开拓者，尽管其许多观点是错误，但其历史作用不可否主要开拓者，尽管其许多观点是错误，但其历史作用不可否定。定。第15页2.2.阿基米德阿基米德（前（前287287前前212212）古希腊最著名物古希腊最著名物 理学家，数学和力学大师。后人称其理学家，数学和力学大师。后人称其为为“物理学之父物理学之父”。著有论平面平衡论浮体，其。著有论平面平衡论浮体，其数学数学 研究在欧几里德之后到达那个时代顶点。研究在欧几里德之后到达那个时代顶点。1 1）杠杆原理）杠杆原理：用了用了7 7条假设，论证表述了条假设，论证表述了1515个命题个命题.2 2）浮力定理）浮力定理（阿基米德定理）；（阿基米德定理）；3 3）证实了正圆柱内切球体体积与该圆柱体积之比）证实了正圆柱内切球体体积与该圆柱体积之比 为为2:32:3；他采取了两种方法：他采取了两种方法：实际制作了两个材料相同模型，称其重量；实际制作了两个材料相同模型，称其重量；从数学上推导论证。从数学上推导论证。4 4）提出了重心概念和物体重心求法；）提出了重心概念和物体重心求法；5 5）计算了）计算了数值在数值在3 3又又10/7110/71和和3 3又又1/71/7之间；之间；6 6）创造了滑轮组；）创造了滑轮组；7 7）创造了阿基米德螺旋提水器等。）创造了阿基米德螺旋提水器等。第16页启启 明明 之之 光光:二二.古古 希希 腊腊 时时 期期 物物 理理 进进 展展阿基米德像传：传：1)1)铜铜镜镜烧烧船船:地地中中海海，罗罗马马要要灭灭亡亡叙叙拉拉古古。阿阿基基米米德德让让妇妇女女用用铜铜镜镜组组成成一一面面聚聚光光镜镜烧烧战战船船上上帆帆，浸浸了了油油绳绳与与桅桅杆杆和和帆帆都都烧起来了。烧起来了。17471747年年，法法国国科科学学家家布布韦韦为为了了验验证证这这一一情情况况，用用360360面面镜镜子子，拼拼成成一一个个大大凹凹镜镜，烧烧灼灼了了7070米米外外木堆。木堆。第17页启启 明明 之之 光光:二二.古古 希希 腊腊 时时 期期 物物 理理 进进 展展2 2）创创造造滑滑轮轮组组：应应国国王王要要求求，利利用用机机械械装装置置将将一一艘巨轮拖动。这一机械装置即是他创造滑轮组。艘巨轮拖动。这一机械装置即是他创造滑轮组。4)4)判判定定王王冠冠：传传阿阿基基米米德德在在洗洗澡澡时时发发觉觉了了判判定定王王冠冠纯纯金金成成份份方方法法，并并在在国国王王和和大大臣臣面面前前进进行行了了演演出出：他他先先把把一一块块与与王王冠冠重重量量相相等等纯纯金金放放进进一一个个盛盛水水容容器器中中，称称出出溢溢出出水水重重量量，接接着着再再对对王王冠冠重重复复上上述述过过程程，发发觉觉溢溢出出水水比比前前者者多多，从从而而说说明明王冠里掺进了比金轻（密度小）金属。王冠里掺进了比金轻（密度小）金属。另另一一个个说说法法是是：用用等等重重金金块块、银银块块和和王王冠冠，分分别别称称出出它它们们在在水水中中重重量量，算算出出它它们们在在水水中中降降低低量量，即即可可断断定定王王冠冠是是否否掺掺了了假。假。3)3)豪言：豪言：传阿基米德在叙拉古王宫曾以这么豪言评价传阿基米德在叙拉古王宫曾以这么豪言评价杠杆作用杠杆作用:“:“给我一个支点，我能够撬动地球给我一个支点，我能够撬动地球”。第18页意义：意义：阿基米德力学研究方法含有阿基米德力学研究方法含有“普通普通”意义。阿基意义。