科學技術發(fā)展史.ppt

1、科學技術發(fā)展史,佟麗媛,T,第一章 科學技術是第一生產(chǎn)力,一.科學的理解,1.科學的目的在于認識客觀世界,所以科學必然具有 真理性,因為它發(fā)現(xiàn)并揭示了客觀規(guī)律。,2.科學活動是社會化、規(guī)?；?、全球化、競爭和合 作并存。,3.科學一定是系統(tǒng)性的，科學是系統(tǒng)化的知識。,4.科學顯現(xiàn)出交叉性，各學科知識與方法具有相關性。,6.不同門類的科學都是統(tǒng)一的,因為自然界本身就是 統(tǒng)一整體。,5.科學是不斷發(fā)展的,因為它有無止境的前沿.,7.科學它同時具有可用性,因為知識就是力量。,二.技術的理解,1.技術具有功利性,它必然滿足特定的功利需要.,2.技術具有科學性,符合科學的原理,它不 斷要創(chuàng)新,要有創(chuàng)造性,

2、是科學知識創(chuàng)造性 的應用.,3.技術具有系統(tǒng)性,或大或小是一個系統(tǒng), 或者是若干子系統(tǒng)的集成.,4.技術具有社會性和經(jīng)濟性,符合社會的 需求、法規(guī)、道德和文明,同時它具有經(jīng) 濟性,經(jīng)濟上可行才有競爭力,否則這個 技術是沒用的.,5.技術要具有生態(tài)性,就是要符合生態(tài)環(huán)境的要求,6.技術要具有藝術性,符合文化和美學的要求.,三.科學和技術的區(qū)別與聯(lián)系,1.基本任務不同.科學的任務是要有所發(fā)現(xiàn),從而 增加人類的知識、文化財富；技術的任務是要 有所發(fā)明、實現(xiàn)發(fā)明,從而增加人類的物質財富 并使人類生活得更好.,2.要解決的問題不同.科學致力于回答對象 “是什么”、“為什么”的問題,技術注重于處置 “做什

3、么”、“怎樣做”的問題.,3.研究過程和方法不同.科學主要關系到從個別到一般,從 特殊到普遍,從經(jīng)驗到理論,主要采用抽象、概括、分析等 方法來再現(xiàn)客體.技術主要采用綜合的方法來構建客體.,4.相關知識和領域不同.科學相對技術來說是比較 單純的,是最基礎的理論.但技術課題涉及的范圍 比較廣泛它要綜合運用多門學科的知識.,5.目標與結果不同.科學活動主要是從多樣性到 一元性,從模糊性到精確性.科學活動要從紛繁的現(xiàn)象 去解釋本質,從諸多的假說去確認真理.,6.衡量標準不同.衡量科學的根本標準是真理性標準,即:看 看科學認識是否真正反映了客觀世界的客觀規(guī)律.而對技 術要評價優(yōu)劣要看它是否對社會有益、是

4、否帶來經(jīng)濟效益.,7.研究過程和勞動特點不同.科學研究的目標相對 具有不確定性.而技術工作往往具有較強計劃性.,四.如何理解科學技術是第一生產(chǎn)力,1.對科學技術認識的三次飛躍,弗蘭西斯.培根(15611626)提出“知識就是 力量”的著名論斷,是人們對科學技術認識的 一次飛躍.,馬克斯提出“科學技術是生產(chǎn)力”的科學 論斷,是人們對科學技術認識的又一次飛躍.,鄧小平提出“科學技術是第一生產(chǎn)力”的科學 論斷,是人們對科學技術認識的又一次新的飛躍.,2.深刻理解“科學技術是第一生產(chǎn)力”的含義,在現(xiàn)代生產(chǎn)力系統(tǒng)中,科學技術起著第一位 的變革作用.,現(xiàn)代科學日益成為生產(chǎn)的先導,科技進步是推動國民經(jīng)濟增長

5、的決定性因素,五.現(xiàn)代科學技術的發(fā)展趨勢,1.科學技術的加速發(fā)展,2.科學技術發(fā)展的綜合化,3.自然科學與社會科學的結合,六.“863計劃”和“973計劃”的提出及實施,1.“863計劃”的提出,背景:本世紀80年代以來,高技術成為國與國之間,特別是大國之間的主要競爭手段.美國的“戰(zhàn)略防御計劃”即“星球大戰(zhàn)計劃”、歐洲的尤里卡計劃、日本的科技振興政策,均將發(fā)展高技術列為國家戰(zhàn)略的重要組成部分.,提出:1986年3月3日,面對許多國家紛紛制訂發(fā)展高科技 戰(zhàn)略的形勢,王大珩、王淦昌、楊嘉墀、陳芳允等四位 老科學家給中共中央寫信,提出跟蹤世界先進水平,發(fā)展 我國高技術建議.3月5日,鄧小平親自批示:

6、此事宜速決斷, 不可拖延.在鄧小平的關心下,黨中央國務院組織200多位 專家編制了我國高技術研究發(fā)展計劃綱要 (即“863計劃”),打響了我國科技領域的一場攻堅戰(zhàn). “863計劃”于1986年3月由國務院正式批準實施.,目標:“863計劃”選擇了生物技術、航天技術、信息技術、激光技術、自動化技術、能源技術和新材料等7個領域的17個主題作為我國高技術研究與開發(fā)的重點.希望通過15年的努力,達到下列目標:(書上18頁),成果:截至1995年底,已鑒定成果1398項,其中獲國家或部委 獎659項,550項達到國際水平,獲國家級獎73項,專利266項.,農(nóng)業(yè):新種稻最高畝產(chǎn)紀錄達730公斤,導入抗病基

7、因的 抗赤霉病小麥,畝產(chǎn)高達450公斤.我國棉花生產(chǎn)因棉鈴蟲危害損失嚴重,用基因工程技術培育成功的“抗蟲棉”,領先世界水平.,自動化控制:CIMS工程是以計算機集成為主要特征的全新 的自動化控制技術,是信息時代工業(yè)革命的核心.我國無論 在該工程的研究領域還是應用領域,目前均處于國際領先.,航天技術:天地往返運輸系統(tǒng)、大型運載火箭、空間站、 空間技術及應用已獲得87項研究成果,使我國具備了探索 太空的能力.,醫(yī)藥行業(yè):這斯間,已進入市場的新型藥物和疫苗就有7種, 產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益.17種生物制劑即將完 成臨床試驗,還有50種在實驗室研制.我國還用基因工程技 術研制出了治療乙肝的特效

