(1.2)-讲稿1-1-力学建立基础

讲稿讲授内容备注第4页共4页题：上一节学习力学的建立基础，今天讲授力学的建立过程一、伽利略（GalileoGalilei）的力学贡献1.伽利略生平：1564年2月15日生于比萨。1581年遵从父命进比萨大学学医，但因热衷于几何学和静力学而改学数1583年由比萨教堂吊灯摆动发现摆的定律。1585年因家贫退学，仍奋力自学，翌年发明浮力天平。1588年受聘于比萨大学讲授几何学和天文学。1592年转到帕多瓦大学任教。1633年初抱病赴罗马受审，同年被判处终身监禁。1637年双目失明，仍坚持和朋友、学生讨论科学问题直至1642年1月8日病逝，享年78岁。2.贡献：1）新的科学思想和科学研究方法初步观察提出假设逻辑推理实验检验形成理论1582年前后，他经过长久的实验观察和数学推算，得到了摆的等时性定律。接着在1585年因家庭经济困难辍学。离开比萨大学期间，他深入研究古希腊学者欧几里得、阿基米德等人的著作。他根据杠杆原理和浮力原理写出了第一篇题为《天平》的论文。不久又写了论文《论重力》，第一次揭示了重力和重心的实质并给出准确的数学表达式，因此声名大振。与此同时，他对亚里士多德的许多观点提出质疑。2）物理学概念和原理的创新（1）运动的描述和分类方面先确切地表述了时间和空间的概念定义匀速运动和变速运动给出“速度”确切的含义，提出了瞬时速度的概念，扩展了速度概念。（2）自由落体运动的描述提出并证明落体运动是匀加速运动。提出了“同一高度下落，等末速度假设”（3）研究了惯性运动伽利略认为惯性运动只能是绕地球的圆周运动，使他的结论带来局限性，没有概括成普遍的自然规律。因此惯性定律的完成仍需归功于牛顿。（4）抛物运动的研究伽利略用几何方法证明了，一个平抛的物体可以分解为水平上的匀速运动，它使物体始终保持水平速度不变；另一种是引力作用的自由落体运动，这是匀加速运动。这两种运动同时存在于一个物体上，彼此互不干扰，合成一个运动，使物体沿一抛物线运动。这就是运动的独立进行原理。（5）伽利略相对性原理描述了匀速直线运动的船舱里所观察到的现象。指出在这样的船舱里所观察到的现象将同船静止时完全一样：人们跳向船尾不会比跳向船头来得远；从挂着的水瓶中滴下的水滴仍会滴进正下方的罐子里；蝴蝶和苍蝇继续随便地四处飞行，绝不会向船尾集中，或者为赶上船的运动而显出疲累的样子……这些现象表明，在封闭的船舱里所作的任何观察和实验，都不能判断船究竟是在运动还是停止不动的。这就是著名的伽利略相对性原理，这个原理的发现，是人类科学认识史上的一个重大飞跃。3）几种基本物理实验仪器的研制(1)浮力天平：利用浮力原理快速首饰中金银含量比例的直读仪器。(2)温度计：伽利略首创的温度计是一种开放式的液体温度计，玻璃管内盛有着色的水和酒精，液面与大气相通。的主观感觉。(3)望远镜：可以观察物体的正像。其倍率由3逐渐增大到33；不但指向星空，还可应用于船舰要塞。4）彻底推翻亚里士多德的物质观5）科学革命的先驱，近代科学之父代表作：《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》（1632年）《关于力学和运动两种新科学的谈话》（1638年）二、牛顿所说的“巨人”1、巨人的贡献（1）笛卡儿（公元1596—1650）法国数学家和哲学家，与伽利略同时代。叙述了惯性定律，并特别强调了运动方向对于碰撞问题，他提出了七条规律。其机械宇宙观，数学演绎方法和某些物理规律对后来都有较大影响。在哲学上，笛卡儿主张二元论(2)胡克：罗伯特·胡克（RobertHooke，1635—1703）生平：1635年7月18日生于英格兰,父亲是当地的教区牧师1653年进入牛津大学学习。