經(jīng)典力學大廈的建立與發(fā)展分析課件

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物理學導(dǎo)論經(jīng)典力學大廈的建立與發(fā)展林曉東1物理學導(dǎo)論經(jīng)典力學大廈的建立與發(fā)展2

一、“丈量”物理的尺度

時間

空間

波長（頻率or能量）經(jīng)典力學大廈的建立2經(jīng)典力學大廈的建立3時間尺度：1年=31536000s1月=2592000s1日=86400s1小時=3600s1分鐘=60s1秒=1s1毫秒=10-3s1微妙=10-6s1鈉秒=10-9s1皮秒=10-12s1飛秒=10-15s經(jīng)典力學大廈的建立3時間尺度：經(jīng)典力學大廈的建立4

位置---坐標經(jīng)典力學大廈的建立4位置---坐標經(jīng)典力學大廈的建立5空間尺度

1Terametre垓米=1Tm=1012metres空1Gigametre京米=1Gm=109metres1Megametre兆米=1Mm=106metres間1Kilometre千米=1km=103metres1Metre米=1m=1metres尺1Millimetre毫米=1mm=10-3metres1Micrometre微米=1m=10-6metres度1Nanometre納米=1nm=10-9metres1Picometre皮米=1pm=10-12metres經(jīng)典力學大廈的建立5空間尺度經(jīng)典力學大廈的建立6電磁波譜經(jīng)典力學大廈的建立6電磁波譜經(jīng)典力學大廈的建立7

二、力學的起源

人類原始的“夢”

追“星”----探索太空經(jīng)典力學大廈的建立7經(jīng)典力學大廈的建立81巨石陣（Stonehenge）巨大的石建筑群位于一個空曠的原野上，占地大約11公頃，主要是由許多整塊的藍砂巖組成，每塊約重50噸。巨石陣不僅在建筑學史上具有重要的地位，在天文學上也同樣有著重大的意義：它的主軸線、通往石柱的古道和夏至日早晨初升的太陽，在同一條線上；另外，其中還有兩塊石頭的連線指向冬至日落的方向。因此，人們猜測，這很可能是遠古人類為觀測天象而建造的，可以算是天文臺最早的雛形了。

建立時間：公元前4000~2000年位置：英國倫敦西南120公里經(jīng)典力學大廈的建立81巨石陣（Stonehenge）經(jīng)典力學大廈的建立92哈勃太空望遠鏡

1990年4月24日發(fā)射，是以天文學家哈勃為名，環(huán)繞地球的望遠鏡，用于從紫外到近紅外(115—1010nm)探測宇宙目標。它是世界上最大、圖像最清晰的天文望遠鏡。他的位置在地球的大氣層之上，因此獲得了地基望遠鏡所沒有的好處——影像不會受到大氣湍流的擾動，又沒有大氣散射造成的背景光，還能觀測會被臭氧層吸收的紫外線。

經(jīng)典力學大廈的建立92哈勃太空望遠鏡經(jīng)典力學大廈的建立103甚大望遠鏡（VeryLargeTelescope，縮寫為VLT）甚大望遠鏡是歐洲南方天文臺在智利建造的大型光學望遠鏡，由4臺相同的8.2米口徑望遠鏡組成，組合的等效口徑可達16米。4臺望遠鏡既可以單獨使用，也可以組成光學干涉儀進行高分辨率觀測。甚大望遠鏡位于智利安托法加斯塔以南130千米的帕瑞納天文臺，海拔高度為2,632米，這里氣候干燥，一年當中晴夜數(shù)量多于340個。經(jīng)典力學大廈的建立103甚大望遠鏡（VeryLargeTelescope114射電望遠鏡

1932年央斯基（Jansky.K.G）用無線電天線探測到來自銀河系中心（人馬座方向）的射電輻射，這標志著人類打開了在傳統(tǒng)光學波段之外進行觀測的第一個窗口。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，射電天文學脫穎而出，射電望遠鏡為射電天文學的發(fā)展起了關(guān)鍵的作用，比如：六十年代天文學的四大發(fā)現(xiàn)，類星體，脈沖星，星際分子和宇宙微波背景輻射，都是用射電望遠鏡觀測得到的。射電望遠鏡的每一次長足的進步都會毫無例外地為射電天文學的發(fā)展樹立一個里程碑。

位于波多黎哥的阿雷西博的大型射電望遠鏡經(jīng)典力學大廈的建立114射電望遠鏡經(jīng)典力學大廈的建立12三、神學史、哲學史、科學史經(jīng)典力學大廈的建立托勒密地心宇宙哥白尼日心宇宙第谷布拉赫開普勒時代伽利略12三、神學史、哲學史、科學史經(jīng)典力學大廈的建立托勒密哥白尼131.古希臘理論：地心宇宙至少在公元前3000年，人們就已經(jīng)認識到恒星、太陽、月亮以及當時已知的五顆行星的運動方式是不同的。古希臘人的宇宙結(jié)構(gòu)（1）