8、藥-重組人基因工程干擾素,信息技術:曙光系列計算機的研制成功,標志著我國在計算機技術的研制上有了重大進展.1992年研制成功了04交換機,到1995年,36%的市場已被國產(chǎn)交換機占領.,海洋采礦:聯(lián)合國已將夏威夷附近的30萬平方公里的公海, 劃為我國海洋勘探區(qū).并已研制出6000米水下機器人.,2.973項目簡介,1997年,國家科技領導小組第三次會議決定,制定和 實施國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃(973計劃).規(guī)劃 貫徹“統(tǒng)觀全局,突出重點,有所為,有所不為”的原則,在現(xiàn)有 基礎研究工作部署的基礎上,鼓勵優(yōu)秀科學家圍繞國家戰(zhàn)略 目標,在對經(jīng)濟、社會發(fā)展有重大影響,以在世界占有一席 之地的重點領域

9、,瞄準科學前沿和重大科學問題,開展重點 基礎研究,遵循基礎研究的特點和規(guī)律,與國家自然科學基 金,其他科技計劃和相關的基礎研究工作互相聯(lián)系,互為補 充,體現(xiàn)國家目標,為解決下世紀我國經(jīng)濟和社會發(fā)展中重 大問題提供有力的科學支撐,實施重大項目,對基地建設、 人才培養(yǎng)、體制改革進行總體部署和優(yōu)化,加強國際合作與 交流.,基礎研究的主要內(nèi)容,以認識自然現(xiàn)象、揭示客觀規(guī)律為主要目的的探索性基礎研究,以解決國民經(jīng)濟和社會發(fā)展以及科學自身發(fā)展提出的重大科學問題為目的的定向性基礎研究.對基本科學數(shù)據(jù)、資料和相關信息系統(tǒng)進行考察、采集、鑒定,并進行分析、綜合探求基本規(guī)律的基礎性工作.,七.科學-技術 - 社會

10、(STS),介紹:STS-Science Technology ,(3).以二倍的塔高去除塔底的周長,恰好等于圓周率 3.14159;,(4).把生銹的首飾置于塔內(nèi),過了一段時間后,首飾 銹斑全無;,(5).把肉、蛋、奶等食品長時間儲存于塔內(nèi),不會腐 爛變質,其保鮮功能勝過現(xiàn)代冰箱;,(6).經(jīng)過脫水處理的鮮花置于塔內(nèi),經(jīng)過一段時間后, 花朵既不枯萎也不褪色,鮮艷如初;,(7).用塔內(nèi)放過的水沖洗傷口,傷口愈合得很快,勝過 當今最好的藥物愈合;,(8).用塔內(nèi)的水洗臉,皮膚變得細嫩;,(9).用塔內(nèi)的水澆樹苗,樹生長得非常茂盛;,(10).一些科學家曾在塔內(nèi)長時間居住,都產(chǎn)生了一種 奇異的感覺

11、,覺得體內(nèi)增加了某種新的力量.,4.醫(yī)學:古埃及的醫(yī)學較為發(fā)達,他們留下的較完整 的醫(yī)學草紙書有六、七部。其中埃伯斯草紙書 （成書于第18王朝，約公元前15841320）是一部 寬0.3米,厚20.23米的醫(yī)學巨著。該書記載了許多病癥的醫(yī)療方法，包括內(nèi)科、婦科、眼科、解剖、生 理、病理等多方面的知識，所載藥方有877個。,木乃伊埃及人認為人的尸體是靈魂的安息處， 古埃及人有制作木乃伊的傳統(tǒng)。其方法是掏去尸體 內(nèi)部的五臟，再用鹽、香料、樹脂等多種藥物進行 泡制以防腐敗，風干后，用麻布包扎，使尸體得以 保存，用這種方法保存的尸體就叫木乃伊。,5.古埃及文字:在早期王國以前,埃及人就發(fā)明了圖形 文字

12、,經(jīng)過長時期的演變形成了象形文字。象形文字 多刻于金字塔、碑、廟宇墻壁等一些神圣的地方。 紙草是古埃及盛產(chǎn)的一種植物，人們將其莖干 切成薄片、壓平、曬干，用來書寫。但紙草時間長 了會干燥并裂成碎片，所以能夠保存至今的紙草文 書很少。,三.古印度的科技成果,1.數(shù)學:古印度人發(fā)明了人們熟知的數(shù)碼和零號。 后來演變成阿拉伯數(shù)字。,(1)公元前5世紀,印度數(shù)學家創(chuàng)造了“零”的概念及其 數(shù)字符號“0”.零號成為位值制計數(shù)法的精髓.同時創(chuàng) 造了十進制的數(shù)值體系.,(2)在幾何學方面,人們已經(jīng)知到了勾股定理,算出了 圓周率等于3.1416.,(3)創(chuàng)造了級數(shù)的求和方法,引入了負數(shù)和無理數(shù)運 算等等.,2.

13、醫(yī)學:醫(yī)學在古印度是頗受重視的一門學科之一. 成書于1世紀左右的阿柔吠陀(長壽知識)是古 印度最早的一部醫(yī)學著作,載有內(nèi)科、外科、兒科、 等許多疾病的治療方法.妙聞集則記載了 一些解剖學、生理、病理、內(nèi)外科、婦科、兒科 等知識,各類病癥達1120種,對一些外科手術有相當 高的水平,記載外科手術器材120種.,3.建筑:古印度人是最早使用燒制過的磚建造房屋 的人,燒磚的發(fā)明是建筑技術史上的一件大事.,古印度人識別了黃疸、麻風、天花、關節(jié)炎 等病，并懂得如何使用驅蟲藥、免疫疫苗.,四.古希臘的科技成果:按照歷史的走向和科學發(fā)展 特征,可以把這一時代劃分為四個時期:愛奧尼亞時 期、雅典時期、亞歷山大

14、時期和羅馬時期.,愛奧尼亞時期、雅典時期科學發(fā)展主要在希臘本 土上展開，其主要形式或特點是自然哲學，即自然 科學與哲學融為一體，這時的自然科學家同時又是 哲學家。(公元前6公元前3世紀),亞歷山大時期這一時期科學發(fā)展的中心轉向了亞 歷山大城，自然科學開始從自然哲學中分化出來， 形成了獨立的學科。(公元前3世紀公元2世紀中葉),羅馬時期這一時期自然科學的發(fā)展出現(xiàn)了停滯， 無多大進展。(公元前2世紀中葉公元5世紀),1.愛奧尼亞時期:代表人物泰勒斯（BC624 BC546），發(fā)展了幾何學.畢達哥拉斯（ BC580 BC500）首先證明了勾股定理.德謨克利特（ BC460 BC370）主張萬物的本原

15、是原子,它是組成萬物最小的、不可分割、不可改變的物質粒子.,2.雅典時期:代表人物亞里士多德(公元前384322), 是古希臘偉大的思想家、百科全書式的學者,是古 代科學思想的主要代表.主要著作有：物理學、 論產(chǎn)生和消滅、天論、氣象學、 動物的歷史、動物的結構等.通過這些 可以看出,亞里士多德在天文學、物理學、,力學、化學、氣象學、心理學、邏輯學、歷史等方 面都有所研究.在天文學上的主要觀點 是,地 球是球形,(原由:他認為, 在航海中,遠方的來船 總是先看到桅桿 后看到船身,甚至于可以看到水 面是彎曲的.).,3.亞歷山大時期:(公元前3世紀公元2世紀,約500年) 代表人物歐幾里德(公元前

