物理学史 中国古代物理学53页PPT

一. 中 国 古 代 的 物 理 学 萌 芽
第 中一 国章 古 代 物 理 学 .
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概况
在古代，无论是古希腊还是中国，都谈不上有“物理 学”。当时人们还不可能自觉地、系统地运用实验方法， 也不可能通过严密的逻辑推理和数学形式进行科学的概括， 使之成为完整的知识体系。但这一阶段仍是物理学形成和 发展的先导和渊源。是物理学发展的孕育和萌芽时期。 在中国，自夏、商、西周起，随着手工技术的发展， 物理知识开始积累。春秋战国时期科学技术蓬勃发展，中 国古代物理学开始形成 ；秦汉时期，形成一个发展高峰； 宋元时期达到鼎盛。至此，在西方近代科学诞生之前，中 国的科学技术在各个领域都居世界领先地位。明末至清初 以后，科学和科学技术的发展逐渐落后于西方，这一时期， 西方物理知识开始向中国输入。
别称作‘阴爻（yá o)’和‘阳爻’，阴爻和阳爻的组合构成 四象： 22 四象和阴阳的组合再生八卦：乾、坤、震、撰、坎、离、艮 （gè n）、兑。 23
《周易》是以阴（阴爻－－）、阳（阳爻—）为基本单位而 形成的一种对事物的理论性把握。阴与阳二单位的不同组合 形成八卦，将八卦中之任意两卦叠合即形成六十四卦。每卦 有六爻，共组成384爻。八卦的卦、爻、位之间，有复杂的关 系，64卦的卦象变化和爻数就更加复杂，它反映了事物之间 错综复杂的相互关系。在易学中，事物的性质即由阴与阳所 占整体成份之多少及阴阳空间相对位置关系所决定。
3.元气说的局限、以太和场
元气学说注重物质连续与不连续的相互统一，强调事物间 的相互联系和相互转化。符合自然界的真实变化，与自然本 性更接近。但元气说终究是一种思辩理论，没有实验、数学 等科学方法的配合，长期停留在推测、玄想阶段，致使中国 没有走上诞生近代科学的道路。

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主要贡献
开普勒行星三定律----中世纪科学与近代科 学的分水岭
1600年与第谷合作，使他从第谷处
获得了大量精确的天文学数据。 于1609和1619年，他先后提出了 行星运动三定律。
第谷用过的望远镜
第谷在天文台工作
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1609年，开普勒出版了《新天文学》一书，提出了 著名的开普勒第一定律和第二定律。 第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨 道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
伽利略的折射式望远镜
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2、在力学方面的贡献：
（1）确立描述运动的基本特征量——速度和加速 度。
（2）用理想实验和斜面实验驳斥了亚里士多德的 “重物下落快”的错误观点，发现自由落体定 律，v=gt、h=gt2/2。
(3)发现惯性定律——隔了一代人，被牛顿总结成动 力学的基本定律之一。 （4）提出了运动的相对性原理。
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牛顿第二定律：物体加速度的大 小跟它受到的作用力成正比、跟它的质 量成反比，加速度的方向跟作用F 力 m的a 方 向这定相是律同动—牛。力—顿用学两第公的个三式最物定便基体律是本之：就定间作是律的用。作力用和力反和作反用，作力用 力总是大小相等 ，方向相反，作用在同一 条直线上。 F12 F21
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3、对科学方法的贡献
斜面实验在2002年被评为历史上“最
美丽”的十大物理实验之一。从斜面实
对现象的观察 提出假设（匀加速运动假设）
验进行看数伽学和利逻略辑的的推研理（究x~方t2）法：
实验验证
形成理论
开创了科学实验方法，核 心是将实验和逻辑推理（ 包括数学演算）相结合。
提出了理想实验。
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ห้องสมุดไป่ตู้
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第二章 经典力学的建立和发展
经典力学 热力学 统计物理学 电动力学 光的电磁理论
经典物理学
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§2.1 经典力学的建立
自然科学的建立为什么从经典力学开始？
• 力学现象比较常见，较早形成各种概念。比 如力的概念、杠杠平衡等；
• 在天体运动中，可以忽略摩擦力和空气阻力
的影响，因此可掌握精确的数据资料，有利于 获得规律性的认识。
• 在太阳系中，只有太阳这一个恒星，其质量
占绝对统治地位（~ 99.85%）。（谢天谢地）5
一、天文学的演化：地心说与日心说
古代人们对宇宙天体结构认识的两种不同见解：
• 地球是宇宙的中心
• 地球不是宇宙的中心
早期，“地心说”的代表人物是： 雅典阶段：
数学家欧多克索斯（Eudoxus, B.C.408-355） 哲学家亚里斯多德（Aristotle, B.C.384-322)
就有了坚实的基础。
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开普勒行星运动定律：
第一定律：行星沿椭圆轨道绕日运行，太阳位于 椭圆的一个焦点上。
第二定律：行星和太阳之间的连线在相等时间内 扫过的椭圆面积相等。
第三定律：行星绕日一 周所需要时间的平方， 与其绕太阳轨道的半长 轴的立方成正比。
T12 T22
R13 R23
椭圆绘制
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水星 金星 地球 火星 木星 土星
行星模型有何优点？ 2、哥白尼理论如何解释行星的逆行？试给出图
示。 3、滚动的小球，很快它就停下来了，亚里斯多
德对此如何解释？伽里略又怎样解释?
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个人观点供参考，欢迎讨论
• 托勒密 提出 Equant 的概念。
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公元二世纪
托勒密（Ptolemy, A.D.90-168）