天體是圍繞不動的地球旋轉(zhuǎn)的；（2）

所有的恒星相互是步調(diào)一致的，每一個恒星都鑲嵌在一個透明的球殼內(nèi)表面；（3）

七大天體對應(yīng)的七個球殼每天都以不變的（均勻的）速率繞地球旋轉(zhuǎn)，大致每天一圈；（4）

球殼以略微不同的速率繞著通過地球中心的同一軸線旋轉(zhuǎn)。經(jīng)典力學大廈的建立131.古希臘理論：地心宇宙經(jīng)典力學大廈的建立14地心宇宙經(jīng)典力學大廈的建立14地心宇宙經(jīng)典力學大廈的建立15問題：（1）

透明球殼理論認為：每個行星繞著地球勻速運動。但細心觀察表明：并非如此。如火星等。

（2）

行星在逆行期間比其它時間顯的更明亮。經(jīng)典力學大廈的建立15問題：經(jīng)典力學大廈的建立16修正一：“本輪”與“均輪”

經(jīng)典力學大廈的建立16修正一：“本輪”與“均輪”經(jīng)典力學大廈的建立修正二：托勒密學說

托勒密（ClaudiusPtolemaeus

約90-168），古希臘天文學、數(shù)學家、地理學家和地圖學家。

經(jīng)典力學大廈的建立修正二：托勒密學說經(jīng)典力學大廈的建立18

13世紀的西班牙國王阿方索十世曾評論：

如果全能的主在著手創(chuàng)造萬物之前先和我商量，我當提供更簡單的方案。經(jīng)典力學大廈的建立18經(jīng)典力學大廈的建立192.哥白尼理論——日心宇宙哥白尼1473年2月19日出生于。18歲時就讀于波蘭舊都的克萊考大學，學習醫(yī)學期間對天文學產(chǎn)生了興趣。

1496年，23歲的哥白尼來到意大利，攻讀法律、

醫(yī)學和神學，天文學家徳?諾瓦拉對哥白尼影響極大，

在他那里學到了天文觀測技術(shù)以及希臘的天文學理論。后來在費拉拉大學獲宗教法博士學位。哥白尼作為一名醫(yī)生，由于醫(yī)術(shù)高明而被人們譽名為“神醫(yī)”。尼古拉?哥白尼哥白尼成年的大部分時間是在費勞恩譯格大教堂任職1473.2.19～當一名教士。哥白尼并不是一位職業(yè)天文學家，他的1543.5.24

成名巨著是在業(yè)余時間完成的。經(jīng)典力學大廈的建立192.哥白尼理論——日心宇宙經(jīng)典力學大廈的建立20對“地心宇宙論”產(chǎn)生懷疑的原因

*通過觀察，發(fā)現(xiàn)托勒密模型的預(yù)告有時很不準確，如：1504年是木星和土星在太空中最接近的一年，但兩者相會的日期觀測結(jié)果比模型預(yù)告日期差了十天；*托勒密模型對環(huán)繞地球運動的太陽和其他五顆行星（金、木、水、火、土星）運動的描述非常繁瑣和復(fù)雜，太牽強和不自然（不美）；*哥白尼深受柏拉圖哲學影響，高度贊美太陽。同時也發(fā)現(xiàn)，如果把太陽作為宇宙中心，一切都會變得簡單、清晰。經(jīng)典力學大廈的建立20經(jīng)典力學大廈的建立21“日心宇宙”模型要點：地球和其它所有行星都繞太陽作勻速圓周運動；地球繞其軸心運轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)）；月亮繞地球運轉(zhuǎn)。

1512年前后，哥白尼把他的“太陽中心學說”寫出了一個提綱，1543年4月在他逝世前發(fā)表。經(jīng)典力學大廈的建立21“日心宇宙”模型要點：經(jīng)典力學大廈的建立22貢獻：觀測計算所得數(shù)值的精確度是驚人的。

他得到恒星年的時間為365天6小時9分40秒，比現(xiàn)在的精確值約多30秒，誤差只有百萬分之一；他得到的月亮到地球的平均距離是地球半徑的60.30倍，和現(xiàn)在的60.27倍相比，誤差只有萬分之五。

經(jīng)典力學大廈的建立22貢獻：經(jīng)典力學大廈的建立233.開普勒理論——以太陽為焦點的宇宙（1）

第谷·布拉赫

1546年12月14日生于丹麥，出身貴族，14歲入哥本哈根大學。第谷從小迷戀天文觀測，終身致力于天文儀器制造和天文研究。他一生積累的觀察數(shù)據(jù)和資料，對后來的著名天文學家開普勒有極大幫助。