16、330275,數(shù)學家）,名著 有幾何原本,給出了點、線、面等概念.代表人 物阿波羅尼(公元前247205,數(shù)學家),名著為圓錐 曲線論，研究拋物線、橢圓、雙曲線等,而且他 第一個發(fā)現(xiàn)了雙曲線有兩支.,阿基米德(公元前287212物理學家、數(shù)學家)，他 是歷史階段上最早觀察、實驗同數(shù)學方法融為一 體的科學家.他用實驗方法發(fā)現(xiàn)了浮力原理和杠桿 原理(著名的阿基米德定律).代表人物托勒密(約A D100),他把古代的地心說發(fā)展成系統(tǒng)的地心說,他的地心說能夠對行星運動作出十分精確的說明了.而且他在研究天文學的時候,采用了抽象模型的方法,在當時是 一大進步.,4.羅馬時期: 羅馬時期大約從公元前2世紀中

17、葉到 公元5世紀.古希臘燦爛的文化到羅馬時期開始衰落. 英國哲學家羅素(18721970)曾把羅馬士兵殺害 阿基米德看作是羅馬扼殺創(chuàng)造性思維的象征.,古羅馬時期值得提及的科學成就儒略歷法、普 林尼的博物志。,(1)儒略歷法:公元前46年,當時羅馬的獨裁統(tǒng)治者儒 略凱撒(公元前100公元前44)根據(jù)太陽的周期制定了 “儒略歷”,結束了古羅馬歷法的混亂局面.,儒略歷是陽歷,它比較精確地符合地球上節(jié)氣 的變化,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)很有利,所以很受人們的歡迎. 但儒略歷還不十分精確,到了公元1582年羅馬教皇 格列高利十三世宣布改革歷法,頒布了新的歷法,稱 為格列高利歷,我們今日用的公歷就是格列高利歷. 我國從

18、1912年開始采用格列高利歷,但同時保留我 們自己的農(nóng)歷.,(2)普林尼的博物志:普林尼(公元2379)生于意大利北部的新科莫(即今科莫).他是一位博物學家.普林尼廣征博引編輯出版的37卷的大部頭巨著博物志即自然史，匯集了古希臘、羅馬時代的各種知識：從宇宙地球人；飛禽走獸森林園藝；從科學研究巫神活動，兼收并蓄，無所不包.這部巨著基本上是已有的經(jīng)驗知識的記述,理論上沒有什么新鮮獨到之處.,羅馬時期的自然科學停滯不前的原因,第一:羅馬帝國依靠農(nóng)業(yè)和軍事維持其統(tǒng)治,沒有繁榮的商品市場刺激科學發(fā)展;,第二:羅馬人從古希臘人那里吸取了許多現(xiàn)成而直 接可用的科學成果;,第三:基督教的產(chǎn)生,極大地阻礙了科學

19、的發(fā)展.,五.古代中國的科學技術,1.科學:農(nóng)學、數(shù)學、醫(yī)學、天文學、地學、物理學.,2.技術:冶金;采礦;瓷、漆器制造;造船;紡織;火藥與火器;造紙術;建筑技術;水利工程.,農(nóng)學三千年前我國就已經(jīng)有了關于某些農(nóng)作物的 記載.如:麥、稻、粟、稷等.古人在總結農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng) 驗基礎上,形成了376種農(nóng)業(yè)專著,其中影響較大的有10多種.,數(shù)學我國早在春秋時期就有了分數(shù)概念和九九表.,我國古代十大數(shù)學名著海島算經(jīng)、五曹算 經(jīng)、孫子算經(jīng)、夏侯陽算經(jīng)、張丘建算經(jīng)、五經(jīng)算術緝古算經(jīng)綴術周髀算經(jīng)、九章算術.,(1)戰(zhàn)國時期的周髀算經(jīng):該著作完成于公元前1世紀.數(shù)學方面的成就主要有:勾股定理、分數(shù)運算和開平方的方

20、法.,(2)東漢時期的九章算術:該書是我國古代最重要的一部數(shù)學著作,它標志我國古代數(shù)學體系的形成,對我國數(shù)學發(fā)展有著重要的影響.,九章算術是按246個題目分成9章編寫而成,故此而得名.,(3)南宋秦九韶的數(shù)書九章:秦九韶是南宋四 川人.他的數(shù)書九章共18卷,按81個數(shù)學問題, 分為9大類,每類各9個問題編排.其中最重要的成 果就是高次方程的解法.包括二次、三次、以至十次.,醫(yī)學中華民族自古以來在長期的醫(yī)療實踐中形 成了獨具特色的中醫(yī)、中藥理論,它以內(nèi)容豐富、功效神奇享譽中外,時至今日仍是一塊挖不盡的寶藏.,(1)戰(zhàn)國時期的黃帝內(nèi)經(jīng)：這是一部馳名中外的中醫(yī)學經(jīng)典著作，它以黃帝與岐伯、雷公等醫(yī)師談

21、話、問答的方式討論醫(yī)學問題全書共18卷,分問素(9卷)、靈樞（9卷）.內(nèi)容涉及生理、病理、藥理、針灸、按摩、人體解剖等各個方面.其中針灸是我國獨創(chuàng).望、聞、問、切四項原則延用至今.黃帝內(nèi)經(jīng)是中醫(yī)理論形成的標志.,醫(yī)學的主要成就,(2)東漢張仲景的傷寒雜病論:張仲景(公元150219)今河南省南陽縣人，被尊為醫(yī)圣.他的醫(yī)術很全面, 傷寒雜病論具有很高的學術價值,是從古至今最有影響的著作之一.,(3)外科醫(yī)生華佗:華佗(約145208)是安徽亳縣人,是漢末醫(yī)學家,精通內(nèi)、外、婦、兒、針灸等科,施針用藥,簡而有效.,值得一提是,華佗積極倡導體育鍛煉,認為這是治病強身的手段,為此他編了“五禽戲”,即模

22、仿虎、鹿、熊、猿、鳥的動作而治病健身.其中“五禽戲”是模仿虎的前肢撲動,鹿的伸轉頭頸,熊的伏倒站起,猿的腳尖跳躍,鳥的展翅飛翔.,(4)明代李時珍的本草綱目:李時珍(15181593)生于今湖北蘄春縣.本草綱目共載藥理1892種,附方11096個.還繪制藥物形態(tài)圖形1100多幅,以及另外一些有價值的其它內(nèi)容.,該書于1590年出版,出版后立即被譯成英、法、德、俄等多種文字,流傳于世界,成為醫(yī)藥史上的世界名著.達爾文把該書譽為“中國古代的百科全書”.,古巴比倫空中花園遺址,想像中的空中花園,想像中的亞歷山大燈塔,胡夫金字塔,巴黎盧浮宮,獅身人面像,阿斯旺水壩,亞里士多德,遠離,亞里士多德,泰勒斯

