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文档简介
古代物理西方6、露凝无游氛,天高风景澈。7、翩翩新来燕,双双入我庐,先巢故尚在,相将还旧居。8、吁嗟身后名,于我若浮烟。9、陶渊明(约365年—427年),字元亮,(又一说名潜,字渊明)号五柳先生,私谥“靖节”,东晋末期南朝宋初期诗人、文学家、辞赋家、散文家。汉族,东晋浔阳柴桑人(今江西九江)。曾做过几年小官,后辞官回家,从此隐居,田园生活是陶渊明诗的主要题材,相关作品有《饮酒》、《归园田居》、《桃花源记》、《五柳先生传》、《归去来兮辞》等。10、倚南窗以寄傲,审容膝之易安。古代物理西方古代物理西方6、露凝无游氛,天高风景澈。7、翩翩新来燕,双双入我庐,先巢故尚在,相将还旧居。8、吁嗟身后名,于我若浮烟。9、陶渊明(约365年—427年),字元亮,(又一说名潜,字渊明)号五柳先生,私谥“靖节”,东晋末期南朝宋初期诗人、文学家、辞赋家、散文家。汉族,东晋浔阳柴桑人(今江西九江)。曾做过几年小官,后辞官回家,从此隐居,田园生活是陶渊明诗的主要题材,相关作品有《饮酒》、《归园田居》、《桃花源记》、《五柳先生传》、《归去来兮辞》等。10、倚南窗以寄傲,审容膝之易安。启明之光:二.古希腊时期的物理进展一古希腊时期:前8世纪--4世纪
二中世纪:5—15世纪物理学的发展物理学的发展1.古代——古希腊亚里士多德《物理学》阿基米德(“力学之父“)杠杆定律浮力定律重心求法欧几里德反射定律几何光学化学作为一项基本学科,很大程度上决定了人类社会发展与进步的程度,以农药等为代表的现代化学技术为人类社会创造了巨大的社会财富,但同时也表现出了很多的问题,比如大气污染、全球变暖等,因此研究绿色化学便成为现代社会实现和谐可持续发展的重要途径,而绿色化学教学理念也逐渐成为高校化学教育中的重要理念。1高校绿色化学教育理念的重要性分析绿色化学,也称为环境友好化学,主要是指化学反应以原子经济性为基本原则,即在获取新物质的化学反应过程中,充分的利用了参与反应的原料原子,并以污染预防为重点,实现零污染零排放的化学科学。绿色化学不同于传统的环境保护,不是被动的去治理环境的污染,而是从化学角度主动的防止污染的产生,让污染消失在萌芽状态。绿色化学教学理念是化学教育的重要飞跃,而且随着社会的不断发展与进步,绿色化学在防治污染、保障人类健康等方面发挥了重要的功能,也成为现今绿色化学发展的重要内容。高校开展绿色化学教育是实现可持续教育的重要内容,也是高校的基本教学目标与教学任务[1],因此作为大学生,就必须具备绿色化学的基本理念,充分掌握绿色化学相关的基本知识,以推动人与自然的和谐发展以及社会的可持续进步,这是时代的要求,也是社会发展与人类进步的基本要求。由此可见,高校必须要充分实施绿色化学的基本教育教学理念,切实提高教师及学生的绿色环保意识,使教师与学生了解到绿色化学对人类生存环境及未来发展的重要性,将绿色化学的思想贯穿到整个化学教育的过程中,推动绿色化学教育理念与化学教学的有效融合,进而充分推动大学生环境保护意识的提高,促进社会的良性发展与进步。2绿色化学教学理念的实施绿色化学理念主要是针对天然无公害的化学反应而提出来的,化学教育主要包括理论与实践教育两方面内容,因此教师需要将绿色化学教育理念渗透到理论与实践教学环节中,重视对学生的绿色化学理念的渗透与引导,提高学生的绿色环境保护意识与社会责任感。首先,教师需要在理论教育教学中渗透绿色化学的基本教育理念。目前,在中国大部分高校所使用的化学教材中,绿色化学理念体现的都比较少,甚至在一些化学教材中根本没有绿色化学的体现。但由于教材的具体内容在特定的时期内是相对固定的,因此教师在教学过程中需要根据学科的发展而不断完善教学内容,对学生进行绿色化学教育[2]。这要求高校教师首先要充分掌握绿色化学的基本理念,在教学中不断对教材进行重组与更新,以体现绿色化学的基本教学理念,提高学生的社会责任感与环境保护意识。绿色化学的教学理念要求教师要用更加丰富的教学方法和更加现代的教学手段来体现教学内容的重要性,将绿色教育与现代教育的方式融入到实际的课堂教学中,充分利用多媒体技术,收集尽可能多的资料,展现教学的丰富性与活跃性。同时教师还需要向学生充分展现绿色化学教学理念下的绿色化学实验教学与理论教学,讲解绿色能源与绿色化学工艺等,以在潜移默化中提高学生的绿色化学意识。其次,教师需要在实验教育教学中渗透绿色化学的基本教育理念。第一,教师可以在实验过程中采用微量化的实验来节省资源的利用。微量化实验是近些年来出现并频繁使用的新的化学实验方法,其主要目的在于降低化学实验的废液处理,以有效改善化学实验室内的空气与环境质量。微量化实验是采用尽可能少的试剂来获取相应的化学信息,减少中间生成物的转移,进而降低试剂在器皿上的附着量。微量化实验能够在很大程度上节约实验药品,减少污染,符合绿色化学的基本教育理念,因此应当大力提倡。高校应充分利用化学实验基本条件,在保证化学实验质量的前提下,采用微量化实验,这样一方面能够达到实验的效果,另外还节省了资源,减少了污染,同时也提高了大学生的环保意识与绿色化学意识。第二,教师尽可能的采用封闭式的实验,以实现实验过程的零排放。在化学实验中,有毒气体的排放是不可避免的,传统化学实验要求在通风橱内进行,但很多有毒气体还是会排放道空气中,进而影响空气质量。绿色化学理念强调将有毒气体实验放在密闭的空间中进行,使系统中产生出一种能够吸收有毒气体的元素,进而实现有毒气体的零排放。这要求教师对实验方法、仪器、技术等进行新的设计,实现循环性实验,一方面防止有毒气体进入空气中;另一方面还能最大限度的节约药品,缩短实验时间。因此,在化学实验教学过程中,教师可以与学生合作,设计出回收及提取再利用的实验,达到药品与资源的循环利用,突出绿色化学教学理念的优越性。第三,教师需要重视对三废的处理,以降低污染程度。绿色化学教学理念的本质属性表现在对污染的阻止方面,因此,在实验过程中,应该充分利用化学处理方法,对实验室三废进行回收再利用,突出绿色化学的基本教学理念。高校教师在教学过程中,充分重视对三废的处理,是绿色化学理念的重要表现,因此教师需要将这种理念渗透给学生,培养学生良好的实验习惯,进而提升学生的绿色化学理念,改变学生随意排放的陋习,实现实验室废弃物的循环再利用,将污染降低到最低程度。第四,教师要积极采用多媒体教学技术,实现绿色化学教学。多媒体教学技术是化学实验课程摆脱传统实物课程的一个重要跨步,多媒体的应用与发展能够有效解决化学实验过程中的环境污染问题,多媒体技术能够将那些反应相对较慢且操作要求苛刻的实验,用更加生动的方式表现出来。另外一些有毒试剂的实验等,通过多媒体演示,还能避免有毒气体的排放,降低有毒气体对环境及人体的伤害,还能节约资源,提高课堂教学效率。因此教师需要尽可能多的采用多媒体教学,向学生渗透绿色化学教学理念。3结论综上所述,绿色化学教学理念作为社会发展与时代进步过程中必须要突出的一项基本教学理念,在高校化学教育教学过程中发挥着重要的作用。绿色化学一方面节约了实验材料与资源;另一方面也很好的保护了环境,因此,是一种高效的、科学的、先进的教学理念。