1576年2月，丹麥國王將丹麥海峽中的汶風島賜給第谷，并撥巨款讓第谷在島上修建大型天文臺。這座天文臺被譽為“天堡”，它規(guī)模宏大，設(shè)備齊全，所用的天文儀器幾乎都是第谷設(shè)計制造的。他測定了大氣折射改正表，為后人的觀測活動提供了很好的參照。第谷通過重新測定恒星的位置，編制成比以往更準確的1000多顆恒星的星表。1601年10月24日，第谷辭世。經(jīng)典力學大廈的建立233.開普勒理論——以太陽為焦點的宇宙經(jīng)典力學大廈的建立24（2）用數(shù)學總結(jié)天體運行規(guī)律的第一人------開普勒（JohannesKepler）

繼承哥白尼事業(yè)之功、揭開行星運動之謎的是不朽的德國天文學家約翰·開普勒。公元1571年～公元1630年11月15日。開普勒出生在德國，從學校畢業(yè)后，進入新教的神學院——杜賓根大學攻讀，本想將來當個神學者，但卻對數(shù)學和天文學發(fā)生濃厚興趣和愛好。后來天文學家第谷·布拉赫邀請他去布拉格附近的天文臺給自己當助手。開普勒接受了這一邀請，1600年1月加入了第谷的行列。第谷翌年去世。作為第谷·布拉赫的接班人，開普勒認真地研究了第谷多年對行星進行仔細觀察所做的大量記錄。第谷是望遠鏡發(fā)明以前的最后一位偉大的天文學家，也是世界上前所未有的最仔細、最準確的觀察家，因此他的記錄具有十分重大的價值。開普勒認為通過對第谷的記錄做仔細的數(shù)學分析可以確定哪個行星運動學說是正確的：哥白尼日心說，古老的托勒密地心說，或許是第谷本人提出的第三種學說。但是經(jīng)過多年煞費苦心的數(shù)學計算，開普勒發(fā)現(xiàn)第谷的觀察與這種三學說都不符合。經(jīng)典力學大廈的建立24（2）用數(shù)學總結(jié)天體運行規(guī)律的第一人------開普勒25開普勒遇到的問題：（1）

精確度問題第谷用了20年時間，得到了太陽、月亮和行星位置的精確數(shù)據(jù)（觀測結(jié)果），但無論用托勒密理論還是用哥白尼理論解釋，都相差幾弧分。

（2）金星的“滿盈”相問題

按本輪理論，無滿盈相；實際觀測結(jié)果，有滿盈相。經(jīng)典力學大廈的建立25開普勒遇到的問題：經(jīng)典力學大廈的建立開普勒的貢獻：

1.橢圓定律：每個行星的軌道是一個橢圓，太陽位于一個焦點上。

2.等面積定律：在行星與太陽間作一直線，則此直線在行星運動時于相同時間內(nèi)掃過相等的面積。（1609年發(fā)表于他的《新天文學》）

3.行星運動周期T的平方正比于行星與太陽平均距離R的三次方。

（1619年發(fā)表于他的《世界的和諧》）經(jīng)典力學大廈的建立開普勒的貢獻：經(jīng)典力學大廈的建立四、伽利略和近代力學的誕生伽利略·伽利雷（GalileoGalilei，1564-1642），意大利著名數(shù)學家、物理學家、天文學家和哲學家，近代實驗科學的先驅(qū)者。1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個球同時落地”的著名實驗，從此推翻了亞里士多德“物體下落速度和重量成比例”的學說，糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論。1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠鏡（后被稱為伽利略望遠鏡），并用來觀測天體，他發(fā)現(xiàn)了月球表面的凹凸不平，并親手繪制了第一幅月面圖。經(jīng)典力學大廈的建立四、伽利略和近代力學的誕生經(jīng)典力學大廈的建立伽利略貢獻之一：堅持真理，支持哥白尼學說1610年1月7日，伽利略發(fā)現(xiàn)了木星的四顆衛(wèi)星，為哥白尼學說找到了確鑿的證據(jù)，標志著哥白尼學說開始走向勝利。借助于望遠鏡，伽利略還先后發(fā)現(xiàn)了土星光環(huán)、太陽黑子、太陽的自轉(zhuǎn)、金星和水星的盈虧現(xiàn)象，以及銀河是由無數(shù)恒星組成等等。這些發(fā)現(xiàn)開辟了天文學的新時代。伽利略著有《星際使者》《關(guān)于太陽黑子的書信》《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》和《關(guān)于兩門新科學的談話和數(shù)學證明》。為了紀念伽利略的功績，人們把木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四命名為伽利略衛(wèi)星。人們爭相傳頌：“哥倫布發(fā)現(xiàn)了新大陸，伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙”。經(jīng)典力學大廈的建立伽利略貢獻之一：堅持真理，支持哥白尼學說經(jīng)典力學大廈的建立伽利略貢獻之二：提出落體定律和慣性運動概念

12經(jīng)典力學大廈的建立伽利略貢獻之二：提出落體定律和慣性運動概念經(jīng)典力學大廈的建立

3小球的加速度與小球重量無關(guān)。力不是產(chǎn)生速度的原因。一個不受外力作用的物體將保持它的勻速運動狀態(tài)。推論：如果把左邊的斜面豎起來，情況如何？

經(jīng)典力學大廈的建立3小球的加速度與小球重量無關(guān)。力不是產(chǎn)生速度的原因。伽利略貢獻之三：對科學方法的貢獻

愛因斯坦：

伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所用的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端。

------《物理學的進化》經(jīng)典力學大廈的建立伽利略貢獻之三：對科學方法的貢獻經(jīng)典力學大廈的建立五、牛頓和經(jīng)典力學的成熟

亞歷山大·蒲柏說到:

NatureandNature'slawslayhidinnight;

Godsaid,"letNewtonbe!"andallwaslight.

