力學基本定律的形成課件

力學基本定律的形成上篇力學基本定律的形成上篇什么是力學？力學又稱經(jīng)典力學，是研究通常尺寸的物體在受力下的形變，以及速度遠低于光速的運動過程的一門自然科學。力學是物理學、天文學和許多工程學的基礎，機械、建筑、航天器和船艦等的合理設計都必須以經(jīng)典力學為基本依據(jù)。什么是力學？力學又稱經(jīng)典力學，是研究通常尺寸的物體在受力下的

牛頓(Newton)1665

“萬有引力”定律牛頓(Newton)1665“千萬只蘋果落了下來，可唯有你，問了why？（蘋果呀蘋果，你可曾告訴我，你為什么要落地？）

千萬只蘋果落了下來，可唯有你，問了why？（蘋果呀持金蘋果的女神——盧浮宮藝術展持金蘋果的女神名言我不知道世人怎樣看我，但我自己以為我不過像一個在海邊玩耍的孩子，不時為發(fā)現(xiàn)比尋常更為美麗的一塊卵石或一片貝殼而沾沾自喜，至于展現(xiàn)在我面前的浩翰的真理海洋，卻全然沒有發(fā)現(xiàn)。如果說我所看的比別人更遠一點，那是因為我站在巨人的肩上。名言我不知道世人怎樣看我，但我自己以為我不過像一個在海邊謙虛還是驕傲？他在給胡克的一封信里這樣寫的："笛卡兒先生所做的是搭了一座梯子，而您則使梯子升得更高了一些，……如果我能看的更遠一些，那是因為我站在巨人的肩膀上。"謙虛還是驕傲？他在給胡克的一封信里這樣寫的："笛卡兒先生所做誰是巨人？誰是巨人？§1.1歷史概述力學是物理學中發(fā)展最早的一個分支，它和人類的生活與生產(chǎn)聯(lián)系最為密切。早在遙遠的古代，人們就在生產(chǎn)勞動中應用了杠桿、螺旋、滑輪、斜面等簡單機械，從而促進了靜力學的發(fā)展。§1.1歷史概述力學是物理學中發(fā)展最早的一個分支，它和古代的成就古希臘時代，就已形成比重和重心的概念，出現(xiàn)杠桿原理；阿基米德（Archimedes，約公元前287—212）的浮力原理提出于公元前二百多年。我國古代的春秋戰(zhàn)國時期，以《墨經(jīng)》為代表作的墨家，總結了大量力學知識，例如：時間與空間的聯(lián)系、運動的相對性、力的概念、杠桿平衡、斜面的應用以及滾動和慣性等現(xiàn)象的分析，涉及力學的許多方面。古代的成就古希臘時代，就已形成比重和重心的概念，出現(xiàn)杠桿原理中世紀“中世紀”一詞是從15世紀后期的人文主義者開始使用的。這個時期的歐洲沒有一個強有力的政權來統(tǒng)治。封建割據(jù)帶來頻繁的戰(zhàn)爭，造成科技和生產(chǎn)力發(fā)展停滯，人民生活在毫無希望的痛苦中，所以中世紀或者中世紀的早期在歐美普遍稱作“黑暗時代”，傳統(tǒng)上認為這是歐洲文明史上發(fā)展比較緩慢的時期。中世紀“中世紀”一詞是從15世紀后期的人文主義者開始使用的。宗教對科學的迫害自從公元312年君士坦丁宣布合法化基督教后，基督徒就從被迫害者變?yōu)槠群φ摺Ｋ麄償骋曇磺胁缓虾跏ソ?jīng)的東西，包括新思想及科學等。歷史上就有很多偉大的思想家及科學家被基督徒迫害。