高校教师应该在教学过程中认真的传授绿色化学基本内涵,将绿色化学的知识渗透到教学中,以提高学生的绿色环保意识,并为化学的发展做出自己的贡献。传统的小学数学教学往往是枯燥无味的,如果用多媒体创设情境,不仅能促发强烈的问题意识和探求动机,引发学生对所发现问题的思考与探究精神,而且可以“以境生情”,使学生对数学产生浓厚兴趣。一、创设情境要遵循认知规律多媒体创设情境的主要目的是为了沟通数学与生活的联系,引导学生从现实情境中抽象出数学模型。但是在实际生活中信息量虽然大,但对数学教学干扰较多。在课堂上,如果让学生过多地对课内外重点的知识内容等进行长时间的探讨,则是一种高耗低效的行为。笔者认为在教学中利用多媒体技术,要遵循学生认知规律,从学生熟悉的生活情境和感兴趣的事物出发,指导他们通过观察和操作掌握数学知识。如:在教学“平均分”这个概念时,可通过投影让学生把8个梨子分成两份,投影上会出现四种结果:一份是1个,另一份是7个;一份是2个,另一份是6个;一份是3个,另一份是5个;两份各是4个。然后引导学生观察讨论:第四种分法与前三种分法相比有什么不同?学生通过讨论知道第四种分法每份分得的个数“同样多”,从而引出了“平均分”的概念。这样把抽象的数学概念和形象的投影图片有机地结合起来,使概念具体化,使学生悟出“平均分”这一概念的本质特征――每份“同样多”,并形成数学概念。二、创设情境要紧密联系生活实际现实生活中蕴含着大量的数学问题,然而小学生关心、易于探究的往往是那些贴近他们日常生活的问题。从学生已有的生活经验出发,利用多媒体创设教学情境,可让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型并进行解释与应用的过程,使学生获得数学学习的自信心和兴趣,体会数学与自然、社会、人类生活的联系,让学生在自主探索中建构有价值的数学知识,获得情感、能力及知识的全面发展。因此,利用多媒体创设情境应更多地关注他们所关心的内容以及他们在生活中所获得的经验,这样才能促使儿童的经验数学化,让学生产生一种熟悉感、亲切感,从而调动学生学习的兴趣和参与学习的积极性。三、创设情境要有利于诱发问题意识心理学研究表明,保持问题意识是产生创新思维的条件,问题意识强,大脑就会处于高度的兴奋感状态。这种状态有利于创新思维的产生。而有效的数学情境能够让学生“触景生思”,诱发学生数学思维的积极性,引起他们更多的数学联想。因此,在利用多媒体进行课堂教学时,教师要讲究教学民主,创设问题情境,诱发学生的问题意识,能够提出问题,解决问题,进而使学生主动投入到数学学习中去。四、创设情境要着眼于培养数学思想现代课堂已从简单传递知识的过程变为多角度地激励学生主动思考和探究的过程。教师利用多媒体创设情境应充分发挥学生的主体作用,呈现一定的具有挑战性的背景材料来引发新的数学问题,激活学生的问题意识和探究欲望,引导学生发现问题的特征或内在规律,运用已有的知识、经验解决问题。同时为学生的禀赋和潜能的充分开发创造一种宽松的环境,诱使学生经历多种角度认识问题、多种形式表现问题、多种策略思考问题的活动,以发展其创新意识和生活实践能力。无论创设哪种情境培养哪种能力,都要注意在培养学生数学思想方面下功夫。实践证明:通过多媒体创设情境,可以帮助学生从被动接受知识转变为主动探索获取知识,促进学生的学习方式的真正转变。小学数学课堂教学如果能巧妙利用多媒体技术,科学合理创设教学情境,学生在鲜活生动情境的引导下积极主动的从事数学学习活动,在多媒体情境中激趣、诱思、悟理,小学生的数学思维和能力就会快速发展和提高。古代物理西方6、露凝无游氛,天高风景澈。古代物理西方古代物理1启明之光:二.古希腊时期的物理进展一古希腊时期:前8世纪--4世纪
二中世纪:5—15世纪物理学的发展启明之光:二.古希腊时期2古代物理西方课件3古代物理西方课件4古代物理西方课件5古代物理西方课件6一元素论
①城邦时期:米利都学派创始人泰勒斯认为万物本原是水,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消灭,惟独水是常存的。其学生阿那克西曼德,认为世界的本原不可能是水,他认为万物的本原必须在宇宙的斗争中保持中立,应是无任何规定性的“无限者”;阿那克西曼德的学生阿那克西米尼,则将万物的本原看作是“气”,认为大陆并无固体支撑,象一片树叶漂浮在空气中,就象天上的星球一样。
赫拉克利特(一城邦邦主)认为是“火”,他指出:“世界对于一切存在的物都是一样的,它的过去、现在、未来永远是一团永恒的火,在一定的分寸上燃烧,在一定的分寸上熄灭。”世界没有开端,没有终结,处于永恒的运动变化中。同一事物中对立的两个方面的斗争产生了万物。一元素论
①城邦时期:米利都学派创始人泰勒斯认为万物本原是7恩培多克勒:西西里岛的一位王子,因不愿接受王位而到处游学,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的本原,并提出“四根说”,即土、水、气、火四种元素,它们依次为固体、液体、气体,火则代表颜色和温度。②亚历山大时期:进入公元前4世纪,希腊战争不断,直到亚历山大统一帝国。这时古希腊学派林立的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。亚里士多德在总结前人研究的基础上,提出:地上万物由轻重不同的土、水、气、火四种元素组成,月层以上的天体由以太组成,而元素又由冷、热、干、湿这四种更基本的基质构成。湿和冷组合成水,湿和热组合成气,干与冷组合成土,干与热组合成火。恩培多克勒:西西里岛的一位王子,因不愿接受王位而到处游学8二数的和谐思想
创始人:毕达哥拉斯(约前584-前497)。认为世界是一个超感性世界,是一个“数”的世界。数是万物本原,有了一个一个的数,才有了几何上的点,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。
将数赋予一定的意义:1代表同一,是普遍的,由1产生2,产生出各种数;2代表意见,是1的对立物;3是实在和圆满,所有一切都有3决定;4是正义;10是灵魂与理性;10=1+2+3+4,包含了数的全部本性。10是最完美的数字,认为天上应该有10个天体(当时已知道9个),10个天体之间应存在一定的“和谐”关系等等。认为圆形和球形是最完美的图形,所以天体的形状是球形的;二数的和谐思想9
由于注重数的比例关系,发现了数学上的毕达哥拉斯定理(勾股定理)与音乐上的五度相生律。认为世界上的一切现象和规律都服从“数的和谐”,这种“数的和谐”表现为数学上的简单性、对称性与和谐性。
毕达哥拉斯学派对数的尊崇形成了对数的神秘主义,但他们对“数的和谐”的追求,却形成了理性的数学传统。对后来自然科学的孕育、形成和发展产生了巨大作用。“数的和谐”成为后来以至今天科学研究的一个重要指导原则。由“数的和谐”发展为“宇宙的和谐”的观念成为历代科学家的指导思想与科学方法。由于注重数的比例关系,发现了数学上的毕达哥拉斯定理(10三原子论