Soon，everythingreturnedbacktothedarkasAll

bethere…

自然和自然的法則在黑夜中隱藏；

上帝說，“讓牛頓去吧！”于是一切都被照亮經(jīng)典力學大廈的建立五、牛頓和經(jīng)典力學的成熟經(jīng)典力學大廈的建立艾薩克·牛頓簡介

艾薩克·牛頓，Isaacnewton(1643.1.4—1727.3.20)是英國偉大的數(shù)學家、物理學家、天文學家和自然哲學家，同時他也是一個神學愛好者，晚年曾著力研究神學。1643年1月4日生于英格蘭林肯郡格蘭瑟姆附近的沃爾索普村,1727年3月20日在倫敦病逝。牛頓1661年入英國劍橋大學圣三一學院，1665年獲文學士學位。隨后兩年在家鄉(xiāng)躲避瘟疫。這兩年里，他制定了一生大多數(shù)重要科學創(chuàng)造的藍圖。1667年回劍橋后當選為圣三一學院院委，次年獲碩士學位。1669年任盧卡斯教授直到1701年。1696年任皇家造幣廠監(jiān)督，并移居倫敦。1703年任英國皇家學會會長。1706年受女王安娜封爵。他晚年潛心于自然哲學與神學。牛頓在科學上最卓越的貢獻是創(chuàng)建了微積分和經(jīng)典力學。

經(jīng)典力學大廈的建立艾薩克·牛頓簡介經(jīng)典力學大廈的建立經(jīng)典力學大廈的建立經(jīng)典力學大廈的建立牛頓成就之一：力：使物體加速的原因

牛頓第一定律（慣性定律）：

一切物體在不受任何外力的作用下，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。

——它明確了力和運動的關(guān)系及提出了慣性的概念

經(jīng)典力學大廈的建立牛頓成就之一：力：使物體加速的原因經(jīng)典力學大廈的建立牛頓成就之二：把力和加速度聯(lián)系起來

牛頓第二定律：物體的加速度跟物體所受的合外力

F成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

公式：經(jīng)典力學大廈的建立牛頓成就之二：把力和加速度聯(lián)系起來經(jīng)典力學大廈的建立牛頓成就之三：作用力與反作用力定律

每個力都是兩個物體之間的相互作用。因此力一定成對出現(xiàn)：只要一物體施力于第二個物體，第二個物體就施力于第一個物體，而且這兩個力大小相等，方向相反。牛頓第三定律：

兩個物體之間的作用力和反作用力，在同一條直線上，大小相等，方向相反。為什么我們只看到蘋果下落，未見地球上升呢？經(jīng)典力學大廈的建立牛頓成就之三：作用力與反作用力定律為什么我們只牛頓成就之四：萬有引力牛頓晚年的描述：

當他在自家農(nóng)場期間，看到一個蘋果從樹上落下，而他同時又能在天上看到月亮時，他產(chǎn)生了萬有引力的定律的概念。

當每一個人都看到月亮不往下掉時，只有牛頓才看到月亮正在往下掉。

-----瓦萊里，法國詩人和哲學家經(jīng)典力學大廈的建立牛頓成就之四：萬有引力經(jīng)典力學大廈的建立

亞里斯多德說：使月亮做圓周運動不需要力，因為這是它的自然運動。

慣性觀點認為：為了使月亮偏離直線運動，必須有一個力作用于它。月亮為什么不掉下來？經(jīng)典力學大廈的建立亞里斯多德說：月亮為什么不掉下來？經(jīng)典力學大廈的建立

牛頓的論據(jù)：在地球上拋蘋果經(jīng)典力學大廈的建立牛頓的論據(jù)：經(jīng)典力學大廈的建立萬有引力表現(xiàn)形式：

與質(zhì)量的相關(guān)性：

觀點：兩個物體之間的引力隨著每個物體質(zhì)量的增大一定也增大。理由：蘋果質(zhì)量越大，重量也越大；如果把一個蘋果換成兩個粘在一起的蘋果而使其質(zhì)量加倍，其重量也加倍。與距離的相關(guān)性：已知：地球與月亮的距離是地球半徑的

60倍，月亮繞地球一周需27天.