阿基米德不但提出了著名浮力定律和杠杆原理，他在得出这两米德不但提出了著名浮力定律和杠杆原理，他在得出这两个原理过程中所采取公理化方法个原理过程中所采取公理化方法(将试验和数学推理结合将试验和数学推理结合起来起来)也成为近代甚至当代物理学研究主要方法之一。也成为近代甚至当代物理学研究主要方法之一。杠杆试验图第19页欧几里德欧几里德（约前（约前330330前前275275）建立优美几何演绎体系，是）建立优美几何演绎体系，是古代数学乃至整个数学史上最伟大结果之一。他将几何学古代数学乃至整个数学史上最伟大结果之一。他将几何学引入到光学研究，将光学看作是几何学一个分支，著有引入到光学研究，将光学看作是几何学一个分支，著有反射光学，确认光直进性，并建立了光反射定律。确反射光学，确认光直进性，并建立了光反射定律。确定了凹面镜聚焦点在球心或在球心与球面之间。但他却认定了凹面镜聚焦点在球心或在球心与球面之间。但他却认为视觉产生是从人眼睛发射出光线被物反射回来结果。为视觉产生是从人眼睛发射出光线被物反射回来结果。希隆希隆（前（前150150前前100100）：用光程最短原理论证了光反射定）：用光程最短原理论证了光反射定律。律。应用：应用：著名天文学家著名天文学家阿里斯塔克阿里斯塔克（约前（约前310230310230）：）：测量日地距离和月地距离之比；测量日地距离和月地距离之比；埃拉多塞埃拉多塞（约前（约前270270前前196196）测量地球周长等。）测量地球周长等。二二 光学知识光学知识第20页1.阿里斯塔克测量日地距离和月地距离之比：阿里斯塔克测量日地距离和月地距离之比：当月亮恰为半月时，日月地组成直角三角形：日当月亮恰为半月时，日月地组成直角三角形：日-地间直线为斜边，日地间直线为斜边，日-月和月月和月-地间直线均为直角边，他地间直线均为直角边，他测得月测得月-地边和日地边和日-地边之间夹角，进而得出日地边之间夹角，进而得出日-地间距地间距离为月离为月-地间距离地间距离2020倍（实际为倍（实际为400400倍）。倍）。在月蚀时，地球影子投射到月球上，阿里斯塔克依在月蚀时，地球影子投射到月球上，阿里斯塔克依据这个影子大小，计算出月亮大小（因为已知月据这个影子大小，计算出月亮大小（因为已知月-地距地距离），得出月亮直径约为地球直径二分之一（实际为离），得出月亮直径约为地球直径二分之一（实际为1/41/4），而太阳直径约为地球直径），而太阳直径约为地球直径1010倍（实际为倍（实际为100100倍）。倍）。在阿里斯塔克计算中，测量问题未能处理很好，所在阿里斯塔克计算中，测量问题未能处理很好，所以其数据误差很大，但其研究方法是正确，惊人。以其数据误差很大，但其研究方法是正确，惊人。第21页2.2.埃拉多塞埃拉多塞(公元前公元前270-270-公元前公元前196)196)：用三尺长竹竿：用三尺长竹竿测地球周长。测地球周长。埃埃及及尼尼罗罗河河旁旁有有两两个个城城市市赛赛恩恩和和亚亚历历山山大大，因因为为已已修修路路，联联络络比比较较便便利利。在在塞塞恩恩有有一一口口很很深深井井，夏夏至至那那天天，阳阳光光会会照照到到井井底底，而而阳阳光光同同时时在在亚亚历历山山大大对对竹竹竿竿将将有有一一个个投投影影，我我们们可可测测出出角角，依依据据几几何何关关系系可知，可知，AOS=AOS=，OS=0AOS=0A为地球半径，则：为地球半径，则：启启 明明 之之 光光:二二.古古 希希 腊腊 时时 期期 物物 理理 进进 展展第22页折算出地球周长与当今计折算出地球周长与当今计算值相差仅几百公里。算值相差仅几百公里。启启 明明 之之 光光:二二.