创始人:米利都学派的留基伯和其学生德谟克利特。接受了毕达哥拉斯的超感性世界的认识,但不接受“数”的本原观点。他将微观的几何点同“存在”结合起来,认为“存在”是不可分的、不变的、球形的。并将“存在”取名为“原子”。其原子论大致要点有七条:略。原子论在希腊并未受到应有的重视,但雅典的伊壁鸠鲁(Epicurus,前341-前270)还是发展了这一学说:原子本身不仅有形状上的差别,还有大小和重量的不同,原子在虚空中以同样的速度运动着,只要不遇到任何阻抗。但是,由于原子内部的原因,原子在运动中会发生偏斜,由于这种偏斜使原子产生涡旋运动。
罗马科学家卢克莱修(Lucretius,约前95-前55)也继承和传播了原子论。到17世纪,法国科学家伽桑狄(PietteGassendi,1592-1655)重新发现和传播了原子论。他们的研究与传播对道尔顿建立科学的原子论作了必要的准备和中介。三原子论到17世纪,法国科学家伽桑狄(Piette11第二节古希腊时期对宇宙的认识1.米利都学派
泰勒斯认为地象一个圆盘或圆筒浮在水面上,其学生阿那克西曼德认为宇宙是一大圆球,地处于球中央,形状也是圆盘或圆筒形,地静止不动。2.毕达哥拉斯学派毕达哥拉斯学派用“数的和谐”来建立关于宇宙的理论。认为天体的形状是球形,天上应该有10个天体,当中是中心火团,10个天体围绕中心火团做同心圆周运动,恒星紧系在天的最高圆顶。10个天体到中心火团之间的距离同音阶之间的音程具有同样的比例关系,以保证“星球的和谐”,奏出“天体的音乐”。天体必须作均匀的圆周运动的假设,一直控制着天文学的发展,直到开普勒为止。第二节古希腊时期对宇宙的认识2.毕达哥拉斯学派123.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美的追求。他认为,天体必须沿着完美的圆形轨道作均匀有序的运动,或者沿着复合的圆周运动。他提出:有没有任何一种假说能把行星运动在外表上的无序转化为有序、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模型:欧多克索假设了26个同心球,亚里士多德发展到56个,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。3.柏拉图学派134.地心说古希腊后期的阿波罗尼(约前247—前205)为了克服同心球层模型的困难,提出了“本轮—均轮”结构模型:行星沿着本轮做圆周运动,本轮的中心又沿着在以地球为中心的均轮上做圆周运动。之后的希帕克斯又发展了偏心轮和本轮—均轮体系。直到托勒密(约90—168)进一步发展了地心说宇宙结构:他用80个轮来解释天体的运动,与实测数据符合的较好。后来被宗教利用来宣传教义,流行了1400多年。5.太阳中心说阿里斯塔克(约前310—前230)提出了与众不同的见解:太阳是宇宙的中心,地球和行星都围绕太阳运转,地球每年绕太阳转一周,又每天自转一周。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。可惜他的看法不为当时人们的理解,其思想也就被淹没了。4.地心说5.太阳中心说14第三节古希腊的物理学知识
古希腊的物理知识主要集中在力学和光学两个方面。力学主要有亚里士多德的动力学思想和阿基米德的静力学。一力学知识1.亚里士多德的力学研究
①关于空间:他认为空间即意味着不动。并提出了空间位置的相对性,如“同一位置可以是右也可以是左,可以是上,也可以是下。”但他认为宇宙有限和天球以外是空虚的。②关于时间:他认为时间就是描述运动的数。他说“时间是使运动成为可以记数的东西”“我们不仅用时间计量运动,也用运动计量时间,因为他们是相互确定的”。他认为时间不同于运动,运动有快有慢,而时间的流失则是均匀的。第三节古希腊的物理学知识一力学知识15③关于运动:他认为运动就是变化,并将自然界的运动分为自然运动和强迫运动。
自然运动是指由于物体在“内在目的”的支配下寻找其“天然位置”的运动,与物质所含元素有关,如重物的垂直下落和轻物竖直上升。含土元素的重物的天然位置在地心,由火元素构成的轻物的天然位置在天空等。物体越重,下落就越快;物体越轻,上升就越快。
强迫运动指借助外力进行的运动,撤去外力,运动停止。物体的运动速度与施加的外力成正比,与在介质中受到的阻力成反比。
对抛体运动的解释:自然界害怕虚空,填补空虚推动物体.
对自由落体速度越来越快的解释:物体越接近其天然位置,其奔向倾向就越强;上方空气柱的重量越来越重等。④意义:亚里士多德能够摆脱神的意志,并能形成一套自圆其说的体系,在当时是有非常重要意义的。在科学史上,他是一个重要的开拓者,尽管其许多观点是错误的,但其历史作用不可否定。③关于运动:他认为运动就是变化,并将自然界的运动分为自然运16亚里士多德玩的是玄乎的哲学,实际上属于自然科学家。他毕生致力于更多的是物理学基础研究。亚里士多德——西方自然科学家的始祖亚里士多德玩的是玄乎的哲学,实际上属于自然科学家。他毕生致力17亚里士多德对荷马的脑袋作冥想亚里士多德对荷马的脑袋作冥想18他的名著《物理学》总结了若干观察到的事实和实际的经验。比如认识到声音由空气运动产生,并发现管长一倍,振动周期长一倍的规律。又如把万物看成是由四种元素——土、水、空气及火组成,四种元素各有其自然位置,任何物体都有返回其自然位置而运动的性质。古代物理西方课件192.阿基米德(前287—前212)
古希腊最著名的物理学家,数学和力学大师。后人称其为“物理学之父”。著有《论平面的平衡》《论浮体》,其数学研究在欧几里德之后达到那个时代的顶点。
1)杠杆原理:用了7条假设,论证表述了15个命题。
2)浮力定理(阿基米德定理);
3)证明了正圆柱内切球体的体积与该圆柱体积之比
为2:3;他采用了两种方法:
①实际制作了两个材料相同的模型,称其重量;
②从数学上推导论证。
4)提出了重心的概念和物体重心的求法;
5)计算了π的数值在3又10/71和3又1/7之间;
6)发明了滑轮组;
7)发明了阿基米德螺旋提水器等。2.阿基米德(前287—前212)
古希腊最著名的20启明之光:二.古希腊时期的物理进展阿基米德像传: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组成一面聚光镜烧战船上的帆,浸了油的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米外的木堆。启明之光:二.古希腊时期21启明之光:二.古希腊时期的物理进展2)发明的滑轮组:应国王要求,利用机械装置将一艘巨轮拖动。这一机械装置即是他发明的滑轮组。4)鉴定王冠:传阿基米德在洗澡时发现了鉴定王冠的纯金成分的方法,并在国王和大臣面前进行了表演:他先把一块与王冠重量相等的纯金放进一个盛水的容器中,称出溢出水的重量,接着再对王冠重复上述过程,发现溢出的水比前者多,从而说明王冠里掺进了比金轻(密度小)的金属。另一种说法是:用等重的金块、银块和王冠,分别称出它们在水中的重量,算出它们在水中减少的量,即可断定王冠是否掺了假。3)豪言:传阿基米德在叙拉古的王宫曾以这样的豪言评价杠杆的作用:“给我一个支点,我可以撬动地球”。启明之光:二.古希腊时期22意义:阿基米德的力学研究方法具有“一般”的意义。阿基米德不仅提出了著名的浮力定律和杠杆原理,他在得出这两个原理的过程中所采用的公理化方法(将实验和数学推理结合起来)也成为近代甚至现代物理学研究的重要方法之一。杠杆实验图意义:阿基米德的力学研究方法具有“一般”的意义。阿基米德不仅23阿基米德洗澡的故事阿基米德洗澡的故事24阿基米德其他的故事阿基米德螺旋抽水机阿基米德大胜罗马舰队阿基米德其他的故事阿基米德螺旋抽水机阿基米德大胜罗马舰队25阿基米德其他的成就(阿基米德在撑起地球!)阿基米德其他的成就(阿基米德在撑起地球!)26阿基米德其他的成就(阿基米德墓碑上的图形)阿基米德的墓碑上,由敌军将领马拉赛斯刻上了一个图形。如下图,一个圆柱的底面直径与其高度相等,也与圆锥的高度和圆球的直径相等,它们的体积关系非常有趣,是圆锥:圆球:圆柱=1:2:3。