23、,德謨克利特,阿基米德,歐幾里德,相關資料,亞歷山大燈塔亞歷山大燈塔于公元前285年破土 動工興建。公元前246年竣工。亞歷山大燈塔位于 亞歷山大城附近的法羅斯島防波堤的南端，塔高 約135米（當今世界最高的日本橫濱燈塔也只有 106米），共分四層。第一層是底座，方形，高約 69米,內(nèi)有許多房間,可供人居住。第二層是八角 形的塔身，高38米。第三層是燈塔的“燈體” 一個圓形環(huán)廊，由八根圓柱撐著一個圓形燈盤， 盤中放入燈油，一到夜間便由工作人員點燃，照 亮遠方，指引航船入港。最上一層是一座米高 的海神波塞冬塑像。塔內(nèi)共有房間近300間，可 供上千人居住。,第三章:經(jīng)典力學體系的形成,前言:自然科

24、學從宗教神學的禁錮中解放出來,首先發(fā)展并成熟起來、形成獨立體系的是經(jīng)典力學.其原因主要有三方面.,第二,受天文學發(fā)展的影響.托勒密地心說和哥白尼太陽中心說都說明行星繞一個中心轉動,但是這些行星為什么既不掉下來,也不飛走,還不相撞,是什么力量的作用?這就引起了科學家們的思考.,第一,資本主義發(fā)展的需要.如:開礦、建筑、機械制造、航海等需要靜力學、動力學、 流體力學.,1.伽利略簡介:伽利略（15641642)生于意大利的比薩.巧合的是在他出世后三天文藝復興時期著名的藝術家米開朗基羅逝世.伽利略的父親是當時一位著名的音樂家和數(shù)學家,他的學術研究對伽利略產(chǎn)生很大影響,但他卻希望兒子學醫(yī)而不是數(shù)學.1

25、581年伽利略被送到比薩大學學習醫(yī)學.1583年,由于聽了幾次關于歐幾里得幾何學的演講,伽利略很快對數(shù)學著迷.由于他執(zhí)意不學醫(yī)學,所以未取得學位就于1585年離開了比薩大學.,第三,力學比較簡單、直觀,符合人們由簡單到復雜的認識規(guī)律.,一.伽利略的力學研究,伽利略傾心于研究歐幾里得的幾何學和阿基米德的物理學,很快聲名遠揚,朋友們都稱他為“新時代的阿基米德”.1632年,伽利略的著作關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話 出版問世,但很快遭到羅馬教會的查禁.1633年教會判處他終身監(jiān)禁,此后一直在受監(jiān)視之下在佛羅倫薩城外阿切特里的一幢別墅里.在這里,他繼續(xù)他的力學研究.并致力于另外一部著作兩門新科

26、學的撰寫,終于在1638年于荷蘭的萊頓出版.此時他已雙目失明.1642年1月9日在阿切特里的別墅里安然去世.現(xiàn)在伽利略被尊稱為“近代物理學之父”.,2.伽利略對經(jīng)典力學的貢獻,(1)發(fā)現(xiàn)了自由落體定律:在伽利略時代人們對物體下落的認識還停留在亞里士多德的重物體比輕物體下落得快的水平,伽利略認為亞里士多德的觀點是錯誤的,但要推翻這個錯誤結論必須進行證明.,a邏輯證明,伽略所做的推理 大前提是:重物比輕物下落得快.假如把兩個物體捆在一起,讓它在與原來分別下落的相同條件下自由下落,那么,原來較輕的物體將會延緩較重物體的下落速度,也就是說這個復合體必然比原來較重的物體下落得慢.,另外按照亞里士多德的觀

27、點,還可以得出另一個結論:復合體比原來的較重物體下落得快.,可見,按照亞里士多德的物體下落速度與重量成正比的規(guī)定,將會產(chǎn)生自相矛盾的結果,因此亞里士多德的觀點是錯誤的.,輕,重,重,重,結論一,結論二,復合體 慢于 較重物體,復合體 快于 較重物體,b實驗證明,斯臺文的實驗(定性):斯臺文(15481620)是荷蘭工程師.他在伽利略之前作了一個反對亞里士多德觀點的實驗.,實驗過程:取兩個鉛球,其重量一個是另一個10倍,把它們從30英尺高同時丟下,落在一塊木板上,它們發(fā)出的聲音聽上去就象一個聲音一樣,這個實驗結果就說明了不同重量的物體下落的速度是一樣的,從而否定了亞里士多德的觀點.,斯臺文實驗的

28、示意圖,g,10g,30英尺,伽利略的實驗(定量):1609年伽利略設計了一個斜面實驗.實驗器材是一塊長約6米,寬約4厘米,厚2530厘米的木板,用其造成一個斜面.木板上刻有一條寬約1厘米磨得十分光滑的槽.另外還有若干個不同重量的小銅球.,實驗過程:讓不同重量的小銅球分別沿斜面上的槽滾下,記下每單位時間內(nèi)小球滾過的距離.通過各種傾斜度的反復實驗,伽利略發(fā)現(xiàn),不論是大球或小球,輕球或重球,在同樣的時間內(nèi)都滾過同樣的距離.而且還總結出了時間t與距離s之間的的關系,即:,以上就是自由落體定律.,實驗結論:在摩擦忽略不計的情況下,物體沿同一高度、不同傾斜度的斜面到達底端所需的時間相同,它們的末速度相同

29、.因此,從同一高度下落的物體必將同時落地,與它們的重量無關,進而證明亞里士多德的重物體比輕物體先落地的觀點是錯誤的.,伽利略實驗的示意圖,(2)發(fā)現(xiàn)了慣性運動,斜面實驗發(fā)現(xiàn):球滾下一個斜面后,可以滾上另一個斜面 ,如果把途中的摩擦力可以忽略 不計的話,這個球可以滾到和出發(fā)點一樣的高度,而與斜面的傾斜度無關;如果把后一個斜面放到水平位置,這個球就以勻速在這個面上滾下去,就這樣伽利略又發(fā)現(xiàn)了慣性運動,推翻了亞里士多德關于物體運動必須有力連續(xù)作用的觀點.,慣性運動的發(fā)現(xiàn)證明了物體不僅有保持其靜止狀態(tài)不變的的特性,而且有保持 其勻速直線 運動狀態(tài)不變的特性.,結論：物體維持其原來的運動狀態(tài),并不需要外

30、力,外力是改變其原有運動狀態(tài)的原因.,(3)發(fā)展了拋物體運動軌跡理論,伽利略用幾何方法證明:平拋運動可以分解為兩種運動:一是水平面方向的勻速直線 運動,根據(jù)慣性原理,它使物體 始終保持這一運動不變.另一個是在引力 作用下,沿垂直方向上的自由落體運動,這一運動使物體在這個方向上的速度按時間成正比例地增加.這兩種運動綜合起來,便得出路程為拋物線狀. 他還證明了為什么在拋射角為45時射程最遠.,勻速直線運動,自由落體運動,二.開普勒對天體之間作用力的研究,1.開普勒簡介:開普勒(15711630)生于德國南部瓦爾城.家境貧寒.父親是位職業(yè)軍人,祖父曾當過市長.小時候得過天花和猩紅熱,使得手、眼等落下

