(1.2)-講稿1-1-力學(xué)建立基礎(chǔ)

講稿講授內(nèi)容備注第4頁共4頁題：上一節(jié)學(xué)習(xí)力學(xué)的建立基礎(chǔ)，今天講授力學(xué)的建立過程一、伽利略（GalileoGalilei）的力學(xué)貢獻(xiàn)1.伽利略生平：1564年2月15日生于比薩。1581年遵從父命進(jìn)比薩大學(xué)學(xué)醫(yī)，但因熱衷于幾何學(xué)和靜力學(xué)而改學(xué)數(shù)1583年由比薩教堂吊燈擺動(dòng)發(fā)現(xiàn)擺的定律。1585年因家貧退學(xué)，仍奮力自學(xué)，翌年發(fā)明浮力天平。1588年受聘于比薩大學(xué)講授幾何學(xué)和天文學(xué)。1592年轉(zhuǎn)到帕多瓦大學(xué)任教。1633年初抱病赴羅馬受審，同年被判處終身監(jiān)禁。1637年雙目失明，仍堅(jiān)持和朋友、學(xué)生討論科學(xué)問題直至1642年1月8日病逝，享年78歲。2.貢獻(xiàn)：1）新的科學(xué)思想和科學(xué)研究方法初步觀察提出假設(shè)邏輯推理實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)形成理論1582年前后，他經(jīng)過長久的實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)學(xué)推算，得到了擺的等時(shí)性定律。接著在1585年因家庭經(jīng)濟(jì)困難輟學(xué)。離開比薩大學(xué)期間，他深入研究古希臘學(xué)者歐幾里得、阿基米德等人的著作。他根據(jù)杠桿原理和浮力原理寫出了第一篇題為《天平》的論文。不久又寫了論文《論重力》，第一次揭示了重力和重心的實(shí)質(zhì)并給出準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)表達(dá)式，因此聲名大振。與此同時(shí)，他對(duì)亞里士多德的許多觀點(diǎn)提出質(zhì)疑。2）物理學(xué)概念和原理的創(chuàng)新（1）運(yùn)動(dòng)的描述和分類方面先確切地表述了時(shí)間和空間的概念定義勻速運(yùn)動(dòng)和變速運(yùn)動(dòng)給出“速度”確切的含義，提出了瞬時(shí)速度的概念，擴(kuò)展了速度概念。（2）自由落體運(yùn)動(dòng)的描述提出并證明落體運(yùn)動(dòng)是勻加速運(yùn)動(dòng)。提出了“同一高度下落，等末速度假設(shè)”（3）研究了慣性運(yùn)動(dòng)伽利略認(rèn)為慣性運(yùn)動(dòng)只能是繞地球的圓周運(yùn)動(dòng)，使他的結(jié)論帶來局限性，沒有概括成普遍的自然規(guī)律。因此慣性定律的完成仍需歸功于牛頓。（4）拋物運(yùn)動(dòng)的研究伽利略用幾何方法證明了，一個(gè)平拋的物體可以分解為水平上的勻速運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，這是勻加速運(yùn)動(dòng)。這兩種運(yùn)動(dòng)同時(shí)存在于一個(gè)物體上，彼此互不干擾，合成一個(gè)運(yùn)動(dòng)，使物體沿一拋物線運(yùn)動(dòng)。這就是運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立進(jìn)行原理。（5）伽利略相對(duì)性原理描述了勻速直線運(yùn)動(dòng)的船艙里所觀察到的現(xiàn)象。指出在這樣的船艙里所觀察到的現(xiàn)象將同船靜止時(shí)完全一樣：人們跳向船尾不會(huì)比跳向船頭來得遠(yuǎn)；從掛著的水瓶中滴下的水滴仍會(huì)滴進(jìn)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(huì)向船尾集中，或者為趕上船的運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)，都不能判斷船究竟是在運(yùn)動(dòng)還是停止不動(dòng)的。這就是著名的伽利略相對(duì)性原理，這個(gè)原理的發(fā)現(xiàn)，是人類科學(xué)認(rèn)識(shí)史上的一個(gè)重大飛躍。3）幾種基本物理實(shí)驗(yàn)儀器的研制(1)浮力天平：利用浮力原理快速首飾中金銀含量比例的直讀儀器。(2)溫度計(jì)：伽利略首創(chuàng)的溫度計(jì)是一種開放式的液體溫度計(jì)，玻璃管內(nèi)盛有著色的水和酒精，液面與大氣相通。的主觀感覺。(3)望遠(yuǎn)鏡：可以觀察物體的正像。其倍率由3逐漸增大到33；不但指向星空，還可應(yīng)用于船艦要塞。4）徹底推翻亞里士多德的物質(zhì)觀5）科學(xué)革命的先驅(qū)，近代科學(xué)之父代表作：《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》（1632年）《關(guān)于力學(xué)和運(yùn)動(dòng)兩種新科學(xué)的談話》（1638年）二、牛頓所說的“巨人”1、巨人的貢獻(xiàn)（1）笛卡兒（公元1596—1650）法國數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家，與伽利略同時(shí)代。敘述了慣性定律，并特別強(qiáng)調(diào)了運(yùn)動(dòng)方向?qū)τ谂鲎矄栴}，他提出了七條規(guī)律。其機(jī)械宇宙觀，數(shù)學(xué)演繹方法和某些物理規(guī)律對(duì)后來都有較大影響。在哲學(xué)上，笛卡兒主張二元論(2)胡克：羅伯特·胡克（RobertHooke，1635—1703）生平：1635年7月18日生于英格蘭,父親是當(dāng)?shù)氐慕虆^(qū)牧師1653年進(jìn)入牛津大學(xué)學(xué)習(xí)。