阿基米德其他的成就(阿基米德墓碑上的图形)阿基米德的墓碑上,27欧几里德(约前330—前275)建立的优美的几何演绎体系,是古代数学乃至整个数学史上的最伟大成果之一。他将几何学引入到光学研究,将光学看作是几何学的一个分支,著有《反射光学》,确认光的直进性,并建立了光的反射定律。确定了凹面镜的聚焦点在球心或在球心与球面之间。但他却认为视觉的产生是从人眼睛发射出的光线被物反射回来的结果。希隆(前150—前100):用光程最短原理论证了光的反射定律。应用:①著名天文学家阿里斯塔克(约前310—230):测量日地距离和月地距离之比;
②埃拉多塞(约前270—前196)测量地球周长等。二光学知识欧几里德(约前330—前275)建立的优美的几何演绎体系,是281.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,日月地构成直角三角形:日-地间的直线为斜边,日-月和月-地间的直线均为直角边,他测得月-地边和日-地边之间的夹角,进而得出日-地间的距离为月-地间的距离的20倍(实际为400倍)。在月蚀时,地球的影子投射到月球上,阿里斯塔克根据这个影子的大小,计算出月亮的大小(因为已知月-地距离),得出月亮直径约为地球直径的一半(实际为1/4),而太阳直径约为地球直径的10倍(实际为100倍)。在阿里斯塔克的计算中,测量问题未能解决的很好,所以其数据误差很大,但其研究方法是正确的,惊人的。1.阿里斯塔克测量日地距离和月地距离之比:292.埃拉多塞(公元前270-公元前196):用三尺长的竹竿测地球周长。埃及的尼罗河旁有两个城市赛恩和亚历山大,由于已修路,联系比较便利。在塞恩有一口很深的井,夏至那天,阳光会照到井底,而阳光同时在亚历山大对竹竿将有一个投影,我们可测出θ角,根据几何关系可知,∠AOS=θ,OS=0A为地球半径,则:启明之光:二.古希腊时期的物理进展2.埃拉多塞(公元前270-公元前196):用三尺长的竹竿测30折算出的地球周长与当今的计算值相差仅几百公里。启明之光:二.古希腊时期的物理进展1stadia=158.5米L≈39000千米现在测量数据约为40000千米阳光在埃及:SOA:亚历山大S:赛恩A折算出的地球周长与当今的计算值相差仅几百公里。启明之31第四节中世纪的物理学知识一阿拉伯人的物理成就
1.阿勒—哈增(965—1038)著有《光学全书》:研究了眼睛的结构,如“网膜”、“角膜”、“玻璃状体”、“前房液”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;认为光的入射线、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;正确解释了太阳、月亮在地平线附近看起来较大的原因。第四节中世纪的物理学知识一阿拉伯人的物理成就322.阿勒•哈兹尼(12世纪人)著有《智慧秤的故事》:由一根带有5个秤盘的杆秤,可以测量空气中和水中物体的重量,从而编出比重表;发现了水的比重随温度的不同而不同;发现空气有重量,因而阿基米德定律在空气中也适用;指出大气的密度与高度有关;提出物质的量与重量不同,两者成正比关系;他还用路程与时间之比表示速度。二欧洲人的研究工作阿拉伯在8-9世纪开始大量翻译希腊的经典著作。从10世纪中叶开始,欧洲一些学者,将阿拉伯文的书翻译成拉丁文。到12世纪,翻译活动形成了更高的浪潮。这种翻译活动为后来的文艺复兴和科学革命准备了学术上的重要条件。另一重要事件是大学的建立。12世纪,在欧洲建立了牛津大学、巴黎大学和波伦亚大学;后来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的学院,这些学院对中世纪晚期学术发展发挥了重要作用。2.阿勒•哈兹尼(12世纪人)著有《智慧秤的故事》:二欧洲331.罗吉尔•培根(约1214--1294)的研究
英国人,是13世纪杰出的科学家。大胆同迷信、反动教会作斗争,是近代自然科学的先驱。他提倡:②重视对数学的研究实验方法和数学方法相结合是近代物理学产生的重要支柱。这种方法在西方始于阿基米德,经培根提到原则的高度,预示着近代科学即将诞生。①倡导实验方法研究自然他是当时唯一旗帜鲜明地主张科学实验的人。通过实验培根发现了火药的成分;发明了暗室;用光线在雨滴中的折射解释了虹的成因;提出用平凸透镜制成望远镜的设想;研究过蒸汽的作用,并预言可以造出不用人力浆的航船,不用马拉的自动行驶的车,以及能在天上飞行的装置等。1.罗吉尔•培根(约1214--1294)的研究②重视对数342.冲力说
6世纪时的斐劳波诺斯在注释希腊著作时,曾批评了亚里士多德的空气动力说,同时提出“无形注入的力”。他否认天体的运动是神灵推动的,而是上帝在初始时就赋予天体的一种力。靠着这种力来维持天体的运动,这种力是永恒的。
14世纪牛津大学的威廉和巴黎大学校长布里丹又发展了“无形力”思想,提出“冲力”概念,并认为冲力的大小与物体的密度、体积、速度成正比。这正是冲量的初步概念。培根的思想远远超过了他的时代,并写了很多著作。由于培根的科学思想为当时的教会所不容,在教会的严格监视下,培根在巴黎寺院里生活了10年,后来又被关进监狱14年之久,出狱后两年便与世长辞。他的主要著作《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的形式保留下来。
2.冲力说
6世纪时的斐劳波诺斯在注释希腊著353.运动学的研究
在分析落体运动时,布里丹等和其他学者一样,也认为重量是运动变化的第一原因。重力可使物体下落,同时也产生冲力的累积和增加;这种连续的增加,导致物体速度的持续增加。
14世纪早期,在牛津大学的梅顿学院,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(后来伽利略直接利用了这些定义)。提出了平均速度定理: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。如果同一物体在同一时间间隔内用等于它的匀加速时间间隔的中点的瞬时速度作匀速运动,它将通过相等的距离。这是中世纪物理学研究的最重要成果之一。3.运动学的研究36
1350年前后,巴黎的尼古拉•奥雷斯姆在《论性质的构形》中对平均速度定理给出了最完美的证明:S∆ABC=SABGF