所以：月亮繞地球圓周運動的加速度是

0.0027m/s2

相當于地面物體下降時加速度9.8m/s2

的1/3600倍，即1/602

經(jīng)典力學大廈的建立萬有引力表現(xiàn)形式：經(jīng)典力學大廈的建立

結(jié)論：

推論：在地球上摘朵花，你就移動了最遠的星球！

----狄拉克（物理學家）經(jīng)典力學大廈的建立結(jié)論：經(jīng)典力學大廈的建立卡文迪許扭稱實驗被評為十大最優(yōu)美物理實驗。經(jīng)典力學大廈的建立卡文迪許扭稱實驗被評為十大最優(yōu)美物理實驗。經(jīng)典力學大廈的建立六、經(jīng)典力學大廈

1.什么是經(jīng)典力學？經(jīng)典力學的基本定律是牛頓運動定律或與牛頓定律有關(guān)且等價的其他力學原理，它是20世紀以前的力學。牛頓在前人研究和實踐的基礎(chǔ)上，經(jīng)過長期的實驗觀測、數(shù)學計算和深入思考，提出了力學三大定律和萬有引力定律，把天體力學和地球上物體的力學統(tǒng)一起來，建立了系統(tǒng)的經(jīng)典力學理論。

2.兩個基本假定：（1）假定時間和空間是絕對的，長度和時間間隔的測量與觀測者的運動無

關(guān)，物質(zhì)間相互作用的傳遞是瞬時到達的；（2）一切可觀測的物理量在原則上可以無限精確地加以測定。

經(jīng)典力學大廈的建立六、經(jīng)典力學大廈經(jīng)典力學大廈的建立3.經(jīng)典力學內(nèi)容牛頓第一定律

牛頓第二定律牛頓第三定律萬有引力定律力學量單位位移m速度ms-1加速度m

s-2轉(zhuǎn)動慣量kg

m2動量kg

m

s-1角動量kg

m2

s-1力kg

m

s-2力矩kg

m2

s-2能量kg

m2

s-2功率kg

m2

s-3壓力kg

m-1

s-2表面張力kg

s-2輻照度kg

s-3動粘性kg

m-1

s經(jīng)典力學大廈的建立3.經(jīng)典力學內(nèi)容牛頓第一定律牛頓第二定律牛頓第三定律萬經(jīng)典力學大廈的建立經(jīng)典力學大廈的建立47經(jīng)典力學大廈的建立經(jīng)典力學大廈的建立47經(jīng)典力學大廈的建立經(jīng)典力學大廈的建立48經(jīng)典力學大廈的建立48經(jīng)典力學大廈的建立49經(jīng)典力學大廈的建立49經(jīng)典力學大廈的建立50

物理學導(dǎo)論經(jīng)典力學大廈的建立與發(fā)展林曉東1物理學導(dǎo)論經(jīng)典力學大廈的建立與發(fā)展51

一、“丈量”物理的尺度

時間

空間

波長（頻率or能量）經(jīng)典力學大廈的建立2經(jīng)典力學大廈的建立52時間尺度：1年=31536000s1月=2592000s1日=86400s1小時=3600s1分鐘=60s1秒=1s1毫秒=10-3s1微妙=10-6s1鈉秒=10-9s1皮秒=10-12s1飛秒=10-15s經(jīng)典力學大廈的建立3時間尺度：經(jīng)典力學大廈的建立53

位置---坐標經(jīng)典力學大廈的建立4位置---坐標經(jīng)典力學大廈的建立54空間尺度

1Terametre垓米=1Tm=1012metres空1Gigametre京米=1Gm=109metres1Megametre兆米=1Mm=106metres間1Kilometre千米=1km=103metres1Metre米=1m=1metres尺1Millimetre毫米=1mm=10-3metres1Micrometre微米=1m=10-6metres度1Nanometre納米=1nm=10-9metres1Picometre皮米=1pm=10-12metres經(jīng)典力學大廈的建立5空間尺度經(jīng)典力學大廈的建立55電磁波譜經(jīng)典力學大廈的建立6電磁波譜經(jīng)典力學大廈的建立56

二、力學的起源

人類原始的“夢”

追“星”----探索太空經(jīng)典力學大廈的建立7經(jīng)典力學大廈的建立571巨石陣（Stonehenge）巨大的石建筑群位于一個空曠的原野上，占地大約11公頃，主要是由許多整塊的藍砂巖組成，每塊約重50噸。巨石陣不僅在建筑學史上具有重要的地位，在天文學上也同樣有著重大的意義：它的主軸線、通往石柱的古道和夏至日早晨初升的太陽，在同一條線上；另外，其中還有兩塊石頭的連線指向冬至日落的方向。因此，人們猜測，這很可能是遠古人類為觀測天象而建造的，可以算是天文臺最早的雛形了。

建立時間：公元前4000~2000年位置：英國倫敦西南120公里經(jīng)典力學大廈的建立81巨石陣（Stonehenge）經(jīng)典力學大廈的建立582哈勃太空望遠鏡