古古 希希 腊腊 时时 期期 物物 理理 进进 展展 1stadia=158.5米米 L39000千米千米 现在测量数据约为现在测量数据约为40000千米千米阳光阳光在埃及在埃及:SOA:A:亚历山大亚历山大 S:S:赛恩赛恩A第23页第四节第四节 中世纪物理学知识中世纪物理学知识一一 阿拉伯人物理成就阿拉伯人物理成就 1.1.阿勒阿勒哈增哈增（96510389651038）著有光学全书：研究了眼睛结构，如著有光学全书：研究了眼睛结构，如“网膜网膜”、“角膜角膜”、“玻璃状体玻璃状体”、“前房液前房液”等术语均出自于他。等术语均出自于他。认为视觉是光线从物体发出进入人眼所致；认为视觉是光线从物体发出进入人眼所致；认为光入射线、反射线和法线都在一个平面内；认为光入射线、反射线和法线都在一个平面内；研究了球面镜、抛物镜成像问题；研究了球面镜、抛物镜成像问题；正确解释了太阳、月亮在地平线附近看起来较大原因正确解释了太阳、月亮在地平线附近看起来较大原因。第24页2.2.阿勒阿勒哈兹尼哈兹尼（1212世纪人）著有智慧秤故事：世纪人）著有智慧秤故事：由一根带有由一根带有5 5个秤盘杆秤，能够测量空气中和水中物体个秤盘杆秤，能够测量空气中和水中物体重量重量,从而编出比重表；发觉了水比重随温度不一样而不一从而编出比重表；发觉了水比重随温度不一样而不一样；发觉空气有重量，因而阿基米德定律在空气中也适用；样；发觉空气有重量，因而阿基米德定律在空气中也适用；指出大气密度与高度相关；提出物质量与重量不一样，二者指出大气密度与高度相关；提出物质量与重量不一样，二者成正比关系；他还用旅程与时间之比表示速度。成正比关系；他还用旅程与时间之比表示速度。二二 欧洲人研究工作欧洲人研究工作 阿拉伯在阿拉伯在8-98-9世纪开始大量翻译希腊经典著作。从世纪开始大量翻译希腊经典著作。从1010世纪中世纪中叶开始，欧洲一些学者，叶开始，欧洲一些学者，将阿拉伯文书翻译成拉丁文将阿拉伯文书翻译成拉丁文。到。到1212世世纪，翻译活动形成了更高浪潮。这种翻译活动为以后文艺复兴纪，翻译活动形成了更高浪潮。这种翻译活动为以后文艺复兴和科学革命准备了学术上主要条件。和科学革命准备了学术上主要条件。另一主要事件是另一主要事件是大学建立大学建立。1212世纪，在欧洲建立了牛津大世纪，在欧洲建立了牛津大学、巴黎大学和波伦亚大学；以后人们仿照这三所大学又建立学、巴黎大学和波伦亚大学；以后人们仿照这三所大学又建立了一些大学，同时在大学内又相继成立了一大批专门学院，这了一些大学，同时在大学内又相继成立了一大批专门学院，这些学院对中世纪晚期学术发展发挥了主要作用。些学院对中世纪晚期学术发展发挥了主要作用。第25页1 1.罗吉尔罗吉尔培根（约培根（约1214-12941214-1294）研究）研究 英国人，是英国人，是1313世纪出色科学家。大胆同迷信、反动教会世纪出色科学家。大胆同迷信、反动教会作斗争，是近代自然科学先驱。他提倡：作斗争，是近代自然科学先驱。他提倡：重视对数学研究重视对数学研究 试验方法和数学方法相结合是近代物理学产生主要支试验方法和数学方法相结合是近代物理学产生主要支柱。这种方法在西方始于阿基米德，经培根提到标准高度，柱。这种方法在西方始于阿基米德，经培根提到标准高度，预示着近代科学即将诞生。预示着近代科学即将诞生。提倡试验方法研究自然提倡试验方法研究自然 他是当初唯一旗帜鲜明地主张科学试验人。经过试验培他是当初唯一旗帜鲜明地主张科学试验人。