AB轴表示时间,AC轴表示速度奥雷斯姆的证明在14—15世纪的欧洲广为人知。这对以后伽利略关于运动的研究应有深刻影响。另外,萨可森的艾尔波特也曾指出,两个大小不同因而重量不同的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的研究打下了基础。
总之,中世纪晚期的物理学研究已取得了很大的进步,并且为近代物理学的建立创造了一定条件。
1350年前后,巴黎的尼古拉•奥雷斯姆37启明之光:三.古印度、巴比伦和阿拉伯的贡献古印度天文台4.古印度、巴比伦和阿拉伯在天文学、数学方面的贡献:
据载,古印度发现了十进制记数法,经阿拉伯传到欧洲,逐步演变为当今的“阿拉伯记数”。在祖冲之之后1000年,阿拉伯数学家求得圆周率π,准确到小数点之后17位。启明之光:三.古印度、巴比38一.古代物理学的特点第五节.亚里士多德的物理学二.亚里士多德的物理学一.古代物理学的特点第五节.亚里士多德的物理学二.亚里士多39亚里士多德的物理学:一.古代物理学的特点1.物理现象虽被发现和记录下来,但未形成系统的理论。2.受神学的支配很强。3.天才的臆测建立在笼统的直觉观察之中。一.古代物理学的特点亚里士多德的物理学:一.40二.亚里士多德的物理学1.亚里士多德(希腊,约公元前384-公元前322):出生于希腊北部的一个城邦,靠近马其顿,据说是马其顿国王私人医生的儿子,18岁进入柏拉图学园,并在此学习和工作了20年之久。柏拉图死后,亚里士多德离开了学园,不久到了马其顿,任宫廷教师,约在公元前342年,他成为王子亚力山大的私人教师。公元前335年,又回到雅典,创办了吕克昂学园。亚里士多德的研究很广泛,建立了一个庞大的理论体系,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,据说上千卷。在科学领域里起着奠基性的作用。亚里士多德的物理学:二.亚里士多德的物理学二.亚里士多德的物理学亚里士多德的物412.主要观点1)提出物理学名称的第一人,强调科学分类。2)若物体不受力,运动即停止。力是运动的原因。3)物体越重,下落速度应该越大。4)地球是宇宙的中心,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,后来发展为经院哲学,成为自然科学的障碍。亚里士多德的物理学:二.亚里士多德的物理学经院哲学:
西欧中世纪主要哲学思想的总称。因产生于天主教的学院,故称经院哲学。主张理性服从信仰,目的在于论证基督教的教条,维护教会和封建主的统治。主要代表为托马斯·阿奎那。宣扬科学的根本目的在于适应神学。2.主要观点亚里士多德的物理423.被利用亚氏的某些观点符合封建与宗教统治者的利益,统治集团将其抬到吓人的高度。亚里士多德的物理学:二.亚里士多德的物理学僧侣主义扼杀了亚里士多德学说中活的东西,而使僵死的东西永世长存。——列宁3.被利用亚里士多德的物理学4351、天下之事常成于困约,而败于奢靡。——陆游
52、生命不等于是呼吸,生命是活动。——卢梭
53、伟大的事业,需要决心,能力,组织和责任感。——易卜生
54、唯书籍不朽。——乔特
55、为中华之崛起而读书。——周恩来谢谢!51、天下之事常成于困约,而败于奢靡。——陆游
52、44古代物理西方6、露凝无游氛,天高风景澈。7、翩翩新来燕,双双入我庐,先巢故尚在,相将还旧居。8、吁嗟身后名,于我若浮烟。9、陶渊明(约365年—427年),字元亮,(又一说名潜,字渊明)号五柳先生,私谥“靖节”,东晋末期南朝宋初期诗人、文学家、辞赋家、散文家。汉族,东晋浔阳柴桑人(今江西九江)。曾做过几年小官,后辞官回家,从此隐居,田园生活是陶渊明诗的主要题材,相关作品有《饮酒》、《归园田居》、《桃花源记》、《五柳先生传》、《归去来兮辞》等。10、倚南窗以寄傲,审容膝之易安。古代物理西方古代物理西方6、露凝无游氛,天高风景澈。7、翩翩新来燕,双双入我庐,先巢故尚在,相将还旧居。8、吁嗟身后名,于我若浮烟。9、陶渊明(约365年—427年),字元亮,(又一说名潜,字渊明)号五柳先生,私谥“靖节”,东晋末期南朝宋初期诗人、文学家、辞赋家、散文家。汉族,东晋浔阳柴桑人(今江西九江)。曾做过几年小官,后辞官回家,从此隐居,田园生活是陶渊明诗的主要题材,相关作品有《饮酒》、《归园田居》、《桃花源记》、《五柳先生传》、《归去来兮辞》等。10、倚南窗以寄傲,审容膝之易安。启明之光:二.古希腊时期的物理进展一古希腊时期:前8世纪--4世纪
二中世纪:5—15世纪物理学的发展物理学的发展1.古代——古希腊亚里士多德《物理学》阿基米德(“力学之父“)杠杆定律浮力定律重心求法欧几里德反射定律几何光学化学作为一项基本学科,很大程度上决定了人类社会发展与进步的程度,以农药等为代表的现代化学技术为人类社会创造了巨大的社会财富,但同时也表现出了很多的问题,比如大气污染、全球变暖等,因此研究绿色化学便成为现代社会实现和谐可持续发展的重要途径,而绿色化学教学理念也逐渐成为高校化学教育中的重要理念。1高校绿色化学教育理念的重要性分析绿色化学,也称为环境友好化学,主要是指化学反应以原子经济性为基本原则,即在获取新物质的化学反应过程中,充分的利用了参与反应的原料原子,并以污染预防为重点,实现零污染零排放的化学科学。绿色化学不同于传统的环境保护,不是被动的去治理环境的污染,而是从化学角度主动的防止污染的产生,让污染消失在萌芽状态。绿色化学教学理念是化学教育的重要飞跃,而且随着社会的不断发展与进步,绿色化学在防治污染、保障人类健康等方面发挥了重要的功能,也成为现今绿色化学发展的重要内容。高校开展绿色化学教育是实现可持续教育的重要内容,也是高校的基本教学目标与教学任务[1],因此作为大学生,就必须具备绿色化学的基本理念,充分掌握绿色化学相关的基本知识,以推动人与自然的和谐发展以及社会的可持续进步,这是时代的要求,也是社会发展与人类进步的基本要求。由此可见,高校必须要充分实施绿色化学的基本教育教学理念,切实提高教师及学生的绿色环保意识,使教师与学生了解到绿色化学对人类生存环境及未来发展的重要性,将绿色化学的思想贯穿到整个化学教育的过程中,推动绿色化学教育理念与化学教学的有效融合,进而充分推动大学生环境保护意识的提高,促进社会的良性发展与进步。2绿色化学教学理念的实施绿色化学理念主要是针对天然无公害的化学反应而提出来的,化学教育主要包括理论与实践教育两方面内容,因此教师需要将绿色化学教育理念渗透到理论与实践教学环节中,重视对学生的绿色化学理念的渗透与引导,提高学生的绿色环境保护意识与社会责任感。首先,教师需要在理论教育教学中渗透绿色化学的基本教育理念。目前,在中国大部分高校所使用的化学教材中,绿色化学理念体现的都比较少,甚至在一些化学教材中根本没有绿色化学的体现。但由于教材的具体内容在特定的时期内是相对固定的,因此教师在教学过程中需要根据学科的发展而不断完善教学内容,对学生进行绿色化学教育[2]。这要求高校教师首先要充分掌握绿色化学的基本理念,在教学中不断对教材进行重组与更新,以体现绿色化学的基本教学理念,提高学生的社会责任感与环境保护意识。绿色化学的教学理念要求教师要用更加丰富的教学方法和更加现代的教学手段来体现教学内容的重要性,将绿色教育与现代教育的方式融入到实际的课堂教学中,充分利用多媒体技术,收集尽可能多的资料,展现教学的丰富性与活跃性。