物理学史HistoryofPhysics专题培训市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

物理学史（HistoryofPhysics）亚里士多德（Aristoteles，前384-前322著作“physis”，是“physics”一词最早起源。中文“物理”一词追溯到杜甫曲江二酒一片花飞减却春,风飘万点正愁人.且看欲尽花经眼,莫厌伤多酒入唇.江上小堂巢翡翠,苑边高冢卧麒麟.细推物理须行乐,何用浮名绊此身.第1页第1页物理学史是研究人类对自然界各种物理现象结识史，研究物理学发生和发展基本规律，研究物理学概念和思想发展和变革过程，研究物理学如何成为一门独立学科，如何不断开拓新领域，如何产生新奔腾，它各个分支如何互相渗入，如何综合又如何分化。而物理学自然科学和工程技术基础学科，它向物质世界深度和广度进军，摸索物质世界及其运动规律。物理学史与物理学第2页第2页为何要学物理学史1、通过物理学史学习，不但能增长见识，加深对物理学理解，更主要是能够从中得到教益，开阔眼界，从前人经验中得到启示。2、物理学发展史是无数科学家不断创新历史。通过学习能够博古通今，理解物理学发展。3、更深刻理解物理理论与试验关系。4、学一点科学史有助于科学素质和人文素质提升。第3页第3页n物理学史大体上分三个时期：（1）17世纪以前（科学发展萌芽时期）-古代物理学（2）17-19世纪（典型物理学发展和完善期间）-典型物理学（3）20世纪初到现在（当代物理学革命时期）-当代物理学物理学发展阶段第4页第4页n物理学起源大约在距今6000到40以前，当初人类文明中心已在东方几条大河流域逐步形成。除黄河、长江流域中国外，尚有中亚美索不达尼亚平原巴比仑、尼罗河流域埃及和印度河流域印度。中国、埃及、巴比仑和印度称为古代四大文明古国。第一章第一章 中国古代物理学成就中国古代物理学成就第5页第5页我国古代力学知识源远流长，积累丰富。n早在多年以前战国时期，在墨经中，记述了墨翟(公元前478前392)等哲学家对力学方面一些精辟见解。n（1）给力作了定义：“力，刑之因此奋也。”，表示了力是使人和物“奋”即由静到动主线原因。n（2）对杠杆原理进行了总结，指出:“相衡，则本短标长。”阐明了在称量重物时，要想与砝码平衡，就要调整重臂“本”和权臂“标”，这一统计比阿基米德早二百多年。1.力学力学第6页第6页图示：重权本标第7页第7页n（3）还初步讨论了浮体平衡问题，如“形之大，其沉浅也，说在具（衡）。”（意思是说：大物体吃水线浅原因是在于平衡）n（4）还对空间和时间作了正确定义，它认为空间包含各方向一切地点（“宇，弥异所也”）；时间是不同时候通称（“久，弥异时也”），而物体运动必定要经过一定空间和时间。第8页第8页墨家在物理学领域中能取得如此大成就就其原因是多方面（1）墨家组员大多数来自于社会低层，和劳感人民有着密切联系。（2）墨翟本人就经常参与劳动，在工艺劳动中认真整理和总结生产技术经验，并在此基础上进行初步概括。（3）墨家十分注重对自然现象研究，并喜欢“摹万物之然”以对人民生产有帮助。（4）墨翟行动准则就是要利于民。墨家这种研究科学正确目的和态度也增进了物理学发展。第9页第9页考工记是春秋末年齐国人著作，是中国最早一部手工艺专著，部分地反应了当初中国所达到科学技术和工艺水平，作者不详，战国时期已经流传。考工记简介了木制马车总体设计，详细记叙了木车几种主要部件。第10页第10页早在春秋时期，中国就使用抛石机了。以后，唐朝孙思邈创造了火药，并逐步用于军事。在北宋年间，出现了突火枪，这是一个竹子做管状火器，内安“子巢”，战时点燃火药，用火烧敌人。能够起到震撼敌人作用。当前世界上发觉最早青铜炮，是我国宁夏武威出土西夏时期火炮，该炮口径为100毫米，使用铁弹丸，这一发觉，使铁弹丸使用历史提前了近一个世纪。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。第11页第11页古代青铜铸火炮古代抛石机13世纪初，我国造炮技术经阿拉伯传到欧洲，并在欧洲得到了长足发展。鲁迅先生曾说过：中国创造了火药不是用于军事，而是用于造爆竹，而洋人却用中国人创造火药造炮侵略中国（大意）。这是鲁迅先生误解，其实，中国人是火炮祖宗.第12页第12页传:40前，黄帝与蚩尤打仗，但蚩尤作雾，黄帝则使用指南车来区别方向，使蚩尤大败。（我国最早车辆，相传是4000多年前黄帝与蚩尤大战时使用“指南车”。