英国的物理学家和天文学家。是法拉第以前最伟大的实验物理学家。贡献：1677—1683年任皇家学会秘书1665年出版《显微图集》，1676年在《论刀具切削》中提出固体弹性的胡克定律。1680年初在给牛顿的信中，提出了引力反比于距离平方的猜测（3）马略特（EdmeMariotte,1602～1684）法国实验物理学的奠基者之一。研究了热、光、视觉、颜色及气体的性质。提出了一定质量的气体，在温度不变时，体积跟压强成反比的结论，与玻意耳十四年前提出的结论相一致。（“玻意耳—马略特”定律）主要著作有：《空气性质的实验》、《热和冷的实验》、《颜色性质的实验》、《水和其它液体的运动》等。（4）帕斯卡（BlaisePascal1623—1662）生平：1623年6月19日生于法国奥维涅省的克莱蒙费朗，是家中唯一的男孩，没有受过正规的学校教育。很小时就精通欧几里得几何，他自己独立地发现出欧几里得的前32条定理，12岁独自发现了“三角形的内角和等于180度”是法国著名的数学家、物理学家、哲学家和散文家贡献：1642年到1644年发明加法器—计算器1646—1653年之间与费马、惠更斯共同建立了概率论和组合论的基础。1658年完成了《摆线论》。1653年发现了液体压强的“帕斯卡定律”。（5）玻意耳（Robertoyle1627—1691）生平：1627年2月25日生于爱尔兰的利兹莫城的一个贵族家庭。贡献：证明了空气是有重量的物质研究了压强对水的沸点的影响研究了空气的传声作用、比重及折射率等1662年通过实验得出了著名的“被意耳—马略特”定律。1661年出版了化学史上的一部划时代著作《怀疑派化学家》，使化学从药剂师和炼金术士那里解脱出来，成为真正的科学。（6）惠更斯(ChristiaanHuygens，1629—1695年)生平：1629年4月14日出生于海牙。13岁时曾自制一台车床。1645～1647年在莱顿大学学习法律与数学;1647～1649年转入布雷达学院深造。1663年他被聘为英国皇家学会第一个外国会员，1666年刚成立的法国皇家科学院选他为院士。体弱多病，终生未婚。1695年7月8日在海牙逝世。贡献：研究碰撞理论，摆和向心力。研究了离心力，引入了向心加速度概念。首先把几何学带进了力学领域。1678年提出了光的波动说。（7）莱布尼兹（GottfriendWilhelmvonLeibniz，1646～1716年）生平：1646年7月1日，生于德国莱比锡的一个书香之家1654年，8岁时，进入尼古拉学校1661年，进入莱比锡大学学习法律,1663年5月获学士学位，1665年茨向莱比锡大学提交了博士论文《论身份》1667年2月，阿尔特多夫大学授予他法学博士学位，还聘请他为法学教授。1667年，莱布尼茨登上了政治舞台1672年，莱布尼茨作为一名外交官出使巴黎1673年1月与英国学术界知名学者建立了联系。1673年3月即被推荐为英国皇家学会会员。1700年2月，他还被选为法国科学院院士。至此，当时全世界的四大科学院：英国皇家学会、法国科学院、罗马科学与数学科学院、柏林科学院都以莱布尼次作为核心成员。贡献：1673—1676年间也发表了微积分思想的论著。1679年前就发明了二进制算术曾讨论过负数和复数的性质并首先引入了行列式的概念还创立了符号逻辑学的基本概念1673年制造了一个能进行加、减、乘、除及开方运算的计算机。1671年证明了动量不能作为运动的度量单位，引入动能概念，第一次认为动能守恒是一个普通的物理原理。他又充分地证明了“永动机是不可能”的观点他也反对牛顿的绝对时空观他利用微积分中的求极值方法，推导出了折射定律2、牛顿与巨人的关系3、特点：1）科学团体的出现1662年国王查理二世正式批准成立“促进自然知识为宗旨