同时教师还需要向学生充分展现绿色化学教学理念下的绿色化学实验教学与理论教学,讲解绿色能源与绿色化学工艺等,以在潜移默化中提高学生的绿色化学意识。其次,教师需要在实验教育教学中渗透绿色化学的基本教育理念。第一,教师可以在实验过程中采用微量化的实验来节省资源的利用。微量化实验是近些年来出现并频繁使用的新的化学实验方法,其主要目的在于降低化学实验的废液处理,以有效改善化学实验室内的空气与环境质量。微量化实验是采用尽可能少的试剂来获取相应的化学信息,减少中间生成物的转移,进而降低试剂在器皿上的附着量。微量化实验能够在很大程度上节约实验药品,减少污染,符合绿色化学的基本教育理念,因此应当大力提倡。高校应充分利用化学实验基本条件,在保证化学实验质量的前提下,采用微量化实验,这样一方面能够达到实验的效果,另外还节省了资源,减少了污染,同时也提高了大学生的环保意识与绿色化学意识。第二,教师尽可能的采用封闭式的实验,以实现实验过程的零排放。在化学实验中,有毒气体的排放是不可避免的,传统化学实验要求在通风橱内进行,但很多有毒气体还是会排放道空气中,进而影响空气质量。绿色化学理念强调将有毒气体实验放在密闭的空间中进行,使系统中产生出一种能够吸收有毒气体的元素,进而实现有毒气体的零排放。这要求教师对实验方法、仪器、技术等进行新的设计,实现循环性实验,一方面防止有毒气体进入空气中;另一方面还能最大限度的节约药品,缩短实验时间。因此,在化学实验教学过程中,教师可以与学生合作,设计出回收及提取再利用的实验,达到药品与资源的循环利用,突出绿色化学教学理念的优越性。第三,教师需要重视对三废的处理,以降低污染程度。绿色化学教学理念的本质属性表现在对污染的阻止方面,因此,在实验过程中,应该充分利用化学处理方法,对实验室三废进行回收再利用,突出绿色化学的基本教学理念。高校教师在教学过程中,充分重视对三废的处理,是绿色化学理念的重要表现,因此教师需要将这种理念渗透给学生,培养学生良好的实验习惯,进而提升学生的绿色化学理念,改变学生随意排放的陋习,实现实验室废弃物的循环再利用,将污染降低到最低程度。第四,教师要积极采用多媒体教学技术,实现绿色化学教学。多媒体教学技术是化学实验课程摆脱传统实物课程的一个重要跨步,多媒体的应用与发展能够有效解决化学实验过程中的环境污染问题,多媒体技术能够将那些反应相对较慢且操作要求苛刻的实验,用更加生动的方式表现出来。另外一些有毒试剂的实验等,通过多媒体演示,还能避免有毒气体的排放,降低有毒气体对环境及人体的伤害,还能节约资源,提高课堂教学效率。因此教师需要尽可能多的采用多媒体教学,向学生渗透绿色化学教学理念。3结论综上所述,绿色化学教学理念作为社会发展与时代进步过程中必须要突出的一项基本教学理念,在高校化学教育教学过程中发挥着重要的作用。绿色化学一方面节约了实验材料与资源;另一方面也很好的保护了环境,因此,是一种高效的、科学的、先进的教学理念。高校教师应该在教学过程中认真的传授绿色化学基本内涵,将绿色化学的知识渗透到教学中,以提高学生的绿色环保意识,并为化学的发展做出自己的贡献。传统的小学数学教学往往是枯燥无味的,如果用多媒体创设情境,不仅能促发强烈的问题意识和探求动机,引发学生对所发现问题的思考与探究精神,而且可以“以境生情”,使学生对数学产生浓厚兴趣。一、创设情境要遵循认知规律多媒体创设情境的主要目的是为了沟通数学与生活的联系,引导学生从现实情境中抽象出数学模型。但是在实际生活中信息量虽然大,但对数学教学干扰较多。在课堂上,如果让学生过多地对课内外重点的知识内容等进行长时间的探讨,则是一种高耗低效的行为。笔者认为在教学中利用多媒体技术,要遵循学生认知规律,从学生熟悉的生活情境和感兴趣的事物出发,指导他们通过观察和操作掌握数学知识。如:在教学“平均分”这个概念时,可通过投影让学生把8个梨子分成两份,投影上会出现四种结果:一份是1个,另一份是7个;一份是2个,另一份是6个;一份是3个,另一份是5个;两份各是4个。然后引导学生观察讨论:第四种分法与前三种分法相比有什么不同?学生通过讨论知道第四种分法每份分得的个数“同样多”,从而引出了“平均分”的概念。这样把抽象的数学概念和形象的投影图片有机地结合起来,使概念具体化,使学生悟出“平均分”这一概念的本质特征――每份“同样多”,并形成数学概念。二、创设情境要紧密联系生活实际现实生活中蕴含着大量的数学问题,然而小学生关心、易于探究的往往是那些贴近他们日常生活的问题。从学生已有的生活经验出发,利用多媒体创设教学情境,可让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型并进行解释与应用的过程,使学生获得数学学习的自信心和兴趣,体会数学与自然、社会、人类生活的联系,让学生在自主探索中建构有价值的数学知识,获得情感、能力及知识的全面发展。因此,利用多媒体创设情境应更多地关注他们所关心的内容以及他们在生活中所获得的经验,这样才能促使儿童的经验数学化,让学生产生一种熟悉感、亲切感,从而调动学生学习的兴趣和参与学习的积极性。三、创设情境要有利于诱发问题意识心理学研究表明,保持问题意识是产生创新思维的条件,问题意识强,大脑就会处于高度的兴奋感状态。这种状态有利于创新思维的产生。而有效的数学情境能够让学生“触景生思”,诱发学生数学思维的积极性,引起他们更多的数学联想。因此,在利用多媒体进行课堂教学时,教师要讲究教学民主,创设问题情境,诱发学生的问题意识,能够提出问题,解决问题,进而使学生主动投入到数学学习中去。四、创设情境要着眼于培养数学思想现代课堂已从简单传递知识的过程变为多角度地激励学生主动思考和探究的过程。教师利用多媒体创设情境应充分发挥学生的主体作用,呈现一定的具有挑战性的背景材料来引发新的数学问题,激活学生的问题意识和探究欲望,引导学生发现问题的特征或内在规律,运用已有的知识、经验解决问题。同时为学生的禀赋和潜能的充分开发创造一种宽松的环境,诱使学生经历多种角度认识问题、多种形式表现问题、多种策略思考问题的活动,以发展其创新意识和生活实践能力。无论创设哪种情境培养哪种能力,都要注意在培养学生数学思想方面下功夫。实践证明:通过多媒体创设情境,可以帮助学生从被动接受知识转变为主动探索获取知识,促进学生的学习方式的真正转变。小学数学课堂教学如果能巧妙利用多媒体技术,科学合理创设教学情境,学生在鲜活生动情境的引导下积极主动的从事数学学习活动,在多媒体情境中激趣、诱思、悟理,小学生的数学思维和能力就会快速发展和提高。古代物理西方6、露凝无游氛,天高风景澈。古代物理西方古代物理45启明之光:二.古希腊时期的物理进展一古希腊时期:前8世纪--4世纪
二中世纪:5—15世纪物理学的发展启明之光:二.古希腊时期46古代物理西方课件47古代物理西方课件48古代物理西方课件49古代物理西方课件50一元素论
①城邦时期:米利都学派创始人泰勒斯认为万物本原是水,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消灭,惟独水是常存的。其学生阿那克西曼德,认为世界的本原不可能是水,他认为万物的本原必须在宇宙的斗争中保持中立,应是无任何规定性的“无限者”;阿那克西曼德的学生阿那克西米尼,则将万物的本原看作是“气”,认为大陆并无固体支撑,象一片树叶漂浮在空气中,就象天上的星球一样。