1990年4月24日發(fā)射，是以天文學家哈勃為名，環(huán)繞地球的望遠鏡，用于從紫外到近紅外(115—1010nm)探測宇宙目標。它是世界上最大、圖像最清晰的天文望遠鏡。他的位置在地球的大氣層之上，因此獲得了地基望遠鏡所沒有的好處——影像不會受到大氣湍流的擾動，又沒有大氣散射造成的背景光，還能觀測會被臭氧層吸收的紫外線。

經(jīng)典力學大廈的建立92哈勃太空望遠鏡經(jīng)典力學大廈的建立593甚大望遠鏡（VeryLargeTelescope，縮寫為VLT）甚大望遠鏡是歐洲南方天文臺在智利建造的大型光學望遠鏡，由4臺相同的8.2米口徑望遠鏡組成，組合的等效口徑可達16米。4臺望遠鏡既可以單獨使用，也可以組成光學干涉儀進行高分辨率觀測。甚大望遠鏡位于智利安托法加斯塔以南130千米的帕瑞納天文臺，海拔高度為2,632米，這里氣候干燥，一年當中晴夜數(shù)量多于340個。經(jīng)典力學大廈的建立103甚大望遠鏡（VeryLargeTelescope604射電望遠鏡

1932年央斯基（Jansky.K.G）用無線電天線探測到來自銀河系中心（人馬座方向）的射電輻射，這標志著人類打開了在傳統(tǒng)光學波段之外進行觀測的第一個窗口。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，射電天文學脫穎而出，射電望遠鏡為射電天文學的發(fā)展起了關(guān)鍵的作用，比如：六十年代天文學的四大發(fā)現(xiàn)，類星體，脈沖星，星際分子和宇宙微波背景輻射，都是用射電望遠鏡觀測得到的。射電望遠鏡的每一次長足的進步都會毫無例外地為射電天文學的發(fā)展樹立一個里程碑。

位于波多黎哥的阿雷西博的大型射電望遠鏡經(jīng)典力學大廈的建立114射電望遠鏡經(jīng)典力學大廈的建立61三、神學史、哲學史、科學史經(jīng)典力學大廈的建立托勒密地心宇宙哥白尼日心宇宙第谷布拉赫開普勒時代伽利略12三、神學史、哲學史、科學史經(jīng)典力學大廈的建立托勒密哥白尼621.古希臘理論：地心宇宙至少在公元前3000年，人們就已經(jīng)認識到恒星、太陽、月亮以及當時已知的五顆行星的運動方式是不同的。古希臘人的宇宙結(jié)構(gòu)（1）

天體是圍繞不動的地球旋轉(zhuǎn)的；（2）

所有的恒星相互是步調(diào)一致的，每一個恒星都鑲嵌在一個透明的球殼內(nèi)表面；（3）

七大天體對應(yīng)的七個球殼每天都以不變的（均勻的）速率繞地球旋轉(zhuǎn)，大致每天一圈；（4）

球殼以略微不同的速率繞著通過地球中心的同一軸線旋轉(zhuǎn)。經(jīng)典力學大廈的建立131.古希臘理論：地心宇宙經(jīng)典力學大廈的建立63地心宇宙經(jīng)典力學大廈的建立14地心宇宙經(jīng)典力學大廈的建立64問題：（1）

透明球殼理論認為：每個行星繞著地球勻速運動。但細心觀察表明：并非如此。如火星等。

（2）

行星在逆行期間比其它時間顯的更明亮。經(jīng)典力學大廈的建立15問題：經(jīng)典力學大廈的建立65修正一：“本輪”與“均輪”

經(jīng)典力學大廈的建立16修正一：“本輪”與“均輪”經(jīng)典力學大廈的建立修正二：托勒密學說

托勒密（ClaudiusPtolemaeus

約90-168），古希臘天文學、數(shù)學家、地理學家和地圖學家。

經(jīng)典力學大廈的建立修正二：托勒密學說經(jīng)典力學大廈的建立67

13世紀的西班牙國王阿方索十世曾評論：

如果全能的主在著手創(chuàng)造萬物之前先和我商量，我當提供更簡單的方案。經(jīng)典力學大廈的建立18經(jīng)典力學大廈的建立682.哥白尼理論——日心宇宙哥白尼1473年2月19日出生于。18歲時就讀于波蘭舊都的克萊考大學，學習醫(yī)學期間對天文學產(chǎn)生了興趣。

1496年，23歲的哥白尼來到意大利，攻讀法律、

醫(yī)學和神學，天文學家徳?諾瓦拉對哥白尼影響極大，

在他那里學到了天文觀測技術(shù)以及希臘的天文學理論。后來在費拉拉大學獲宗教法博士學位。哥白尼作為一名醫(yī)生，由于醫(yī)術(shù)高明而被人們譽名為“神醫(yī)”。尼古拉?哥白尼哥白尼成年的大部分時間是在費勞恩譯格大教堂任職1473.2.19～當一名教士。哥白尼并不是一位職業(yè)天文學家，他的1543.5.24