经过试验培根发觉了火药成份；创造了暗室；用光线在雨滴中折射解释了根发觉了火药成份；创造了暗室；用光线在雨滴中折射解释了虹成因；提出用平凸透镜制成望远镜构想；研究过蒸汽作用，虹成因；提出用平凸透镜制成望远镜构想；研究过蒸汽作用，并预言能够造出不用人力浆航船，不用马拉自动行驶车，以及并预言能够造出不用人力浆航船，不用马拉自动行驶车，以及能在天上飞行装置等。能在天上飞行装置等。第26页2.2.冲力说冲力说 6 6世纪时斐劳波诺斯在注释希腊著作时，曾批评了亚里士世纪时斐劳波诺斯在注释希腊著作时，曾批评了亚里士多德空气动力说，同时提出多德空气动力说，同时提出“无形注入力无形注入力”。他否定天体运动。他否定天体运动是神灵推进，而是上帝在初始时就赋予天体一个力。靠着这种是神灵推进，而是上帝在初始时就赋予天体一个力。靠着这种力来维持天体运动，这种力是永恒。力来维持天体运动，这种力是永恒。14 14世纪牛津大学威廉和巴黎大学校长布里丹又发展了世纪牛津大学威廉和巴黎大学校长布里丹又发展了“无形力无形力”思想，提出思想，提出“冲力冲力”概念，并认为冲力大小与物体密概念，并认为冲力大小与物体密度、体积、速度成正比。这正是冲量初步概念。度、体积、速度成正比。这正是冲量初步概念。培根思想远远超出了他时代，并写了很多著作。因为培根科学思想为当初教会所不容，在教会严格监视下，培根在巴黎寺院里生活了，以后又被关进监狱之久，出狱后两年便与世长辞。他主要著作大著作、小著作、第三著作等也没有流传，只有其中一小部分以手抄本形式保留下来。第27页3.3.运动学研究运动学研究 在分析落体运动时，布里丹等和其它学者一样，也认为在分析落体运动时，布里丹等和其它学者一样，也认为重量是运动改变第一原因重量是运动改变第一原因 。重力可使物体下落，同时也。重力可使物体下落，同时也产生冲力累积和增加；这种连续增加，造成物体速度连续产生冲力累积和增加；这种连续增加，造成物体速度连续增加。增加。1414世纪早期，在牛津大学梅顿学院，一批学者也开始世纪早期，在牛津大学梅顿学院，一批学者也开始讨论运动问题，并定义了匀速运动和匀加速运动（以后伽讨论运动问题，并定义了匀速运动和匀加速运动（以后伽利略直接利用了这些定义）。提出了利略直接利用了这些定义）。提出了平均速度定理平均速度定理：一个：一个物体，从静止开始均匀加速，在一定时间内运行一段距离。物体，从静止开始均匀加速，在一定时间内运行一段距离。假如同一物体在同一时间间隔内用等于它匀加速时间间隔假如同一物体在同一时间间隔内用等于它匀加速时间间隔中点瞬时速度作匀速运动，它将经过相等距离。这是中世中点瞬时速度作匀速运动，它将经过相等距离。这是中世纪物理学研究最主要结果之一。纪物理学研究最主要结果之一。第28页 1350年前后，巴黎年前后，巴黎尼古拉尼古拉奥奥雷斯姆雷斯姆在论性质构形中对平在论性质构形中对平均速度定理给出了最完美证实：均速度定理给出了最完美证实：SABC=S ABGF AB轴表示时间，轴表示时间，AC轴表示速度轴表示速度 奥雷斯姆证实在奥雷斯姆证实在14151415世纪欧洲广为人知。这对以后伽利世纪欧洲广为人知。这对以后伽利略关于运动研究应有深刻影响。略关于运动研究应有深刻影响。另外，萨可森另外，萨可森艾尔波特艾尔波特也曾指出，两个大小不一样因而重也曾指出，两个大小不一样因而重量不一样同质物体在虚空中将以同等速度下落。这都为伽利略量不一样同质物体在虚空中将以同等速度下落。这都为伽利略关于运动研究打下了基础。关于运动研究打下了基础。