31、了輕度殘疾.,開普勒年輕時進圖賓根大學學習，指望將來當一個牧師.求學期間,他顯示出了出眾的數(shù)學才華.圖賓根大學的天文學教授麥斯特林(15501631)是一位哥白尼學說的同情者.開普勒就是從他那里得知哥白尼學說,并立即成為哥白尼的擁護者的.畢業(yè)后他來到了奧地利,在格拉茨大學任數(shù)學和天文學講師.,在奧地利期間他致力于探測六大行星軌道大小之間的關系,圍繞這個問題展開了多方面的研究.1596年,開普勒把他的所有研究成果及構想寫在宇宙的奧秘一書中.該書引起了丹麥物理學家第谷(15461601)的重視.1600年邀請他到布拉格觀察臺工作,當他的助手.可惜的是他們相處沒多久,第谷就去世了.臨終前第谷告誡開普

32、勒:一定要尊重觀測事實.,2.開普勒的研究成果:開普勒三定律.主要研究方法就是:在尊重事實的基礎上進行數(shù)學計算.,第一定律:一切行星都沿各自的橢圓軌道運行,太陽在該橢圓的一個焦點上.,第二定律:對任何一個行星,它和太陽連線在相等的時間內(nèi)總是掃過相等的面積.,第三定律:每個行星的橢圓軌道的半長軸的立方跟公轉周期的平方的比值都相等,即,太陽與行星,t,t,S1,S2,a,S1=S2,第一定律,圖1,圖2,圖3,3.開普勒成功的原因:開普勒將橢圓的概念引入天文學,這就給希臘古典天文學畫上了句號.即:天體作完美的勻速圓周運動的觀點是錯誤的.,以橢圓代替正圓是宇宙學史上劃時代的事件.愛因斯坦對此給予了深

33、刻的評價,他說:“開普勒的驚人成就,是證實下面這條真理的一個特別美妙的例子,這條真理是:知識不能單從經(jīng)驗中得出,而只能從理智 的發(fā)明同觀察到的事實兩者的比較中得出.”,原因分析,第一:開普勒善于理論思維,具有豐富的想象力,開普勒不滿足于資料的收集,而著眼于從中作出發(fā)現(xiàn),他憑借豐富的想象力和理論思維,把觀察資料與數(shù)學結合起來,建立起數(shù)學模型.,第二:嚴謹治學,勇于創(chuàng)新.,當他在研究火星運動的真實軌道時,發(fā)現(xiàn)第谷對火星運動的觀察值與按照哥白尼學說推算出的值有0.133(即約8)差數(shù).他相信第谷的觀察無誤,也相信自己的計算,那么問題出在哪呢?他認為問題就出在軌道可能不是正圓上,于是他便大膽地改用橢圓

34、進行計算,結果與觀察值完全吻合.,第三:具有堅韌不拔的毅力和吃苦耐勞的精神.,開普勒家境清貧,生活十分貧困,能堅持幾十年做大量的數(shù)學計算工作,最終作出重大發(fā)現(xiàn),若沒有頑強的毅力和吃苦耐勞的精神是不可想象的.,4.開普勒遺留的問題,是什么力量維持著行星繞著太陽旋轉?,三.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn),1.惠更斯的工作,(1)惠更斯簡介:惠更斯(16291695)生于荷蘭海牙的一個政府要員之家,年輕時進萊頓大學學習,受過良好的教育,在數(shù)學上有出眾的天才.是英國皇家學會的外籍會員,獨身一生,在科學上有很多成就 ,牛頓稱他是盡善盡美的科學家.,(2)科學成就簡介:,天文學方面:1655年,惠更斯用自己磨出的更好

35、的透鏡,新研制了一架清晰度和放大倍數(shù)更高的望遠鏡.,次年,他用這架望遠鏡發(fā)現(xiàn)了獵戶座星云,還發(fā)現(xiàn)了土星光環(huán)以及土衛(wèi),土星光環(huán),土衛(wèi)六,土星,力學方面：擺的研究,惠更斯繼承了伽利略關于擺的研究，他發(fā)現(xiàn)單擺只是近似等時，真正等時的擺動軌跡不應是一段圓弧而應是一段擺弧。,將這個發(fā)現(xiàn)運用于設計之中,惠更斯于1656年造出了人類第一架擺鐘.惠更斯將這第一臺“有擺落地大鐘”獻給了荷蘭政府.,只要把這個公式與開普勒的行星運動三定律聯(lián)系起來，就有可能早于牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律。但是惠更斯沒有這樣做。,另外通過對擺的研究，發(fā)現(xiàn)了物體保持圓周運動需要一個向心力，并得出了向心加速度公式。,2.胡克的工作,(1).胡克

36、簡介:胡克(16351703)是英國物理學家和天文學家.他出生于英國威特島, 1653年進入牛津基督教會學院讀書，在那里遇到了化學家、物理學家玻意耳1655年玻意耳請胡克當他的實驗室助手. 胡克在力學、光學、天文學方面都做出了重大貢獻。他同天文學家哈雷(16321723)都是英國皇家學會中引力委員會的成員,與牛頓一道開展引力問題研究.胡克長期從事物理學和天文學研究,并自制儀器.他曾根據(jù)彈簧實驗的結果,提出了胡克定律.用自制的顯微鏡發(fā)現(xiàn)了植物細胞，起名叫“cell”,一直沿用至今.1703年3月3日在倫敦逝世,胡克定律:在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力f和彈簧的伸長或縮短的長度x成正比，即f=-kx。k

37、是物質的彈性系數(shù)，它由材料的性質所決定，負號表示彈簧所產(chǎn)生的彈力與其伸長（或壓縮）的方向相反。,(2).胡克關于萬有引力的研究,1674年,胡克在從觀察角度證明地球周年運動的嘗試一文中，提出了關于天體引力問題的三個假設：任何天體都有朝向自身中心的引力；所有物體只要它們作一個方向的簡單運動，都將保持其直線運動狀態(tài)，直至受到其它有效的力作用方可改變其運動軌道，顯然天體在不受外力作用下，其軌道不變；離引力中心越近,引力越大.,(3).胡克的遺憾:后來,胡克又認識到力和距離的平方成反比,這個結果已接近發(fā)現(xiàn)萬有引力定律,只是由于數(shù)學知識不夠而喪失了發(fā)現(xiàn)的優(yōu)先權.,3.牛頓對萬有引力定律的貢獻,(1).牛