英國的物理學(xué)家和天文學(xué)家。是法拉第以前最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。貢獻(xiàn)：1677—1683年任皇家學(xué)會(huì)秘書1665年出版《顯微圖集》，1676年在《論刀具切削》中提出固體彈性的胡克定律。1680年初在給牛頓的信中，提出了引力反比于距離平方的猜測（3）馬略特（EdmeMariotte,1602～1684）法國實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的奠基者之一。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(shí)，體積跟壓強(qiáng)成反比的結(jié)論，與玻意耳十四年前提出的結(jié)論相一致。（“玻意耳—馬略特”定律）主要著作有：《空氣性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)》、《熱和冷的實(shí)驗(yàn)》、《顏色性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)》、《水和其它液體的運(yùn)動(dòng)》等。（4）帕斯卡（BlaisePascal1623—1662）生平：1623年6月19日生于法國奧維涅省的克萊蒙費(fèi)朗，是家中唯一的男孩，沒有受過正規(guī)的學(xué)校教育。很小時(shí)就精通歐幾里得幾何，他自己獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)出歐幾里得的前32條定理，12歲獨(dú)自發(fā)現(xiàn)了“三角形的內(nèi)角和等于180度”是法國著名的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、哲學(xué)家和散文家貢獻(xiàn)：1642年到1644年發(fā)明加法器—計(jì)算器1646—1653年之間與費(fèi)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(qiáng)的“帕斯卡定律”。（5）玻意耳（Robertoyle1627—1691）生平：1627年2月25日生于愛爾蘭的利茲莫城的一個(gè)貴族家庭。貢獻(xiàn)：證明了空氣是有重量的物質(zhì)研究了壓強(qiáng)對(duì)水的沸點(diǎn)的影響研究了空氣的傳聲作用、比重及折射率等1662年通過實(shí)驗(yàn)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(shí)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)。（6）惠更斯(ChristiaanHuygens，1629—1695年)生平：1629年4月14日出生于海牙。13歲時(shí)曾自制一臺(tái)車床。1645～1647年在萊頓大學(xué)學(xué)習(xí)法律與數(shù)學(xué);1647～1649年轉(zhuǎn)入布雷達(dá)學(xué)院深造。1663年他被聘為英國皇家學(xué)會(huì)第一個(gè)外國會(huì)員，1666年剛成立的法國皇家科學(xué)院選他為院士。體弱多病，終生未婚。1695年7月8日在海牙逝世。貢獻(xiàn)：研究碰撞理論，擺和向心力。研究了離心力，引入了向心加速度概念。首先把幾何學(xué)帶進(jìn)了力學(xué)領(lǐng)域。1678年提出了光的波動(dòng)說。（7）萊布尼茲（GottfriendWilhelmvonLeibniz，1646～1716年）生平：1646年7月1日，生于德國萊比錫的一個(gè)書香之家1654年，8歲時(shí)，進(jìn)入尼古拉學(xué)校1661年，進(jìn)入萊比錫大學(xué)學(xué)習(xí)法律,1663年5月獲學(xué)士學(xué)位，1665年茨向萊比錫大學(xué)提交了博士論文《論身份》1667年2月，阿爾特多夫大學(xué)授予他法學(xué)博士學(xué)位，還聘請(qǐng)他為法學(xué)教授。1667年，萊布尼茨登上了政治舞臺(tái)1672年，萊布尼茨作為一名外交官出使巴黎1673年1月與英國學(xué)術(shù)界知名學(xué)者建立了聯(lián)系。1673年3月即被推薦為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。1700年2月，他還被選為法國科學(xué)院院士。至此，當(dāng)時(shí)全世界的四大科學(xué)院：英國皇家學(xué)會(huì)、法國科學(xué)院、羅馬科學(xué)與數(shù)學(xué)科學(xué)院、柏林科學(xué)院都以萊布尼次作為核心成員。貢獻(xiàn)：1673—1676年間也發(fā)表了微積分思想的論著。1679年前就發(fā)明了二進(jìn)制算術(shù)曾討論過負(fù)數(shù)和復(fù)數(shù)的性質(zhì)并首先引入了行列式的概念還創(chuàng)立了符號(hào)邏輯學(xué)的基本概念1673年制造了一個(gè)能進(jìn)行加、減、乘、除及開方運(yùn)算的計(jì)算機(jī)。1671年證明了動(dòng)量不能作為運(yùn)動(dòng)的度量單位，引入動(dòng)能概念，第一次認(rèn)為動(dòng)能守恒是一個(gè)普通的物理原理。他又充分地證明了“永動(dòng)機(jī)是不可能”的觀點(diǎn)他也反對(duì)牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀他利用微積分中的求極值方法，推導(dǎo)出了折射定律2、牛頓與巨人的關(guān)系3、特點(diǎn)：1）科學(xué)團(tuán)體的出現(xiàn)1662年國王查理二世正式批準(zhǔn)成立“促進(jìn)自然知識(shí)為宗旨