物理學(xué)史講稿(力學(xué))(編輯修改稿)
2025-01-25 23:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 平拋的物體可以分解為兩種運動，一種是水平上的勻速運動，它使物體始終保持水平速度不變；另一種是引力作用的自由落體運動，這是勻加速運動。這兩種運動同時存在于一個物體上，彼此互不干擾，合成一個運動，使物體沿一拋物線運動。這就是運動的獨立進行原理。 5．伽利略相對性原理 ? 精彩地描述了勻速直線運動的船艙里所觀察到的現(xiàn)象。他指出在這樣的船艙里所觀察到的現(xiàn)象將同船靜止時完全一樣：人們跳向船尾不會比跳向船頭來得遠(yuǎn)；從掛著的水瓶中滴下的水滴仍會滴進正下方的罐子里；蝴蝶和蒼蠅繼續(xù)隨便地四處飛行，絕不會向船尾集中，或者為趕上船的運動而顯出疲累的樣子 …… 這些現(xiàn)象表明，在封閉的船艙里所作的任何觀察和實驗，都不能判斷船究竟是在運動還是停止不動的。這就是著名的伽利略相對性原理，這個原理的發(fā)現(xiàn)，是人類科學(xué)認(rèn)識史上的一個重大飛躍。 第二節(jié) 伽 利略至牛頓時代的科學(xué)家 ? 一、十七世紀(jì)中葉科學(xué)活動的特點 。 ? 哥白尼的日心說經(jīng)過布魯諾、開普勒和伽利略等人的工作，到了十七世紀(jì)幾乎被所有的科學(xué)家所接受。 ? 伽利略的實驗一數(shù)學(xué)推理方法為廣大的科學(xué)家所接受和發(fā)展 。 ? 涌現(xiàn)出大批科學(xué)家和大批實驗室。 牛頓所說的“巨人” ? 法國的笛卡兒 （ 公元 1596— 1650） 、 費馬（ 公元 1601一 1665） 、 帕斯卡 （ 公元 1623—1662） 、 馬略特 （ 公元 1620一 1684） 、 荷蘭的惠更斯 （ 公元 1629－ 1695） 、 德國的萊布尼茨 （ 公元 1646一 1716） 、 格里凱 （ 公元1602一 1686） 、 英國的玻意耳 （ 公元 1627—1691） 、 胡克 （ 公元 1635— 1703） 和哈雷（ 公元 1656一 1742） 等等 。 ? 1662年國王查理二世正式批準(zhǔn)成立“促進自然知識為宗旨的皇家學(xué)會?！? ? 1663年建立了巴黎皇家科學(xué)院。 ? 法國特別是英國成為自然科學(xué)活動的中心。 ? 科學(xué)交流便不斷地加強，先是個人間的通信交流，以及學(xué)者們的互訪、講學(xué)等活動。 ? 一批國際性的學(xué)術(shù)雜志出現(xiàn)了。 1665年英國皇家學(xué)會出版了《哲學(xué)學(xué)報》，法國科學(xué)院同年也出版了《學(xué)人雜志》，1682年萊比錫出版了《博學(xué)者雜志》。 笛卡兒 ? 笛卡兒差不多是伽利略的同時代人 。在哲學(xué)上 ， 笛卡兒主張二元論 ， 一方面他認(rèn)為物質(zhì)運動是客觀存在的 ， 另一方面又認(rèn)為精神也是實體 。 ? 他的機械宇宙觀 ， 數(shù)學(xué)演繹方法和某些物理規(guī)律對后來都有較大影響 。 ? 提出了動量守恒定律 。 笛卡兒 ? 明確地敘述了慣性定律 ， 并特別強調(diào)了方向： “ 如果物體處在運動之中 ， 那么如無其他原因的作用的話 ，它將繼續(xù)以同樣速度在同一直線方向上運動 ， 即不停止也不偏離原來的方向 ” 。 對于碰撞問題 ， 他提出了七條規(guī)律 。 英國的物理學(xué)家和天文學(xué)家胡克 ? 在物理學(xué)史上是法拉第以前最偉大的實驗物理學(xué)家。 ? 1677— 1683年任皇家學(xué)會秘書， 1665年出版《顯微圖集》， 1676年在《論刀具切削》一書中首次提出了固體彈性的胡克定律。 ? 1680年初，在寫給牛頓的信中，胡克提出了引力反比于距離平方的猜測。 法國的物理學(xué)家馬略特 ? 法國實驗物理學(xué)的奠基者之一。 ? 馬略特研究了熱、光、視覺、顏色及氣體的性質(zhì)。 ? 