详细描述：古代物理学主要基于对自然现象的观察和解释，如亚里士多德对运动、天体和重力的研究。
总结词：哲学思辨
详细描述：古代物理学与哲学紧密相连，许多哲学家对物质、运动和宇宙的本质进行思考和辩论。
总结词：实验方法缺乏
详细描述：受限于技术和知识水平，古代物理学缺乏系统的实验验证，理论建立在直观和思辨基础上。
暗物质
暗能量是一种充斥在宇宙空间中的神秘力量，其作用是推动宇宙加速膨胀。尽管暗能量的本质仍是一个谜，但科学家正在通过观测宇宙的各个角落来寻找更多关于暗能量的线索，以期揭示其神秘面纱。
暗能量
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物理学与其他学科的交叉发展
生物学与物理学的交叉发展是指两个学科之间的相互影响和融合。随着科学技术的不断发展，生物学与物理学之间的交叉领域越来越多，涉及到生物物理学、生物医学工程、生物信息学等多个学科。
应用
电磁学在通讯工程、雷达技术、无线电和光学等领域有着广泛的应用，如移动通信、卫星导航、光纤通信和激光技术等。
总结词
电磁学是研究电磁场的物理学分支，它揭示了电场、磁场和电磁波之间的相互作用。
详细描述
电磁学主要探讨电场、磁场和电磁波的基本性质、产生机制和传播规律。它提出了麦克斯韦方程组，为电动力学和电磁波传播提供了理论基础。
量子计算利用量子力学中的叠加和纠缠等特性，在理论上可以实现比传统计算机更快的计算速度。目前，全球范围内正在竞相开发量子计算机，以解决一些传统计算机无法有效处理的问题。
量子信息
量子信息是利用量子力学原理进行信息处理和传输的理论和技术。量子密钥分发等技术已经得到了实际应用，为信息安全提供了更强的保障。
量子纠错
描述空间中均匀分布的真空能量的数学参数，对宇宙的演化起着重要作用。
宇宙起源于一个极度高温和高密度的状态（大爆炸），宇宙的演化历史可以划分为不同的时期，如暴胀期、恒星形成期和宇宙加速膨胀期等。

春秋战国时期，老子认为由最高范畴的道生出阴阳二气， 进而产生万物。庄子继承和发扬老子的学说，提出“通天下 一气”的思想。战国末期的荀（xún）况也指出气是构成万 物的基本元素。
阴阳学说的基本内容包括阴阳对立、阴阳互根、阴阳消 长和阴阳转化四个方面。
“阴阳有序、整体和谐”是世间的最佳状态， 也是事物稳定的基本保证。
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《周易》以阴阳的范畴为基础，说明天地变化及各种现
象：“易有太极，是生两仪；两仪生四象，四象生八卦” （《易经·系辞上》）。意思是：宇宙的的本原是‘太极’ （物质的原始状态），太极生出天地（阴阳），天地生出四 时（春、夏、秋、冬），再生出‘八卦’（天、地、山、泽、 水、火、风、雷）。
别称作‘阴爻（yáo)’和‘阳爻’，阴爻和阳爻的组合构成
四象：
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四象和阴阳的组合再生八卦：乾、坤、震、撰、坎、离、艮 （gèn）、兑。
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“阴阳八卦”说 这一学说起源于殷周之际，实际上也是一种 原始的元素论。它从人们生活经常接触的自然界中选取了八种 东西作为说明世界上其他多种东西的根源。
所谓八卦，即用八种符号来表
示八种自然现象，而这八卦是由阳
爻（音挑yao）用“”表示和阴
爻用“- -”表示，阳爻和阴爻排列
为八卦，再由八卦排列为６４卦。
八卦分别是乾、坤、震、巽（xun）
、坎、离、艮、兑等，它们分别表
示天、地、雷、风、水、火、山、
泽。世界就是在阴阳两种对抗物质
势力运动推动下孳生着 ， 发展着。
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白纸称为无极，画上一个圆圈， 称为无极生太极（宇宙），中间一条 曲线分成黑白两个部分，称为太极生 两仪，中间的曲线表示了阴阳的相互 运动和相互转化。黑白两个半球中各 有一个与之颜色相反的小圆圈，称为 阴阳子，表示阴中有阳，阳中有阴。