38、頓簡介:牛頓(16421727)出生在英國林肯郡艾爾斯索普村一個小農(nóng)莊主家庭,是個遺腹子.在舅父的資助下讀書,18歲免費進入劍橋大學學習,21歲成為著名數(shù)學教授巴羅(16301677)的研究生.從事力學和光學的研究工作,獨身一生.,(2)牛頓科學成就簡介:,在數(shù)學上他發(fā)明了微積分.在天文學上他發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,開辟了天文學的新紀元.在力學中他系統(tǒng)總結了三大運動定律,創(chuàng)造了完整的牛頓力學體系.在光學中他發(fā)現(xiàn)了太陽光的光譜,發(fā)明了反射式望遠鏡.,(3)牛頓對萬有引力定律的貢獻,a.地球對月球引力的研究:本質上就是重力,地球,月球,地球的引力,b.萬有引力的發(fā)現(xiàn),第一,牛頓根據(jù)開普勒行星運動第一定

39、律和伽利略的慣性定律,認為行星若以橢圓軌道繞日運行,而,不是勻速直線運動,就得連續(xù)不斷地改變方向,因而必須有力連續(xù)作用其上.,第二,牛頓用數(shù)學方法證明了開普勒的第二定律,即如果面積、速度是常量,行星與太陽的連線在相等時間內(nèi)所掃過的面積相等的話,那末那個連續(xù)作用于行星的力,就是沿著徑向方向的向心力.,第三,牛頓根據(jù)開普勒的第三定律,聯(lián)系惠更斯的向心加速度公式,證明了向心力的大小與行星到太陽的距離的平方成反比.,第四,牛頓又假定:這一引力的大小不僅與物體間的距離平方成反比,而且與兩個物體的質量的乘積成正比,用公式可以表示成:,c.牛頓在發(fā)現(xiàn)萬有引力定律中的特殊功績,第一:他把其他科學家以為只是局部

40、天體之間的引力作用推廣到宇宙中一切具有質量的物體之間;,第二,從理論上精確計算出這種引力的大小;,第三,證明了任何兩個物體間的萬有引力可以看作集中作用于物體 的質點 上;,第四,從萬有引力定律可以推出行星運動的三定律.,(4)牛頓對經(jīng)典力學的綜合,經(jīng)典力學體系的建立:1687年出版了自然哲學的數(shù)學原理，第一次把地面力學和天體力學統(tǒng)一起來，建立起了經(jīng)典力學體系.,在該書中,他首先給出了力學的基本概念,如質量、動量、慣性、力及向心力下了定義,說明了絕對時間和絕對空間的含義,牛頓的運動三定律,運動第一定律:是在伽利略發(fā)現(xiàn)的慣性運動基礎上由牛頓 擴展而成的.牛頓的表速是:任何物體將保持它的靜止狀態(tài)或勻

41、速直線運動狀態(tài),直到外力作用迫使它改變這種狀態(tài)為止.現(xiàn)在通常的表述是:任何物體在不受外力作用(或所受外力之和為零)時,將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)不變.,運動第二定律:牛頓對運動第二定律的原始表述是:運動的變化與所施的力成正比,并沿力的作用方向發(fā)生.根據(jù)牛頓的相關表述,經(jīng)計算就可以得到:,質量的物理意義:,說明:,一定,越大,所需要的力,就越大.,運動第三定律:牛頓的原始表述是:每一個作用總是有一個相等的作用和它相對抗;或者說,兩物體彼此之間的相互作用永遠相等,并且各自指向對方.,現(xiàn)在的表述:兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在一條直線上.,碰撞,揭示的問題:運動三

42、定律告訴我們,自然界中沒有孤立存在的力,力總是存在于兩個相互作用的實體之間,不管這種力是通過接觸還是不通過接觸,它總是成對、同時出現(xiàn),且大小相等、方向相反.,(5)牛頓的兩句名言,第一句是:“如果我比別人看得遠些,那是因為我站在巨人的肩膀上.”,第二句是:“我不知道世人怎樣看我,但我自認為我不過是像一個在海邊玩耍的孩童,不時為找到比常見的更光滑的石子或更美麗的貝殼而欣喜,而展現(xiàn)在我面前的是全然未被發(fā)現(xiàn)的浩瀚的真理海洋.”,伽利略,哥白尼,開普勒,惠更斯,牛頓,第四章19世紀的電磁學,一.電流的磁效應:奧斯特、安培,前言:18世紀行將結束之際，電學達到了它的最高成就庫侖定律但是電與磁之間的聯(lián)系依

43、然未被正確認識吉爾伯特在當時認為電與磁沒有什么共同性這一看法延續(xù)了很長時間，庫侖也探討過電與磁的相關性，但在實驗上一無所獲，結果也相信電與磁沒什么關系19世紀電磁學的大發(fā)展正從認識到電磁的內(nèi)在統(tǒng)一性開始的,1.奧斯特:丹麥物理學家(17771851)青年時代就是康德哲學的崇拜者，1799年的博士論文討論的就,是康德哲學后來他周游歐洲，成了德國自然哲學派的追隨者1806年回國后，被母校哥本哈根大學聘為教授,2.奧斯特的研究工作:奧斯特一直堅信電磁之間一定有某種關系，電一定可以轉化為磁在1812年的一本書中，奧斯特推測，既然電流通過較細的導線會產(chǎn)生熱，那么通過更細的導線就可能發(fā)光導線的直徑再小下去

44、，還可能產(chǎn)生磁效應沿著這個思路，奧斯特做了許多實驗，但都沒有取得成功,1819年冬天，他受命于主持一個電磁講座，有機會繼續(xù)研究電流的磁效應問題他產(chǎn)生了一個新的想法，即電流的磁效應可能不在電流流動的方向,上為了驗證這個想法，他于次年春設計了幾個實驗，但還都沒有成功1820年4月，在一次講座快要結束時，他靈機一動又重復了這個實驗，果然發(fā)現(xiàn)電流接通時附近的小磁針動了一下奧斯特驚喜萬分，又反復實驗，終于在1820年7月發(fā)表了關于磁針上電流碰撞的實驗的論文。論文指出，電流所產(chǎn)生的磁力既不與電流方向相同也不與之相反，而是與電流方向相垂直。還指出，電流對周圍磁針的影響可以透過各種非磁性物質。,3.安培:法國

45、物理學家（17751836)生于一個富裕的商人之家據(jù)說他是一個心不在焉的教授，常常沉入思考而忘記周圍的一切，有一次連拿破侖的宴會.,都忘了去，但他是一位天才物理學家，不僅具有良好的數(shù)學基礎，而且精于實驗,4.安培的研究工作:奧斯特的發(fā)現(xiàn)馬上轟動了整個歐洲科學界.安培敏銳地感到這一發(fā)現(xiàn)的重要性,第二天即重復了奧斯特的實驗.一周后,他向科學院提交了第一篇論文,提出了磁針轉動方向與電流方向相關判定的右手定則.再一周后,他向科學院提交了第二篇論文,討論了平行載流導線之間的相互作用問題.1820年底,安培提出了著名的安培定律.,安培定律指出,兩電流元之間的作用力與距離平方成反比.這一極為重要的定律構成了