提出了一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變時，體積跟壓強成反比的結(jié)論，與玻意耳十四年前提出的結(jié)論相一致，這便是著名的“玻意耳 — 馬略特”定律。 ? 主要著作有；《空氣性質(zhì)的實驗》、《熱和冷的實驗》、《顏色性質(zhì)的實驗》、《水和其它液體的運動》等。 帕斯卡 ? 他與費馬、惠更斯共同建立了概率論和組合論的基礎(chǔ)。 1658年完成了《擺線論》。 ? 1653年發(fā)現(xiàn)了液體壓強的“帕斯卡定律” 。 玻意耳 ? 證明了空氣是有重量的物質(zhì) ， 研究了壓強對水的沸點的影響 ， 以及空氣的傳聲作用 、 比重及折射率等 。 1662年通過實驗得出了著名的 “ 被意耳 — 馬略特 ” 定律 。 ? 1661年出版了化學(xué)史上的一部劃時代著作《懷疑派化學(xué)家》，使化學(xué)從藥劑師和煉金術(shù)士那里解脫出來，成為真正的科學(xué) 。 惠更斯 ? 荷蘭的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和天文學(xué)家。 ? 惠更斯首先把幾何學(xué)帶進了力學(xué)領(lǐng)域 。 ? 1678年在法國科學(xué)院發(fā)表了反對牛頓的微粒說的講演 ， 提出了光的波動說 ， 指出了在“ 以太 ” 中傳播的光 ， 像波一樣 ， 即著名的惠更斯原理 。 其要點是： ① 波陣面上的每一點都可以看作一個新的波源 ， 各向發(fā)出次波； ② 各次波的包絡(luò)面即為下一時刻的新的波陣面 。 惠更斯 ?他在力學(xué)方面的主要工作是碰撞理論，擺和向心力。 ?惠更斯還研究了離心力，他引入了向心加速度概念 。為牛頓推證萬有引力定律提供了根據(jù)。 第三節(jié) 牛頓的偉大綜合 ? 一、牛頓取得成功的歷史條件和個人工作特點 。 ? 在自然科學(xué)史上，牛頓完成了理論上的第一次大綜合，他借助于萬有引力定律，創(chuàng)立了天體力學(xué)；借助于光的色散等方面的研究創(chuàng)立了光學(xué)；借助于流數(shù)而創(chuàng)立了微分學(xué)；借助于牛頓運動三定律創(chuàng)立了經(jīng)典物理學(xué)。在自然科學(xué)史上，沒有一個人開創(chuàng)了這么多學(xué)科。 牛頓取得成就的客觀條件主要有： ? 1．“商業(yè)革命”后，英國的資本主義有很大發(fā)展。 ? 2．新航路開辟以后，發(fā)生了“商業(yè)革命”，位于大西洋交通要道上的英國，處在國際貿(mào)易的樞紐地位，在 1588年戰(zhàn)勝西班牙后，取得了海上霸權(quán)。 ? 3．牛頓曾說：“如果我所見的比笛卡兒遠(yuǎn)一點，因為我是站在巨人們的肩膀上的緣故”。 巨人們 ? 開普勒的行星運動三定律和惠更斯向心加速度公式及胡克平方反比的猜測為牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力做了準(zhǔn)備；伽利略、笛卡兒、惠更斯等人對力學(xué)的研究為牛頓建立三定律及一些重大的推論做了準(zhǔn)備；牛頓創(chuàng)立的微積分就是在研究笛卡兒解析幾何時受到了啟發(fā)，斯涅耳和笛卡兒發(fā)現(xiàn)了光的折射定律，格里馬第發(fā)現(xiàn)了衍射現(xiàn)象和干涉現(xiàn)象，玻意耳、笛卡兒和胡克等人對物體的顏色理論都做了許多工作，這些為牛頓的光學(xué)理論作了準(zhǔn)備。上述各項成果極需給以總結(jié)，形成統(tǒng)一的科學(xué)體系，牛頓順應(yīng)形勢，完成了人類對自然科學(xué)的第一次大綜合。 牛頓個人的工作特點 ?1．重視實驗，從歸納入手，這是牛頓科學(xué)方法論的基礎(chǔ)。 ?2．牛頓善于思考，具有清晰的邏輯頭腦，對錯綜復(fù)雜的事物能夠抓住要害，看清本質(zhì)屬性。 ?3．牛頓有
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