成名巨著是在業(yè)余時間完成的。經(jīng)典力學大廈的建立192.哥白尼理論——日心宇宙經(jīng)典力學大廈的建立69對“地心宇宙論”產(chǎn)生懷疑的原因

*通過觀察，發(fā)現(xiàn)托勒密模型的預(yù)告有時很不準確，如：1504年是木星和土星在太空中最接近的一年，但兩者相會的日期觀測結(jié)果比模型預(yù)告日期差了十天；*托勒密模型對環(huán)繞地球運動的太陽和其他五顆行星（金、木、水、火、土星）運動的描述非常繁瑣和復(fù)雜，太牽強和不自然（不美）；*哥白尼深受柏拉圖哲學影響，高度贊美太陽。同時也發(fā)現(xiàn)，如果把太陽作為宇宙中心，一切都會變得簡單、清晰。經(jīng)典力學大廈的建立20經(jīng)典力學大廈的建立70“日心宇宙”模型要點：地球和其它所有行星都繞太陽作勻速圓周運動；地球繞其軸心運轉(zhuǎn)（自轉(zhuǎn)）；月亮繞地球運轉(zhuǎn)。

1512年前后，哥白尼把他的“太陽中心學說”寫出了一個提綱，1543年4月在他逝世前發(fā)表。經(jīng)典力學大廈的建立21“日心宇宙”模型要點：經(jīng)典力學大廈的建立71貢獻：觀測計算所得數(shù)值的精確度是驚人的。

他得到恒星年的時間為365天6小時9分40秒，比現(xiàn)在的精確值約多30秒，誤差只有百萬分之一；他得到的月亮到地球的平均距離是地球半徑的60.30倍，和現(xiàn)在的60.27倍相比，誤差只有萬分之五。

經(jīng)典力學大廈的建立22貢獻：經(jīng)典力學大廈的建立723.開普勒理論——以太陽為焦點的宇宙（1）

第谷·布拉赫

1546年12月14日生于丹麥，出身貴族，14歲入哥本哈根大學。第谷從小迷戀天文觀測，終身致力于天文儀器制造和天文研究。他一生積累的觀察數(shù)據(jù)和資料，對后來的著名天文學家開普勒有極大幫助。

1576年2月，丹麥國王將丹麥海峽中的汶風島賜給第谷，并撥巨款讓第谷在島上修建大型天文臺。這座天文臺被譽為“天堡”，它規(guī)模宏大，設(shè)備齊全，所用的天文儀器幾乎都是第谷設(shè)計制造的。他測定了大氣折射改正表，為后人的觀測活動提供了很好的參照。第谷通過重新測定恒星的位置，編制成比以往更準確的1000多顆恒星的星表。1601年10月24日，第谷辭世。經(jīng)典力學大廈的建立233.開普勒理論——以太陽為焦點的宇宙經(jīng)典力學大廈的建立73（2）用數(shù)學總結(jié)天體運行規(guī)律的第一人------開普勒（JohannesKepler）

繼承哥白尼事業(yè)之功、揭開行星運動之謎的是不朽的德國天文學家約翰·開普勒。公元1571年～公元1630年11月15日。開普勒出生在德國，從學校畢業(yè)后，進入新教的神學院——杜賓根大學攻讀，本想將來當個神學者，但卻對數(shù)學和天文學發(fā)生濃厚興趣和愛好。后來天文學家第谷·布拉赫邀請他去布拉格附近的天文臺給自己當助手。開普勒接受了這一邀請，1600年1月加入了第谷的行列。第谷翌年去世。作為第谷·布拉赫的接班人，開普勒認真地研究了第谷多年對行星進行仔細觀察所做的大量記錄。第谷是望遠鏡發(fā)明以前的最后一位偉大的天文學家，也是世界上前所未有的最仔細、最準確的觀察家，因此他的記錄具有十分重大的價值。開普勒認為通過對第谷的記錄做仔細的數(shù)學分析可以確定哪個行星運動學說是正確的：哥白尼日心說，古老的托勒密地心說，或許是第谷本人提出的第三種學說。但是經(jīng)過多年煞費苦心的數(shù)學計算，開普勒發(fā)現(xiàn)第谷的觀察與這種三學說都不符合。經(jīng)典力學大廈的建立24（2）用數(shù)學總結(jié)天體運行規(guī)律的第一人------開普勒74開普勒遇到的問題：（1）

精確度問題第谷用了20年時間，得到了太陽、月亮和行星位置的精確數(shù)據(jù)（觀測結(jié)果），但無論用托勒密理論還是用哥白尼理論解釋，都相差幾弧分。