赫拉克利特(一城邦邦主)认为是“火”,他指出:“世界对于一切存在的物都是一样的,它的过去、现在、未来永远是一团永恒的火,在一定的分寸上燃烧,在一定的分寸上熄灭。”世界没有开端,没有终结,处于永恒的运动变化中。同一事物中对立的两个方面的斗争产生了万物。一元素论
①城邦时期:米利都学派创始人泰勒斯认为万物本原是51恩培多克勒:西西里岛的一位王子,因不愿接受王位而到处游学,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的本原,并提出“四根说”,即土、水、气、火四种元素,它们依次为固体、液体、气体,火则代表颜色和温度。②亚历山大时期:进入公元前4世纪,希腊战争不断,直到亚历山大统一帝国。这时古希腊学派林立的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。亚里士多德在总结前人研究的基础上,提出:地上万物由轻重不同的土、水、气、火四种元素组成,月层以上的天体由以太组成,而元素又由冷、热、干、湿这四种更基本的基质构成。湿和冷组合成水,湿和热组合成气,干与冷组合成土,干与热组合成火。恩培多克勒:西西里岛的一位王子,因不愿接受王位而到处游学52二数的和谐思想
创始人:毕达哥拉斯(约前584-前497)。认为世界是一个超感性世界,是一个“数”的世界。数是万物本原,有了一个一个的数,才有了几何上的点,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。
将数赋予一定的意义:1代表同一,是普遍的,由1产生2,产生出各种数;2代表意见,是1的对立物;3是实在和圆满,所有一切都有3决定;4是正义;10是灵魂与理性;10=1+2+3+4,包含了数的全部本性。10是最完美的数字,认为天上应该有10个天体(当时已知道9个),10个天体之间应存在一定的“和谐”关系等等。认为圆形和球形是最完美的图形,所以天体的形状是球形的;二数的和谐思想53
由于注重数的比例关系,发现了数学上的毕达哥拉斯定理(勾股定理)与音乐上的五度相生律。认为世界上的一切现象和规律都服从“数的和谐”,这种“数的和谐”表现为数学上的简单性、对称性与和谐性。
毕达哥拉斯学派对数的尊崇形成了对数的神秘主义,但他们对“数的和谐”的追求,却形成了理性的数学传统。对后来自然科学的孕育、形成和发展产生了巨大作用。“数的和谐”成为后来以至今天科学研究的一个重要指导原则。由“数的和谐”发展为“宇宙的和谐”的观念成为历代科学家的指导思想与科学方法。由于注重数的比例关系,发现了数学上的毕达哥拉斯定理(54三原子论
创始人:米利都学派的留基伯和其学生德谟克利特。接受了毕达哥拉斯的超感性世界的认识,但不接受“数”的本原观点。他将微观的几何点同“存在”结合起来,认为“存在”是不可分的、不变的、球形的。并将“存在”取名为“原子”。其原子论大致要点有七条:略。原子论在希腊并未受到应有的重视,但雅典的伊壁鸠鲁(Epicurus,前341-前270)还是发展了这一学说:原子本身不仅有形状上的差别,还有大小和重量的不同,原子在虚空中以同样的速度运动着,只要不遇到任何阻抗。但是,由于原子内部的原因,原子在运动中会发生偏斜,由于这种偏斜使原子产生涡旋运动。
罗马科学家卢克莱修(Lucretius,约前95-前55)也继承和传播了原子论。到17世纪,法国科学家伽桑狄(PietteGassendi,1592-1655)重新发现和传播了原子论。他们的研究与传播对道尔顿建立科学的原子论作了必要的准备和中介。三原子论到17世纪,法国科学家伽桑狄(Piette55第二节古希腊时期对宇宙的认识1.米利都学派
泰勒斯认为地象一个圆盘或圆筒浮在水面上,其学生阿那克西曼德认为宇宙是一大圆球,地处于球中央,形状也是圆盘或圆筒形,地静止不动。2.毕达哥拉斯学派毕达哥拉斯学派用“数的和谐”来建立关于宇宙的理论。认为天体的形状是球形,天上应该有10个天体,当中是中心火团,10个天体围绕中心火团做同心圆周运动,恒星紧系在天的最高圆顶。10个天体到中心火团之间的距离同音阶之间的音程具有同样的比例关系,以保证“星球的和谐”,奏出“天体的音乐”。天体必须作均匀的圆周运动的假设,一直控制着天文学的发展,直到开普勒为止。第二节古希腊时期对宇宙的认识2.毕达哥拉斯学派563.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美的追求。他认为,天体必须沿着完美的圆形轨道作均匀有序的运动,或者沿着复合的圆周运动。他提出:有没有任何一种假说能把行星运动在外表上的无序转化为有序、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模型:欧多克索假设了26个同心球,亚里士多德发展到56个,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。3.柏拉图学派574.地心说古希腊后期的阿波罗尼(约前247—前205)为了克服同心球层模型的困难,提出了“本轮—均轮”结构模型:行星沿着本轮做圆周运动,本轮的中心又沿着在以地球为中心的均轮上做圆周运动。之后的希帕克斯又发展了偏心轮和本轮—均轮体系。直到托勒密(约90—168)进一步发展了地心说宇宙结构:他用80个轮来解释天体的运动,与实测数据符合的较好。后来被宗教利用来宣传教义,流行了1400多年。5.太阳中心说阿里斯塔克(约前310—前230)提出了与众不同的见解:太阳是宇宙的中心,地球和行星都围绕太阳运转,地球每年绕太阳转一周,又每天自转一周。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。可惜他的看法不为当时人们的理解,其思想也就被淹没了。4.地心说5.太阳中心说58第三节古希腊的物理学知识
古希腊的物理知识主要集中在力学和光学两个方面。力学主要有亚里士多德的动力学思想和阿基米德的静力学。一力学知识1.亚里士多德的力学研究
①关于空间:他认为空间即意味着不动。并提出了空间位置的相对性,如“同一位置可以是右也可以是左,可以是上,也可以是下。”但他认为宇宙有限和天球以外是空虚的。②关于时间:他认为时间就是描述运动的数。他说“时间是使运动成为可以记数的东西”“我们不仅用时间计量运动,也用运动计量时间,因为他们是相互确定的”。他认为时间不同于运动,运动有快有慢,而时间的流失则是均匀的。第三节古希腊的物理学知识一力学知识59③关于运动:他认为运动就是变化,并将自然界的运动分为自然运动和强迫运动。
自然运动是指由于物体在“内在目的”的支配下寻找其“天然位置”的运动,与物质所含元素有关,如重物的垂直下落和轻物竖直上升。含土元素的重物的天然位置在地心,由火元素构成的轻物的天然位置在天空等。物体越重,下落就越快;物体越轻,上升就越快。
强迫运动指借助外力进行的运动,撤去外力,运动停止。物体的运动速度与施加的外力成正比,与在介质中受到的阻力成反比。
对抛体运动的解释:自然界害怕虚空,填补空虚推动物体.