到中世紀，更出現(xiàn)羅馬教廷的“宗教裁判所”及加爾文的“宗教法庭”等合法機構迫害所謂的“異端”。宗教對科學的迫害自從公元312年君士坦丁宣布合法化基督教后，1.哥白尼：意大利著名天文學家，著有《天體運行論》，遭到教會殘酷迫害。1543年5月20日病逝。2.堅持哥白尼“日心說”的布魯諾，先被投入監(jiān)獄，當他聽完宣判后，面不改色地對這伙兇殘的劊子手輕蔑地說：“你們宣讀判決時的恐懼心理，比我走向火堆還要大得多?！焙笥?600年2月17日在羅馬鮮花廣場被燒死。1.哥白尼：意大利著名天文學家，著有《天體運行論》，遭到教會3.希柏提亞（375-415)是史上第一個為人所知的女數(shù)學家。吉朋在《羅馬帝國衰亡史》中敘述時說：“她由車上被拉下來，剝脫衣服到一絲不掛，被拖至教堂，為一群野蠻而無人性的狂徒，用尖利的蠔將她的肉由骨上剝削下來，手腳砍下，拋擲火燄之中。4.伽利略：意大利科學家。因捍衛(wèi)科學真理，于1633年被宗教裁判所迫害，1642年不幸病逝，其時已雙目失明。3.希柏提亞（375-415)是史上第一個為人所知的女數(shù)學5.希臘女數(shù)學家海帕西婭，堅持傳播科學知識，被暴徒施以肉刑，投放火中。6.科學家帕利西因說化石是動物的遺體而不是“造物主的游戲”，被“宗教裁判所”判處死刑。7.塞爾維特在《基督教信仰的復興》一書中提出血液循環(huán)的見解，被烤兩個多小時后死去。5.希臘女數(shù)學家海帕西婭，堅持傳播科學知識，被暴徒施以肉刑，8.比利時生理學家維薩里，由于出版了解剖學著作《人體結構》，于1564年被迫去圣地——耶路撒冷作懺悔，歸途中遇難;9.阿莫里：巴黎大學教授，1210年，因宣揚泛神論被死后追審，墓穴被挖，十個弟子全部被處決。10.西克爾：巴黎大學教授，因在物理研究上有所謂異端言論，被教會活活打死。8.比利時生理學家維薩里，由于出版了解剖學著作《人體結構》，文藝復興文藝復興是一場發(fā)生在14世紀至17世紀的文化運動，在中世紀晚期發(fā)源于佛羅倫薩，后擴展至歐洲各國?！拔乃噺团d”一詞亦可粗略地指代這一歷史時期，但由于歐洲各地因其引發(fā)的變化并非完全一致，故“文藝復興”只是對這一時期的通稱。這場文化運動囊括了對古典文獻的重新學習，在繪畫方面直線透視法的發(fā)展，以及逐步而廣泛開展的教育變革。文藝復興文藝復興是一場發(fā)生在14世紀至17世紀的文化運動，在回歸本源在漫長的中世紀，生命中的一切都是從神的觀點來解釋，但到了文藝復興時期，一切又重新以人為中心。當時的口號是‘回歸本源’，所謂本源主要是指古代的人文主義。羅盤、火器與印刷朮這三大發(fā)明，乃是文藝復興時期所以形成的重要因素?；貧w本源在漫長的中世紀，生命中的一切都是從神的觀點來解釋，但實證法自從十四世紀以來，愈來愈多思想家警告人們不要盲目相信權威，無論是宗教教條或亞理斯多德的自然哲學。但也有人勸告大眾不要相信純粹憑思索就可以解決問題。在整個中世紀期間，人們過度迷信理性思索的重要性。到了文藝復興時期，則認為研究大自然現(xiàn)象必須以觀察、經(jīng)驗與實驗為基礎。我們稱之為‘實證法’。”