46、電動力學的基礎.“電動力學”的概念也是安培首先提出來的,用來指研究運動電荷(電流)的科學.與之相對的是“電靜力學”,庫侖定律則是電靜力學中的基本定律.,安培之前,“電流”的概念尚未形成一個科學的概念,安培把電流的方向規(guī)定為由正極指向負極.今天我們知到,電流的本質是電子由負極向正極的運動.安培的規(guī)定正好反了.,奧斯特只是發(fā)現(xiàn)了電流對磁針的作用,而安培卻在極短的時間里將這一發(fā)現(xiàn)推廣到電流與電流之間的相互作用,并接連發(fā)現(xiàn)作用的方向與大小,給出了判定方向的方法及計算大小的公式.除此之外,1821年初,安培進一步提出了分子電流假說,他認為,物體內(nèi)部每一個分子中都帶有回旋電流,因而構成了物體的宏觀磁性.1

47、7年后這一假說被證實.于是人們不得不驚嘆安培過人的天才.,二.歐姆定律,1.歐姆:德國物理學家(17891854),生于埃爾蘭根的匠人家里, 沒有正式上過大學,只在埃爾蘭根大學旁聽過,以后一直當中學教師.,2.歐姆定律的發(fā)現(xiàn):歐姆熱心于電學研究,曾多次測量過不同金屬的導電率.起初,他所使用的伏打電池的電流不太穩(wěn)定,使他的研究總是不理想.1822年,德國物理學家塞班克(17701831)發(fā)現(xiàn)了溫差電效應,從而發(fā)明了溫差,電池.由于溫差電池可以提供穩(wěn)定的電流,這使歐姆金屬導電率研究有了重大突破.,法國數(shù)學家傅里葉已經(jīng)發(fā)現(xiàn),熱傳導過程中熱流量與兩點間的溫度差成正比.愛此啟發(fā),歐姆猜測電流表也應該與導

48、線兩端之間的某種驅動力成正比.他把這種驅動力叫做“驗電力”,今天我們把它稱之為電勢差.要驗證這一猜測,就必須測量電流的大小,但實際操作起來效果很差.就在奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應以后,歐姆依此原理設計了一種扭稱,就可以很方便地測量電流的大小.就這樣歐姆終于得出了著名的歐姆定律.,歐姆將他的實驗結果發(fā)表于1826年,次年又出版了關于電路的數(shù)學研究,給出了歐姆定律的理論推導.但他的成果在國內(nèi)并未受到重視,甚至遭到非難.然而他的工作在國外越來越受到重視,倫敦皇家學會于1841年授予他科普利獎章,1842年接受他為會員.他的祖國終于認識到了他的價值.1849年,慕尼黑大學聘請他為教授,歐姆終于實現(xiàn)了他青

49、年時代當一名大學教授的理想.,三.法拉第的電磁感應定律,1.法拉第:英國物理學家(17911867),他的一生是在逆境中頑強奮斗的一生.,既然電流有磁效應,科學家自然想到磁可能也會有電流效應.盡管許多人為此做了不少實驗,但磁的電流效應并未立即被發(fā)現(xiàn).直到奧斯特的發(fā)現(xiàn)十年后,才由法拉第和美國物理學家亨利完成了這一偉大壯舉.,2.實驗過程:1824年,法拉第設計了一個實驗,用以檢驗磁的電流效應.他讓兩根導線平行放置,然后在一根導線中通電,看看另一根導線中會不會有電流效應.他當時希望看到導線中產(chǎn)生穩(wěn)定的電流,結果瞬間的電流感應未被他注意到.以后多次實驗均無結果.,A,1831年8月29日,他又設計了

50、一個新的實驗.他在一個軟鐵環(huán)上繞了兩段線圈,一段線圈與電池相連,另一個則與電流計相連.這時他,發(fā)現(xiàn)當電流接通時,電流計產(chǎn)生了強烈的振蕩,但不久回復到零位置,而當電流計斷開時,電流計又發(fā)生同樣的現(xiàn)象.法拉第起先不明白這里的含義.9月24日,他將與電流計相連的線圈繞在一個鐵圓筒上,又發(fā)現(xiàn)每當磁鐵接近或離開時,電流計都有短暫的反應,這表明,磁確實可以產(chǎn)生電,雖然只是短暫的.,A,A,同年十月1日,法拉 第將兩根絕緣銅線分別 繞在同一根木頭上,形成 兩組線圈,一組與電池相連,另一組與電流計相連.當電池接通或斷開時,電流計指針跳動,隨后就回到零位.17日,法拉第進一步發(fā)現(xiàn),僅僅用一根永磁棒插入或拔出線圈

51、,就能從與線圈相連的電流計中發(fā)現(xiàn)指針偏轉.至此,法拉第用實驗證明了感生電流的存在.11月24日,他向皇家學會提交了一篇論文,報告了他的重大發(fā)現(xiàn). 除此之外,1834年,法拉第還發(fā)現(xiàn)了自感現(xiàn)象.,3.意義:感生電流的發(fā)現(xiàn)有著重大的意義,它意味著通過連續(xù)地運動磁體可以不間斷地得到電流.據(jù)說法拉第本人很快就做了一個模型發(fā)電機.電動機和發(fā)電機的問世預示著人類電氣時代的到來.,值得一提的是,還有一個人與法拉第同時做出了電磁感應的偉大發(fā)現(xiàn),他就是美國物理學家亨利(17971878).1830年,他就初步發(fā)現(xiàn)了電流引起的磁場在通電或斷電時能產(chǎn)生瞬間電流.但他的實驗結果一直沒有發(fā)表,人們還是將電磁感應現(xiàn)象的發(fā)

52、現(xiàn)歸功于法拉第.,4.法拉第的其它貢獻:,(1).創(chuàng)造的“場”和“力線”的概念,建立了電磁感應定律.,(2).1845年法拉第發(fā)現(xiàn)了磁的旋光效應即著名的法拉第效應.次年又提出光的本性是電力線和磁力線的振動.這一看法后來被麥克斯韋發(fā)展成為光的電磁說.,(3).預言了電磁波的存在.法拉第在1832年3月12日寫給皇家學會一封信,信中說;“我認為,磁力從磁極出發(fā)的傳播類似于起波紋的水面的振動或空氣粒子的聲振動,也就是說,我想把振動理論應用于磁現(xiàn)象,就像對聲音所作的那樣,而且這也是光現(xiàn)象最可能的解釋.”,四.麥克斯韋的電磁理論,1.面臨的問題:電磁學中的一些重要定律,如庫侖定律、安培定律、法拉第電磁感