（2）金星的“滿盈”相問題

按本輪理論，無滿盈相；實際觀測結(jié)果，有滿盈相。經(jīng)典力學大廈的建立25開普勒遇到的問題：經(jīng)典力學大廈的建立開普勒的貢獻：

1.橢圓定律：每個行星的軌道是一個橢圓，太陽位于一個焦點上。

2.等面積定律：在行星與太陽間作一直線，則此直線在行星運動時于相同時間內(nèi)掃過相等的面積。（1609年發(fā)表于他的《新天文學》）

3.行星運動周期T的平方正比于行星與太陽平均距離R的三次方。

（1619年發(fā)表于他的《世界的和諧》）經(jīng)典力學大廈的建立開普勒的貢獻：經(jīng)典力學大廈的建立四、伽利略和近代力學的誕生伽利略·伽利雷（GalileoGalilei，1564-1642），意大利著名數(shù)學家、物理學家、天文學家和哲學家，近代實驗科學的先驅(qū)者。1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個球同時落地”的著名實驗，從此推翻了亞里士多德“物體下落速度和重量成比例”的學說，糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論。1609年，伽利略創(chuàng)制了天文望遠鏡（后被稱為伽利略望遠鏡），并用來觀測天體，他發(fā)現(xiàn)了月球表面的凹凸不平，并親手繪制了第一幅月面圖。經(jīng)典力學大廈的建立四、伽利略和近代力學的誕生經(jīng)典力學大廈的建立伽利略貢獻之一：堅持真理，支持哥白尼學說1610年1月7日，伽利略發(fā)現(xiàn)了木星的四顆衛(wèi)星，為哥白尼學說找到了確鑿的證據(jù)，標志著哥白尼學說開始走向勝利。借助于望遠鏡，伽利略還先后發(fā)現(xiàn)了土星光環(huán)、太陽黑子、太陽的自轉(zhuǎn)、金星和水星的盈虧現(xiàn)象，以及銀河是由無數(shù)恒星組成等等。這些發(fā)現(xiàn)開辟了天文學的新時代。伽利略著有《星際使者》《關(guān)于太陽黑子的書信》《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》和《關(guān)于兩門新科學的談話和數(shù)學證明》。為了紀念伽利略的功績，人們把木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四命名為伽利略衛(wèi)星。人們爭相傳頌：“哥倫布發(fā)現(xiàn)了新大陸，伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙”。經(jīng)典力學大廈的建立伽利略貢獻之一：堅持真理，支持哥白尼學說經(jīng)典力學大廈的建立伽利略貢獻之二：提出落體定律和慣性運動概念

12經(jīng)典力學大廈的建立伽利略貢獻之二：提出落體定律和慣性運動概念經(jīng)典力學大廈的建立

3小球的加速度與小球重量無關(guān)。力不是產(chǎn)生速度的原因。一個不受外力作用的物體將保持它的勻速運動狀態(tài)。推論：如果把左邊的斜面豎起來，情況如何？

經(jīng)典力學大廈的建立3小球的加速度與小球重量無關(guān)。力不是產(chǎn)生速度的原因。伽利略貢獻之三：對科學方法的貢獻

愛因斯坦：

伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所用的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端。

------《物理學的進化》經(jīng)典力學大廈的建立伽利略貢獻之三：對科學方法的貢獻經(jīng)典力學大廈的建立五、牛頓和經(jīng)典力學的成熟

亞歷山大·蒲柏說到:

NatureandNature'slawslayhidinnight;

Godsaid,"letNewtonbe!"andallwaslight.

Soon，everythingreturnedbacktothedarkasAll

bethere…

自然和自然的法則在黑夜中隱藏；

上帝說，“讓牛頓去吧！”于是一切都被照亮經(jīng)典力學大廈的建立五、牛頓和經(jīng)典力學的成熟經(jīng)典力學大廈的建立艾薩克·牛頓簡介

艾薩克·牛頓，Isaacnewton(1643.1.4—1727.3.20)是英國偉大的數(shù)學家、物理學家、天文學家和自然哲學家，同時他也是一個神學愛好者，晚年曾著力研究神學。1643年1月4日生于英格蘭林肯郡格蘭瑟姆附近的沃爾索普村,1727年3月20日在倫敦病逝。牛頓1661年入英國劍橋大學圣三一學院，1665年獲文學士學位。隨后兩年在家鄉(xiāng)躲避瘟疫。這兩年里，他制定了一生大多數(shù)重要科學創(chuàng)造的藍圖。1667年回劍橋后當選為圣三一學院院委，次年獲碩士學位。1669年任盧卡斯教授直到1701年。1696年任皇家造幣廠監(jiān)督，并移居倫敦。1703年任英國皇家學會會長。1706年受女王安娜封爵。他晚年潛心于自然哲學與神學。牛頓在科學上最卓越的貢獻是創(chuàng)建了微積分和經(jīng)典力學。

經(jīng)典力學大廈的建立艾薩克·牛頓簡介經(jīng)典力學大廈的建立經(jīng)典力學大廈的建立經(jīng)典力學大廈的建立牛頓成就之一：力：使物體加速的原因

牛頓第一定律（慣性定律）：

一切物體在不受任何外力的作用下，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。

——它明確了