那时，黄帝军队在山中碰到大雾，迷失了方向，他借助军师风伯设计指南车走出大雾，打败蚩尤。据史料记载，我国科学家和能工巧匠始终试图再现“黄帝指南车”，东汉科学家张衡、三国时魏人马钧、南北朝数学家祖冲之先后取得成功。由于年代长远，没有实物流传，并缺乏相关文字资料，“黄帝指南车”原理、结构、使用办法始终是个难解之谜。中国历史博物馆现存“黄帝指南车”模型，是新中国第一任考古研究所所长王振铎先生依据史书记载，倾20多年心血，按三国魏人马钧“黄帝指南车”，于1971年复原成功。）指南车是世界上最早控制机械之一，是我国古代工程技术上杰出成就。第13页第13页2.电磁学在静电学方面，在西汉末年，(公元前)就有记载，在磁学方面更有骄人统计:（1）我国是最早把指南针用于航海。（2）郦道元在“水经注”中，写到秦始皇为了防避刺客，用磁石建造阿房宫北阙门，若刺客身怀刀刃将被磁门吸住。（3）梦溪笔谈中，记载了“一家遭雷电，宝刀银器等熔流于地，而草木无一毁者”。这正是我国古代关于导体和绝缘体概念萌芽。（4）汉代，发觉了琥珀和玳瑁静电吸引现象。第14页第14页第15页第15页3.天文学比较突出是张衡(公元78年139年)，生于河南南阳石桥镇，公元1担任了东汉主持天象观测、编订历法太史令，创造了水运浑天仪、候风地动仪。国际天文学组织用他名字命名了一颗小行星和月球上一座环行山。张衡强调:“宇之表无极，宙之端无穷”。1956年重修张衡墓时，郭沫若题词“如此全面发展之人物，在世界史中亦所罕见”。浑天仪为铜制，它主要表达我国古代天文学、时间测量、机械轮系、水力推动系统和冶金技术方面成就。第16页第16页第17页第17页4、热学古代热学知识，大部分是经验积累和热学技术应用。原始社会早期，人们已创造钻木取火，用来御寒取暖，热熟食物。在古代，对温度概念只有火候（或火色）经验指标。周代，我国劳感人民已经使用“阳燧”（凹面镜）聚焦阳光取火。这是人们最早使用太阳能办法之一。第18页第18页汉代王充（约公元27-97年）论衡该书是王充60岁时写成，叙述了力、光、热、声、雷、电等物理现象。可惜当初封建统治者采用“摆黜百家独尊儒学”政策。论衡被认为是异端邪说，许多珍贵思想被埋没了1000多年，而王充这样英才，却处于“仕途隔绝”“贫无供养”凄惨境地。论衡中热学知识比较丰富，（1）用气来对热现象进行解释，指出了热传导与距离关系，并对热辐射及大气现象提出精辟见解（2）对自然界中雨露霜雪成因及其与温度关系进行了研究，得出了较为科学解释。第19页第19页沈括我国古代科学家，他研究学问包括天文、历法、水利、物理、化学、数学、地质、地理、生物、气象、医学以及考古、音乐艺术等十分辽阔领域，是我国乃至世界上少有通才。（1）发觉地磁偏角，西方要到公元年哥伦布第一次航行美洲时候才发觉，比沈括发觉晚了四百年。（2）用纸人演示共振试验调弦。欧洲到17世纪才出现。（3）沈括把他研究结果写成浑仪议、浮漏议和景表议等三篇论文，是我国天文学史上主要文献。宋代沈括（1031-1095）梦溪笔谈第20页第20页5光学（1）墨经在光学史上地位很主要，他是世界上最早比较完整几何光学著作。里面有8条文字统计了光学问题，主要在光直线进行试验、光反射特性、平面镜反射、凹面镜反射、凸面镜反射等。（2）在汉代惟南子一书讨论了阳燧焦点问题，明确了焦距和焦点。在汉代，对虹、色散现象记叙和试验是我国古代光学又一成就。第21页第21页5.声学1979年出土了战国时期制造曾侯已编钟，阐明了古代祖先对音节音律方面极高造诣，北京天坛回音壁等，巧妙地应用了声学原理，至今仍令人为之瞩目。中国是世界上科学发展最早国家，这是我们民族骄傲。第22页第22页第二章第二章 古代西方物理学成就古代西方物理学成就n一、古希腊时期(公元前5世纪-公元30年)在希腊哲学各种多样形式中，差不多能够找到以后各种世界观胚胎、胚芽。恩格斯泰勒斯(公元前7世纪)天文观、德漠克利特(公元前4世纪)原子说都发展成古代科学瑰宝。古希腊与中国成为东西方两个交相辉映中心。第23页第23页泰勒斯(公元前625年公元前547年)是古希腊第一个自然科学家和哲学家,希腊最早哲学学派爱奥尼亚学派创始人。爱奥尼亚包括小亚细亚(今属土耳其)西岸中部和爱琴海中部诸岛,公元前12到10间，希腊部落爱奥尼亚人迁移到此，因此而得名。第24页第24页泰勒斯生于米利都，他家庭属于奴隶主贵族阶级，因此他从小就受到了良好教育。泰勒斯是古希腊著名哲学家，天文学家，数学家和科学家。他招收学生，建立了学园，创建了米利都学派。他不但是当初自发唯物主义代表，同时也是较早科学启蒙者。