53、應定律均很快被數(shù)學物理學家用嚴密精確的數(shù)學公式數(shù)學化.但這些理論還需要高度的綜合化、系統(tǒng)化,最終形成嚴密系統(tǒng)的理論體系.,2.麥克斯韋:英國物理學家(18311879).出生在愛丁堡一個名門望族,1847年進入愛丁堡大學學習數(shù)學和物理.1850年考入劍橋大學,主攻數(shù)學物理學.1854年大學畢業(yè),數(shù)學成績非常優(yōu)秀.1871年回到母校劍橋大學任實驗物理學教授.在這期間他親自創(chuàng)辦了卡文迪許實驗室.,3.麥克斯韋的電磁理論研究,(1).1855年麥克斯韋寫了論法拉第的力線一文,第一次試圖賦予法拉第的力線概念以數(shù)學形式,從而初步建立了電與磁之間的數(shù)學關系.麥克斯韋的理論表明,電與磁不能孤立地存在,總是不

54、可分離地結合在一起.這篇論文發(fā)表在英國科學促進會報告集,中,使法拉第的力線概念由一種直觀的想象上升為 科學理論.,(2).1862年,麥克斯韋發(fā)表了第二篇論文論物理學的力線.在這篇論文中,他提出了自己首創(chuàng)的“位移電流”和“電磁場”等新概念,并在此基礎上給出了電磁場理論的更完整的數(shù)學表述.,(3).1864年,麥克斯韋向皇家學會宣讀了另一篇著名的論文電磁場的動力學理論.他認為,變化的電場必激發(fā)磁場,變化的磁場又激發(fā)電場,這種變化著的電場和磁場共同構成了統(tǒng)一的電磁場.電磁場以橫波的形式在空間中傳播,形成電磁波.,(4).麥克斯韋提出了光的電磁理論.在建立了完整的電磁理論之后,麥克斯韋推算出了電磁波

55、的傳播速度,并發(fā)現(xiàn)與光速十分接近.于是麥克斯韋在他的書中寫到:“電磁波的這種速度與光的速度如此之接近,好像我們有充分理由得出結論說,光本身是一種電磁干擾,它是波的形式,并按照電磁定律通過電磁場傳播.”,(1).1857年,麥克斯韋曾提出土星光環(huán)的顆粒構成理論.他認為:這個光環(huán)從地球上看上去很像一個圓盤,但如果它果真是一個固體或流體的結構,那么引力和離心力等作用必定會使它分崩離析,除非它是一條帶狀的小天體群,否則不會保持穩(wěn)定.,4.麥克斯韋其它方面的科學成就,(2).麥克斯韋在分子運動論領域做出過重要貢獻.他曾提出一個假想的實驗以表明熱量可以由低溫向高溫逆流,但環(huán)境要付出更大代價.,1.赫茲簡介

56、:德國物理學家(18571894)。生于漢堡。父親為律師，后任參議員；家庭富有。赫茲在少年時期就表現(xiàn)出對實驗的興趣，12歲時便有了木工工具和工作臺，以后又有了車床，常常用以制作簡單的實驗儀器。1876年進入德累斯頓工學院學習工程,由于對自然科學的愛好,轉入慕尼黑大學學習數(shù)學和物理，第二年又轉入柏林大學，在亥姆霍茲指導下學習并進行研究工作。1880年他以純理論性工作的旋轉導體電磁感應論文獲得博士學位，成為亥姆霍茲的助手。1883年到基爾大學任教。18851889年任卡爾斯魯厄大學物理學教授，,五.電磁波的實驗發(fā)現(xiàn),1886年開始進行使他聞名世界的關于電磁波的實驗工作。18891894年任波恩大學

57、物理學教授接替R.克勞修斯的席位。1894年1月1日因血中毒而實施外科手術,手術失敗不幸在波恩逝世，當時年僅36歲。為了紀念他發(fā)現(xiàn)電磁波的卓越貢獻，將頻率的單位命名為赫茲，現(xiàn)行國際單位制(SI)仍沿用。赫茲在物理學上的貢獻主要是發(fā)現(xiàn)電磁波。,2.電磁波的發(fā)現(xiàn):,第一階段:從1878年開始,赫茲就至力于電磁波的實驗研究.1886年,他在做放電實驗時發(fā)現(xiàn)近處的線圈也發(fā)出火點,他敏銳地意識到這可能是電磁波在起作用.,第二階段:赫茲設計了一個振蕩電路用來在兩個金屬球之間周期性地發(fā)出電火花,按照麥克斯韋理論,在電火花出現(xiàn)時應該有電磁波發(fā)出.然后赫茲又設計了一個有缺口的金屬環(huán)狀線圈,用來檢測電磁波.結果,

58、當振蕩電路發(fā)出火花時,金屬缺口處果然也有較小的火花出現(xiàn).這也就證明了電磁波的確存在.,第三階段:赫茲進一步在不同的距離觀測檢測線圈,從而根據(jù)電火花的強度變化大致算出了電磁波的波長.,最后,赫茲在1888年1月發(fā)表的相關論文當中證明了電磁波具有與光完全類似的特性,還證明了電磁波的傳播速度與光速有相同的數(shù)量級.赫茲的實驗發(fā)現(xiàn)不僅證明了麥克斯韋理論的正確,也為人類利用無線電波開辟了道路.,赫茲實驗示意圖,3.電磁波的應用:發(fā)現(xiàn)電磁波產(chǎn)生的巨大影響，連赫茲本人也沒料到。在他發(fā)現(xiàn)電磁波的第二年，有人問他，電磁波是否可以用作無線電通訊，赫茲不敢肯定。但是,赫茲研究電磁波無意中丟下的種子，卻很快在異地開花結

59、果了。在發(fā)現(xiàn)電磁波不到 6年，意大利的馬可尼、俄國的波波夫分別實現(xiàn)了無線電傳播，并很快投人實際使用。其他利用電磁波的技術，也像雨后春筍般相繼問世。無線電報（1894年）、 無線電廣播（1906年）、無線電導航（1911年）、無線電話（1916年）、短波通訊（1921年）、無線電傳真,（1923年）、電視（1929年）、微波通訊（1933年）、雷達（1935年），以及遙控、遙感、衛(wèi)星通訊、射電天文學 它們使整個世界面貌發(fā)生了深刻的變化。,赫茲,歐姆,法拉第,安培,庫侖,麥克斯韋,丹麥物理學家奧斯特,第五章 物理學革命,序言：19世紀末由于光學、電磁學、力學的統(tǒng)一使物理學顯示出一種形式上的完整，被譽為“一座莊嚴雄偉的建筑體系和動人心弦的美麗的廟堂”。 1900年月27日，英國物理學家開爾文作了題為熱和光的動力理論上空的19世紀之烏云的長篇講演，指出經(jīng)典物理學本來十分晴朗的天空上出現(xiàn)了兩朵烏云以太漂移和黑體輻射。,第一節(jié)物理學革命的發(fā)端,一射線的發(fā)現(xiàn)：起源于對陰極射線的研究,起因：電磁學建立之后，人們對氣體放電現(xiàn)象進行了深入研究