實證法自從十四世紀以來，愈來愈多思想家警告人們不要盲目相信權16世紀以后由于航海、戰(zhàn)爭和工業(yè)生產(chǎn)的需要，力學的研究得到了真正的發(fā)展。鐘表工業(yè)促進了勻速運動的理論；水磨機械促進了摩擦和齒輪傳動的研究；火炮的運用推動了拋射體的研究。天文學的發(fā)展為力學找到了一個最理想的“實驗室”——天體。16世紀以后由于航海、戰(zhàn)爭和工業(yè)生產(chǎn)的需要，力學的研究得到了資本主義萌芽帶來的契機

(15世紀后半期開始)資本主義萌芽帶來的契機

(15世紀后半期開始)不得不提的中國四大發(fā)明羅盤印刷術（和造紙術）火藥不得不提的中國四大發(fā)明羅盤代表人物弗蘭西斯·培根（FrancisBacon，1561—1626）是英國哲學家、思想家、作家和科學家。被馬克思稱為“英國唯物主義和整個現(xiàn)代實驗科學的真正始祖”。培根:“證明前人說法的唯一方法，只有觀察和實踐?！迸喔?/p>

代表人物弗蘭西斯·培根（FrancisBacon，156達·芬奇意大利文藝復興三杰之一，也是整個歐洲文藝復興時期最完美的代表。他是一位思想深邃，學識淵博，多才多藝的畫家、寓言家、雕塑家、發(fā)明家、哲學家、音樂家、醫(yī)學家、生物學家、地理學家、建筑工程師和軍事工程師。他的藝術實踐和科學探索精神對后代產(chǎn)生了重大而深遠的影響。達·芬奇意大利文藝復興三杰之一，也是整個歐洲文藝復興時期最（蒙娜麗莎的微笑）

（達芬奇自畫像與肖像）（蒙娜麗莎的微笑）（達芬奇自畫像與肖像）力學基本定律的形成課件達芬奇筆下的美杜莎畫像與其雕塑作品達芬奇筆下的美杜莎畫像與其雕塑作品達芬奇的城市規(guī)劃、宮殿設計和運河設計圖達芬奇的城市規(guī)劃、宮殿設計（《維特魯威人》人體之美：人體的軀干存在一定的比例）人體（《維特魯威人》人體之美：人體的軀干存在一定的比例）人體心臟、頭部、子宮心臟、頭部、子宮達芬奇設計的武裝坦克車（仿制）達芬奇發(fā)明設計的帶刀戰(zhàn)車達芬奇設計的達芬奇發(fā)明設計的帶刀戰(zhàn)車火炮、弩車和飛行器火炮、弩車和飛行器力學基本定律的形成課件達芬奇設計的汽車雛形達芬奇設計的起重機達芬奇設計的汽車雛形達芬奇設計的起重機力學基本定律的形成課件（達芬奇的奇幻畫作“實驗在任何情況下都是我的老師?！保ㄟ_芬奇的奇幻畫作“實驗在任何情況下都是我的老師?！碧葑雍途奕说芽柡烁绨啄豳だ蕴葑雍途奕说芽枤W洲近代資產(chǎn)階級哲學的奠基人之一，黑格爾稱他為“現(xiàn)代哲學之父”。笛卡兒堪稱17世紀的歐洲哲學界和科學界最有影響的巨匠之一，被譽為“近代科學的始祖”。笛卡爾：數(shù)學演繹法歐洲近代資產(chǎn)階級哲學的奠基人之一，黑格爾稱他為“現(xiàn)代哲學之父笛卡爾方法論第一，他善于運用直觀“模型”來說明物理現(xiàn)象。例如利用“網(wǎng)球”模型說明光的折射；用“盲人的手杖”來形象地比喻光信息沿物質(zhì)作瞬時傳輸；用盛水的玻璃球來模擬并成功地解釋了虹霓現(xiàn)象等。第二，他提倡運用假設和假說的方法，如宇宙結構論中的旋渦說。此外他還提出“普遍懷疑”原則。這一原則在當時的歷史條件下對于反對教會統(tǒng)治、反對崇尚權威、提倡理性、提倡科學起過很大作用。笛卡爾方法論第一，他善于運用直觀“模型”來說明物理現(xiàn)象。例如羅伯特·胡克和牛頓爭論最多的便是大他13歲同為皇家學會會員的，此人亦是一位多才多藝的大物理學家，他發(fā)明了很多東西，諸如濕度計，量雨器，螺旋彈簧，萬向節(jié)等等，在物理學中物體的形變和外力成正比的胡克定律也是大大有名。羅伯特·胡克和牛頓爭論最多的便是大他13歲同為皇家學會會員的哥白尼（波蘭）《天體運行論》“日心說”“思想的革命”“從哥白尼時代起，脫離教會束縛的自然科學和哲學開始獲得飛躍的發(fā)展?！?/p>