他生活那个时代，整个社会还处于愚昧落后状态，人们对许多自然现象是理解不了。但是，泰勒斯却总想着探讨自然中真理。由于他知道天文和数学，又是人类历史上比较早科学家，因此，人们称他为“科学之祖”。观测日食测量金字塔高度第25页第25页德谟克利特（约460370BC.）他是色雷斯阿布德拉城人，一生著述宏富，但所传不多。他哲学基本内核是原子论。他认为宇宙本原是原子和虚空。原子是物质，内部无空隙，不再可分，构成世界上一切事物。原子和原子之间只有量多少，无质差别。第26页第26页二、二、亚里士多德物理学亚里士多德物理学n（一）、其物理学特点（一）、其物理学特点n1.物理现象虽被发觉和统计下来，但未形成系统理论。n2.受神学支配很强。n3.天才臆测建立在笼统直觉观测之中。第27页第27页（二）、亚里士多德物理学1、亚里士多德(公元前384-公元前322）:马其顿国王私人医生儿子，18岁进入柏拉图学院，他爱独立思考,老师传授知识,他都要寻根究底地仔细研究,他不盲从.以致在许多问题上他与柏拉图观点不同.他说过这么话:教师是可尊敬,但真理更可贵。约在公元前342年，他成为亚力山大大帝私人教师。一生著作颇丰，在科学领域里起着奠基性作用。一些大科学家“比起亚里士多德不过是小学生。”达尔文2、主要物理学观点提出物理学名称第一人，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中心，太阳、行星和月亮应该围绕它转第28页第28页那么，到底对亚里士多德如何评价？我们应当全面地历史来看他，亚里士多德是西方古代知识集大成者，在他死后数百年间，在西方世界没有一个人象他那样对知识有着那么系统考察和把握。在哲学、逻辑学、科学分类学、生物学等方面奉献尤其多。他著作多数成为古希腊百科全书。对以后西方哲学和科学发展有很大影响。第29页第29页亚里士多德像托勒密地心说图第30页第30页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。经院哲学:科学主线目的在于适应神学，人知识不必来自实践，而是存在于教义之中。3.被利用亚氏一些观点符合封建与宗教统治者利益，统治集团将其抬到吓人高度，企图让科学成为宗教和封建统治装饰。僧侣主义扼杀了亚里士多德学说中活东西，而使僵死东西永世长存。列宁第31页第31页三、阿基米德物理学阿基米德(公元前287-公元前2)：阿基米德是古希腊伟大数学家、力学家。约公元前287年出生于西西里岛叙古拉，公元前2卒于同地。他是力学这门学科真正创始人，在研究办法上，他克服了亚里士多德单纯依赖直觉和思辩缺点，把观测、试验和数学办法较好结合起来了，作出了许多创造和创造。阿基米德早年在当初文化中心亚历山大跟随欧几里得学生学习，关于他生平没有详细记载，但关于他许多故事却广为流传。第32页第32页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构成一面聚光镜烧战船上帆，浸了油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米外木堆。2)杠杆定律：“给我一个支点，我能够撬动地球”。静力学奠定了基础3)数学上，得出了球体、圆柱体体积和表面积计算公式。4）发觉了流体静力学基本原理阿基米德原理，并用来判别皇冠真假。第33页第33页第34页第34页二二 古印度、巴比仑和阿拉伯奉献古印度、巴比仑和阿拉伯奉献n古印度、巴比伦和阿拉伯在天文学、数学方面奉献也很惊人。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，准确到小数之后17位。n总之，在古代，我们祖先创造了瑰丽文明，许多物理现象和规律被发觉和记载下来，成为此后物理学发展基础。第35页第35页第36页第36页总结语（1）必定古代物理学发展是连续。（2）纵观历史，中国古代物理学有明显停滞不前甚至倒退倾向，偶然、些许进步无法改变这整体格局。无论是对力本质结识、对运动结识、对共鸣现象结识、对热本质结识等等，很难看到秦汉以后连续明显深化，更不要说产生科学进步所必需革命性科学概念。同样，西方有古希腊繁盛也有中世纪漫长沉寂以及文艺复兴后一尘崛起。第37页第37页（3）从物理学研究办法上，能够看到已经从直觉和思辩向观测、试验等科学办法过渡。（4）从古代物理学家身上我们要看到那种执著、为真理而献身精神。（5）古代物理学中活跃物理思想是人类珍贵财富，是物理学发展基础。第38页第38页