对自由落体速度越来越快的解释:物体越接近其天然位置,其奔向倾向就越强;上方空气柱的重量越来越重等。④意义:亚里士多德能够摆脱神的意志,并能形成一套自圆其说的体系,在当时是有非常重要意义的。在科学史上,他是一个重要的开拓者,尽管其许多观点是错误的,但其历史作用不可否定。③关于运动:他认为运动就是变化,并将自然界的运动分为自然运60亚里士多德玩的是玄乎的哲学,实际上属于自然科学家。他毕生致力于更多的是物理学基础研究。亚里士多德——西方自然科学家的始祖亚里士多德玩的是玄乎的哲学,实际上属于自然科学家。他毕生致力61亚里士多德对荷马的脑袋作冥想亚里士多德对荷马的脑袋作冥想62他的名著《物理学》总结了若干观察到的事实和实际的经验。比如认识到声音由空气运动产生,并发现管长一倍,振动周期长一倍的规律。又如把万物看成是由四种元素——土、水、空气及火组成,四种元素各有其自然位置,任何物体都有返回其自然位置而运动的性质。古代物理西方课件632.阿基米德(前287—前212)
古希腊最著名的物理学家,数学和力学大师。后人称其为“物理学之父”。著有《论平面的平衡》《论浮体》,其数学研究在欧几里德之后达到那个时代的顶点。
1)杠杆原理:用了7条假设,论证表述了15个命题。
2)浮力定理(阿基米德定理);
3)证明了正圆柱内切球体的体积与该圆柱体积之比
为2:3;他采用了两种方法:
①实际制作了两个材料相同的模型,称其重量;
②从数学上推导论证。
4)提出了重心的概念和物体重心的求法;
5)计算了π的数值在3又10/71和3又1/7之间;
6)发明了滑轮组;
7)发明了阿基米德螺旋提水器等。2.阿基米德(前287—前212)
古希腊最著名的64启明之光:二.古希腊时期的物理进展阿基米德像传: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组成一面聚光镜烧战船上的帆,浸了油的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米外的木堆。启明之光:二.古希腊时期65启明之光:二.古希腊时期的物理进展2)发明的滑轮组:应国王要求,利用机械装置将一艘巨轮拖动。这一机械装置即是他发明的滑轮组。4)鉴定王冠:传阿基米德在洗澡时发现了鉴定王冠的纯金成分的方法,并在国王和大臣面前进行了表演:他先把一块与王冠重量相等的纯金放进一个盛水的容器中,称出溢出水的重量,接着再对王冠重复上述过程,发现溢出的水比前者多,从而说明王冠里掺进了比金轻(密度小)的金属。另一种说法是:用等重的金块、银块和王冠,分别称出它们在水中的重量,算出它们在水中减少的量,即可断定王冠是否掺了假。3)豪言:传阿基米德在叙拉古的王宫曾以这样的豪言评价杠杆的作用:“给我一个支点,我可以撬动地球”。启明之光:二.古希腊时期66意义:阿基米德的力学研究方法具有“一般”的意义。阿基米德不仅提出了著名的浮力定律和杠杆原理,他在得出这两个原理的过程中所采用的公理化方法(将实验和数学推理结合起来)也成为近代甚至现代物理学研究的重要方法之一。杠杆实验图意义:阿基米德的力学研究方法具有“一般”的意义。阿基米德不仅67阿基米德洗澡的故事阿基米德洗澡的故事68阿基米德其他的故事阿基米德螺旋抽水机阿基米德大胜罗马舰队阿基米德其他的故事阿基米德螺旋抽水机阿基米德大胜罗马舰队69阿基米德其他的成就(阿基米德在撑起地球!)阿基米德其他的成就(阿基米德在撑起地球!)70阿基米德其他的成就(阿基米德墓碑上的图形)阿基米德的墓碑上,由敌军将领马拉赛斯刻上了一个图形。如下图,一个圆柱的底面直径与其高度相等,也与圆锥的高度和圆球的直径相等,它们的体积关系非常有趣,是圆锥:圆球:圆柱=1:2:3。
阿基米德其他的成就(阿基米德墓碑上的图形)阿基米德的墓碑上,71欧几里德(约前330—前275)建立的优美的几何演绎体系,是古代数学乃至整个数学史上的最伟大成果之一。他将几何学引入到光学研究,将光学看作是几何学的一个分支,著有《反射光学》,确认光的直进性,并建立了光的反射定律。确定了凹面镜的聚焦点在球心或在球心与球面之间。但他却认为视觉的产生是从人眼睛发射出的光线被物反射回来的结果。希隆(前150—前100):用光程最短原理论证了光的反射定律。应用:①著名天文学家阿里斯塔克(约前310—230):测量日地距离和月地距离之比;
②埃拉多塞(约前270—前196)测量地球周长等。二光学知识欧几里德(约前330—前275)建立的优美的几何演绎体系,是721.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,日月地构成直角三角形:日-地间的直线为斜边,日-月和月-地间的直线均为直角边,他测得月-地边和日-地边之间的夹角,进而得出日-地间的距离为月-地间的距离的20倍(实际为400倍)。在月蚀时,地球的影子投射到月球上,阿里斯塔克根据这个影子的大小,计算出月亮的大小(因为已知月-地距离),得出月亮直径约为地球直径的一半(实际为1/4),而太阳直径约为地球直径的10倍(实际为100倍)。在阿里斯塔克的计算中,测量问题未能解决的很好,所以其数据误差很大,但其研究方法是正确的,惊人的。1.阿里斯塔克测量日地距离和月地距离之比:732.埃拉多塞(公元前270-公元前196):用三尺长的竹竿测地球周长。埃及的尼罗河旁有两个城市赛恩和亚历山大,由于已修路,联系比较便利。在塞恩有一口很深的井,夏至那天,阳光会照到井底,而阳光同时在亚历山大对竹竿将有一个投影,我们可测出θ角,根据几何关系可知,∠AOS=θ,OS=0A为地球半径,则:启明之光:二.古希腊时期的物理进展2.埃拉多塞(公元前270-公元前196):用三尺长的竹竿测74折算出的地球周长与当今的计算值相差仅几百公里。启明之光:二.古希腊时期的物理进展1stadia=158.5米L≈39000千米现在测量数据约为40000千米阳光在埃及:SOA:亚历山大S:赛恩A折算出的地球周长与当今的计算值相差仅几百公里。启明之75第四节中世纪的物理学知识一阿拉伯人的物理成就
1.阿勒—哈增(965—1038)著有《光学全书》:研究了眼睛的结构,如“网膜”、“角膜”、“玻璃状体”、“前房液”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;认为光的入射线、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;正确解释了太阳、月亮在地平线附近看起来较大的原因。第四节中世纪的物理学知识一阿拉伯人的物理成就762.阿勒•哈兹尼(12世纪人)著有《智慧秤的故事》:由一根带有5个秤盘的杆秤,可以测量空气中和水中物体的重量,从而编出比重表;发现了水的比重随温度的不同而不同;发现空气有重量,因而阿基米德定律在空气中也适用;指出大气的密度与高度有关;提出物质的量与重量不同,两者成正比关系;他还用路程与时间之比表示速度。二欧洲人的研究工作阿拉伯在8-9世纪开始大量翻译希腊的经典著作。从10世纪中叶开始,欧洲一些学者,将阿拉伯文的书翻译成拉丁文。到12世纪,翻译活动形成了更高的浪潮。这种翻译活动为后来的文艺复兴和科学革命准备了学术上的重要条件。另一重要事件是大学的建立。12世纪,在欧洲建立了牛津大学、巴黎大学和波伦亚大学;后来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的学院,这些学院对中世纪晚期学术发展发挥了重要作用。2.阿勒•哈兹尼(12世纪人)著有《智
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