总之，中世纪晚期物理学研究已取得了很大进步，而且为总之，中世纪晚期物理学研究已取得了很大进步，而且为近代物理学建立创造了一定条件。近代物理学建立创造了一定条件。第29页启启 明明 之之 光光:三三.古古 印印 度、巴度、巴 比比 伦伦 和和 阿阿 拉拉 伯伯 贡贡 献献古印度天文台古印度天文台4.古印度、巴比伦和阿拉伯在天文学、数学方面贡献：据载，古印度发觉了十进制记数法，经阿拉伯传到欧洲，逐步演变为当今“阿拉伯记数”。在祖冲之之后10，阿拉伯数学家求得圆周率，准确到小数点之后17位。第30页一一.古代物理学特点古代物理学特点第五节第五节.亚里士多德物理学亚里士多德物理学二二.亚里士多德物理学亚里士多德物理学第31页亚亚 里里 士士 多多 德德 物物 理理 学：一学：一.古古 代代 物物 理理 学学 特特 点点1.物理现象虽被发觉和统计下来，但未形成系物理现象虽被发觉和统计下来，但未形成系统理论。统理论。2.受神学支配很强受神学支配很强。3.天才臆测建立在笼统直觉观察之中。天才臆测建立在笼统直觉观察之中。一一.古代物理学特点古代物理学特点第32页二.亚里士多德物理学1.亚里士多德（希腊，约公元前384-公元前322）:出生于希腊北部一个城邦，靠近马其顿，听说是马其顿国王私人医生儿子，18岁进入柏拉图学园，并在此学习和工作了之久。柏拉图死后，亚里士多德离开了学园，很快到了马其顿，任宫廷教师，约在公元前342年，他成为王子亚力山大私人教师。公元前335年，又回到雅典，创办了吕克昂学园。亚里士多德研究很广泛，建立了一个庞大理论体系，被称为“学术理论帝国”。他系统研究了逻辑学、政治学、论理学、文学、天文学、物理学、生物学等，著述甚丰，听说上千卷。在科学领域里起着奠基性作用。亚亚 里里 士士 多多 德德 物物 理理 学：二学：二.亚亚 里里 士士 多多 德德 物物 理理 学学第33页2.2.主要观点主要观点1)1)提出物理学名称第一人，强调科学分类。提出物理学名称第一人，强调科学分类。2)2)若物体不受力，运动即停顿。力是运动原因。若物体不受力，运动即停顿。力是运动原因。3)3)物体越重，下落速度应该越大。物体越重，下落速度应该越大。4)4)地球是宇宙中心，太阳、行星和月亮围绕它转。地球是宇宙中心，太阳、行星和月亮围绕它转。亚氏观点从归纳日常生活出发，加上哲学思辩，以后亚氏观点从归纳日常生活出发，加上哲学思辩，以后发展为经院哲学，成为自然科学障碍。发展为经院哲学，成为自然科学障碍。亚亚 里里 士士 多多 德德 物物 理理 学：二学：二.亚亚 里里 士士 多多 德德 物物 理理 学学经院哲学经院哲学:西欧中世纪主要哲学思想总称。因产生于天主教学西欧中世纪主要哲学思想总称。因产生于天主教学院，故称经院哲学。主张理性服从信仰，目标在于论证基院，故称经院哲学。主张理性服从信仰，目标在于论证基督教教条，维护教会和封建主统治。主要代表为托马斯督教教条，维护教会和封建主统治。主要代表为托马斯阿奎那。阿奎那。宣扬科学根本目标在于适应神学。宣扬科学根本目标在于适应神学。第34页3.被利用被利用 亚氏一些观点符合封建与宗教统治者利益，统治集团亚氏一些观点符合封建与宗教统治者利益，统治集团将其抬到吓人高度。将其抬到吓人高度。亚亚 里里 士士 多多 德德 物物 理理 学：二学：二.亚亚 里里 士士 多多 德德 物物 理理 学学 僧侣主义扼杀了亚僧侣主义扼杀了亚里士多德学说中活东西，里士多德学说中活东西，而使僵死东西永世长存。而使僵死东西永世长存。列宁列宁第35页