《物理学史讲座》PPT课 件
古代物理学的探索
古代物理学的思想和实 践
古代人类对宇宙的探索和自 然现象的观察。
希腊哲学家的贡献
亚里士多德和柏拉图的物理 学思想和理论。
中国古代物理学的发展
中国古代科学家对天文、地 理和物质的研究。
中世纪物理学的革新
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基督教文化的影响
中世纪基督教对物理学的态度和发展。
2
现代科学ห้องสมุดไป่ตู้奠基人
哥白尼、布鲁诺和伽利略的贡献。
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科学与技术的融合
中世纪物理学在机械、导航和建筑领域的应用。
近代物理学的发展
1 牛顿力学的创立
万有引力定律和运动规律 的发现。
2 电学的发现与实践
电磁现象和电路的研究。
3 热力学的原理与应用
能量转化和能量守恒定律 的探索。
现代物理学的进展
相对论与量子力学的诞生
粒子物理学与宇宙学的研究 光学与材料科学的新进展
相对论和量子力学的革命性发现。 微观和宏观世界的探索。
新材料和光学技术的发展。
物理学的未来展望
大科学计划的前景
国际合作和大型实验项目的 重要性。
学科交叉的挑战与机遇
物理学与其他学科的跨界合 作和探索。
人类对自然界的探索和 认知
人类不断探索自然界奥秘的 追求。

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物理学史教材图片
第三章 电磁学的发展
图3－50 亨利
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第三章 电磁学的发展
图3－51 亨利用于实
验的电磁铁
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第三章 电磁学的发展
图3－52 韦伯
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第三章 电磁学的发展
图3－53 黎曼
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第三章 电磁学的发展
图3－39 阿拉果
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第三章 电磁学的发展
图3－40 阿拉果的铜
盘实验
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第三章 电磁学的发展
图3－41 1831年8月
29日法拉第的日记
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第三章 电磁学的发展
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第三章 电磁学的发展
图3－4 吉伯研究磁
倾角
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第三章 电磁学的发展
图3－5 盖里克的摩
擦起电机
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第三章 电磁学的发展
图3－6 盖里克举起
硫磺球
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第三章 电磁学的发展
图3－7 盖里克
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物理学史教材图片
和电堆
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物理学史教材图片
第三章 电磁学的发展
图3－24 伏打正在向拿
波仑演示他的电堆