哥白尼（波蘭）《天體運行論》“日心說”“思想的革命”“天文的發(fā)展第谷·布拉赫（TychoBrahe，1546—1601）順應了這一要求，以畢生精力采集了大量觀測數(shù)據(jù)，為開普勒（JohannesKepler，1571—1630）的研究作了準備。開普勒于1609年和1619年先后提出了行星運動的三條規(guī)律，即開普勒三定律。天文的發(fā)展第谷·布拉赫（TychoBrahe，1546—1第谷——開普勒仰望星空的第一雙眼睛第谷的天文觀測城堡第谷——開普勒仰望星空的第一雙眼睛第谷的天文觀測城堡開普勒第一定律和第二定律開普勒第一定律和第二定律伽利略*開創(chuàng)了數(shù)學方法與實驗手段結合的科研方法培根：實驗歸納法More：最早探尋“慣性定律”伽利略*開創(chuàng)了數(shù)學方法與實驗手段結合的科研方法培根：實伽利略簡介意大利文藝復興后期偉大的天文學家、力學家、哲學家、物理學家、數(shù)學家。也是近代實驗物理學的開拓者，被譽為“近代科學之父”。伽利略簡介意大利文藝復興后期偉大的天文學家、力學家、哲學家、偷窺上帝的秘密愛因斯坦說過：“有一種超越一切的力量，支持著全宇宙的科學法則和自然界的運行變化。如果我們將這種力量稱為上帝，那我就要向這位上帝低頭?！蓖蹈Q上帝的秘密愛因斯坦說過：“有一種超越一切的力量，支持著全伽利略銅像：手持偷窺上帝的工具伽利略銅像：手持偷窺上帝的工具伽利略觀測伽利略觀測（“蛋云翳”和宇宙“涅槃的鳳凰”（兩個星系碰撞））人們常說：“哥倫布發(fā)現(xiàn)了新大陸，伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙?！保ā暗霸启琛焙陀钪妗澳鶚劦镍P凰”（兩個星系碰撞））人們常說：力學基本定律的形成課件伽利略發(fā)明的機械定時器1632年和1638年是伽利略的豐收年，他分別出版了兩部《對話》：《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》支持了地動學說，首先闡明了運動的相對性原理；《兩門新科學的對話》討論了材料抗斷裂、媒質(zhì)對運動的阻力、慣性原理、自由落體運動、斜面上物體的運動、拋射體的運動等問題，給出了勻速運動和勻加速運動的定義。伽利略發(fā)明的1632年和1638年是伽利略的豐收年，他分別出經(jīng)典力學的第一步以伽利略（GalileoGalilei，1564—1642）為代表的物理學家對力學開展了廣泛研究，得到了落體定律。牛頓（IsaacNewton，1642—1727）把天體的運動規(guī)律和地面上的實驗研究成果加以綜合，進一步得到了力學的基本規(guī)律，建立了牛頓運動三定律和萬有引力定律。經(jīng)典力學的第一步以伽利略（GalileoGalilei，牛頓建立的力學體系經(jīng)過D.伯努利（DanielBernoulli，1700—1782）、拉格朗日（J.L.Lagrange，1736—1813）、達朗貝爾（JeanleRondd’Alembert，1717—1783）等人的推廣和完善，形成了系統(tǒng)的理論，取得了廣泛的應用并發(fā)展出了流體力學、彈性力學和分析力學等分支。到了18世紀，經(jīng)典力學已經(jīng)相當成熟，成了自然科學中的主導和領先學科。牛頓建立的力學體系經(jīng)過D.伯努利（DanielBerno§1.2伽利略的運動學研究1638年，伽利略的《兩門新科學》一書的出版，揭開了物理學的序幕?！?.2伽利略的運動學研究1638年，伽利略1.2.1伽利略為什么要研究自由落體西方有句諺語：“對運動無知，也就對大自然無知?！边\動是萬物的根本特性。西方有句諺語：“對運動無知，也就對大自然無知?！边\動是萬物的根本特性。在16世紀以前，亞里士多德的運動理論居統(tǒng)治地位。他把萬物看成是由四種元素——土、水、空氣及火組成，四種元素各有其自然位置，任何物體都有返回其自然位置而運動的性質(zhì)。1.2.1伽利略為什么要研究自由落體西方有句諺語：“對重物下落是物體的自然屬性運動分成自然運動和強迫運動：重物下落是自然運動，天上星辰圍繞地心作圓周運動，也是自然運動；而要讓物體作強迫運動，必需有推動者，即有施力者。力一旦去除，運動即停止。重物下落是物體的自然屬性運動分成自然運動和強迫運動：重物下落批駁亞里士多德關于落體運動的錯誤理論，