➢ 文艺复兴时期：科学才从神学禁锢中解放出來. ➢ 1543年：哥白尼（波兰人，1473年－1543年）对神学提出质
疑，发表天体运行，說明天体运行是以太阳为中心.
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➢ 1609年－1618年：开普勒归纳出行星运动 三定律.
➢ 1632年：伽利略发表两学派的对话，推翻 地球中心说.
➢ 十九世纪末：古典物理学发展已很完整.
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物理学的发展对人类生活的影响
材料、能源、信息和生命 ——当代科学技术的主要内容
原子弹、计算机 ——二十世纪最重要的发明
上述领域彻底改变了人类的生活方式
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1、磁悬浮列车
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电磁力悬浮法
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2、隐形飞机
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示意图
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3、太阳能发电（光伏电池, Solar Cell）
将多晶硅、非晶硅或其它光伏材料做成太阳能电池， 供边缘地区和山区的家庭用。这是可行而比较经济的办法。
安徽金寨技师学院
王 玲 2018.7
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什么是物理学？
自然界（对象）及其运动规律：
力、热、电、磁、光、声
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悟理、 雾里 勿理、 物理
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给你一个气压表，如何测出一座大楼的高度？
学生A：现量出气压表的长度，然后顺着楼 梯用气压表去量楼的高度。
学生B：将气压表用绳子拴住，从楼顶放下， 通过测量绳子的长度给出楼的高度。
……
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1、纳米电子科学技术
当尺度小到可与平均自由程相比时，即纳米(10-9米) 尺寸，将出现量子效应，形成新的电子输运规律， 例如，共振隧穿效应、库仑阻塞效应等等。 这些 量子效应是可以加以利用的，可以做成单电子器件
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一、西方古代科学概述
• • • • • 巴比伦和埃及古文明时期的科学 苏格拉底以前的古希腊自然哲学 雅典的自然哲学 亚历山大里亚时期的古代科学 罗马和古代科学的衰退
二、古希腊罗马时代的物理学
• 早期希腊时代（公元前八世纪——前四 世纪）的自然哲学 • 希腊化时期（公元前四世纪——前一世 纪）的自然哲学 • 罗马时期（公元前一世纪——公元四世 纪）的自然哲学
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开普勒对哥白尼学说的发展
• 把行星运动的详细情况更精确地 记录下来的第一位天文学家，要 算是哥本哈根的第谷· 布拉埃。 • 他并没有采取哥白尼的全部体系， 而认为太阳围绕地球运行，而行 星则围绕太阳运行。 • 他经过几次迁徙，终于定居在布 拉格，并得着约翰 · 刻卜勒参加 他的工作，后来就把他的极其珍 贵的资料遗留给刻卜勒。 Tycho Brahe，1546－1601
第二篇
• • • • •
经典物理学
经典物理学产生的背景 经典力学的建立与发展 经典热学的建立与发展 经典电磁学的建立与发展 经典光学的建立与发展
第四章 经典物理学产生的背景
• 近代科学产生的社会条件
• 宇宙观和天文学革命 • 近代科学研究方法的形成
一、近代科学产生的社会条件
• 资本主义生产的发展 • 资产阶级思想解放运动 • 科学社团的成立和发展
三、中世纪的物理科学思想
• 西方中世纪科学发展概况
• 阿拉伯学派及其对物理学发展的贡献
• 中世纪大学及亚里士多德思想的影响 • 罗吉尔· 培根对物理学的贡献
第三章 文艺复兴及其对物 理学发展的影响
• 文艺复兴运动 • 达• 芬奇的科学研究 • 弗兰西斯• 培根的贡献 • 吉尔伯特的物理学成就
文艺复兴运动

起源于殷周之际的周易对阴阳说作了充分的阐述而且提出了作为原始之物的八卦和万物本原的太白纸称为无极画上一个圆圈称为无极生太极宇宙中间一条曲线将圆圈分成黑白两个部分称为太极生两仪中间的曲线表示了阴阳的相互运动和相互转化
第一篇 古代物理学
第一章
中国古代物理学
第一节 中国古代的自然观（掌握） 第二节 中国古代物理学知识的积累（知道） 第三节 中国古代物理学的特点（了解）
（3）气分阴阳，永远处于运动变化之中
阴阳二气的相互作用，构成了天地万物存在与变化的多 样性，天地万物变化的实质即气的运动变化。
王充在《论衡•自然》中说“天地合气，万物自生”。
张载《正蒙》：“气有阴阳，屈伸相感之无穷”。
王夫之《张子正蒙注》：“感者，交相感。阴感于阳而 形乃成，阳感于阴而象乃著”。
西周末年的伯阳父解释地震现象时说：“夫天地之气， 不失其序。若过其序„„阳伏而不能出，阴迫而不能蒸，于 是有地震。”（《国语·周语》）就是说：“天地之气”有 一定的秩序。若是失了秩序，阳气和阴气都不在它们应有的 位置，不能有它们应有的运动，这就有地震。
宣夜说认为宇宙是无限的，宇宙中充满着气体，所有天 体都在气体中漂浮运动。星辰日月的运动规律是由它们各自 的特性所决定的，决没有坚硬的天球或是什么本轮、均轮来 束缚它们，宣夜说打破了固体天球的观念，这在古代众多的 宇宙学说中是非常难得的。 宣夜说创造了天 体漂浮于气体中的理 论，并且在它的进一 步发展中认为连天体 自身，包括遥远的恒 星和银河都是由气体 组成的。这种十分令 人惊异的思想，竟和 现代天文学的许多结 论相一致。
4.评价
李约瑟（1900-1995） 认为：“元气，像现代人 心目中以太波或辐射线。”
何祚庥先生则认为 气“与其说是接近于以 太，不如说更接近于现 代科学所说的场”， “元气学说„„是现代 量子场论的滥觞”。