古代物理學(xué)公開課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第一篇古代物理學(xué)第1頁(yè)第一章中國(guó)古代物理學(xué)中國(guó)古代物理思想探索（1.1）我國(guó)古代物理思想重要成就（1.2）第二章西方古代及中世紀(jì)物理學(xué)古希臘自然哲學(xué)（2.1）古希臘物理學(xué)（2.2）西方中世紀(jì)簡(jiǎn)況（2.3）第2頁(yè)第一章中國(guó)古代物理學(xué)第3頁(yè)從整個(gè)中國(guó)古代科學(xué)技術(shù)發(fā)展來看，應(yīng)用技術(shù)走在前面（如指南針、造紙、印刷術(shù)、火藥、絲綢、瓷器、農(nóng)業(yè)、中醫(yī)藥等）而基礎(chǔ)科學(xué)理論相對(duì)來說發(fā)展緩慢；其中天文、數(shù)學(xué)、化學(xué)又比物理強(qiáng)。

在我國(guó)古代物理學(xué)成就中，比較突出有：物理思想比較活躍（尤其是春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代）。力、聲、磁、光等方面有較多成就。從研究措施上看：1.基于生產(chǎn)技術(shù)中經(jīng)驗(yàn)和平常生活中觀測(cè)而作定性描述較多。2.有目旳地進(jìn)行試驗(yàn)或結(jié)合數(shù)學(xué)上推證和計(jì)算來思索則比較少。第4頁(yè)社會(huì)上沒有尊重科學(xué)技術(shù)（包括試驗(yàn)）風(fēng)氣，因此這些自發(fā)分散成就被埋沒或散失。從時(shí)間分期來看有三個(gè)科技高潮：春秋戰(zhàn)國(guó)（公元前8-3世紀(jì)）兩漢（公元前2世紀(jì)-公元后2世紀(jì)）宋明（10-17世紀(jì)）我們要對(duì)旳看待這份寶貴遺產(chǎn)，既不妄自尊大，也不妄自菲薄，一定要實(shí)事求是探索。為何我國(guó)科學(xué)技術(shù)13世紀(jì)此前處在其他國(guó)家望塵莫及領(lǐng)先地位，而近代科學(xué)卻不是從中國(guó)開始發(fā)生？這是國(guó)際科學(xué)世界目前極感愛好一種研究課題。第5頁(yè)第一節(jié)

中國(guó)古代物理思想探索

第6頁(yè)原始人類用神話和宗教來解釋大自然威力，伴隨生產(chǎn)力發(fā)展（從石器時(shí)代，青銅時(shí)代到鐵器時(shí)代），人們?cè)谥圃旌瓦\(yùn)用工具征服自然方面，逐漸積累了不少對(duì)物質(zhì)世界運(yùn)動(dòng)直覺經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)思想家圣哲把群眾實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與自己直覺觀測(cè)做出條理性或哲理性解釋、并逐漸掙脫神觀念時(shí)，科學(xué)就開始萌芽了。這種初期自然哲理與人間禍福交錯(cuò)在一起構(gòu)成了人們對(duì)自然與社會(huì)總體認(rèn)識(shí)。2.這些自然哲理影響著后裔對(duì)自然認(rèn)識(shí)和斗爭(zhēng)，成為物理學(xué)概念最早來源。萌芽特點(diǎn)第7頁(yè)一.中國(guó)古代自然哲學(xué)中物質(zhì)觀

元?dú)庹撛诱撽庩?yáng)說五行說第8頁(yè)原子說和元?dú)庹f對(duì)物質(zhì)最終構(gòu)成與否持續(xù)問題給出不一樣樣觀點(diǎn).尤其是元?dú)庹f,是我國(guó)古代一份獨(dú)特寶貴遺產(chǎn).陰陽(yáng)說五行說我國(guó)古代人民對(duì)物質(zhì)本原認(rèn)識(shí)：世界是由什么物質(zhì)（幾種元素）構(gòu)成及怎樣按陰陽(yáng)消長(zhǎng)而運(yùn)動(dòng)變化問題。 第9頁(yè)①五行說古代人們把生活中常見幾種物質(zhì)狀態(tài)或運(yùn)動(dòng)形式做出初步歸納分類，這是物性學(xué)概念最初萌芽。因此，把萬(wàn)物歸于幾種基本元素此類樸素觀點(diǎn)，古代各國(guó)都是相似。中國(guó)五行說產(chǎn)生時(shí)代較早（殷末周初，約公元前10世紀(jì)前)?！秶?guó)語(yǔ)·周語(yǔ)》記載：周幽王九年(773B.C.)太史伯見鄭桓公曰:“以它平它謂之和，故能豐長(zhǎng)而物生之，若以同裨同，盡乃棄矣！故先王以土與金、木、水、火雜，以成百物。”在五行中尚有無更主線東西？在我國(guó)提出這一問題首推管仲，他認(rèn)為“水者，地之血?dú)庖病谔斓?，可藏于萬(wàn)物?！?，水也，萬(wàn)物之本原也”這是認(rèn)為水為萬(wàn)物之本。第10頁(yè)②陰陽(yáng)說

陰陽(yáng)說是我國(guó)古代由巫術(shù)占卜發(fā)展起來并在我國(guó)古代哲學(xué)乃至科學(xué)理論（包括醫(yī)學(xué)）中起了重要作用一種哲學(xué)思想。在殷周之際（公元前1100—9左右）逐漸形成《周易》就是：“爻辭”與“卦辭”匯編，它集中反應(yīng)了有關(guān)天文氣象、陰陽(yáng)交變樸素觀點(diǎn)并用以比擬人間禍福。形成了原始宇宙生成觀和對(duì)立統(tǒng)一觀點(diǎn)。“易有太極，是生兩儀”，“兩儀生四象”“四象生八卦”（天、地、風(fēng)、雷、水、火、山、澤）《老子道德經(jīng)》中提出“萬(wàn)物負(fù)陰而抱陽(yáng)”,即萬(wàn)物自身均有正反、腹背、陰陽(yáng),思想十分鮮明。陰陽(yáng)說后來發(fā)展分兩個(gè)方向：一種與元?dú)庹f結(jié)合，成為我國(guó)獨(dú)特科學(xué)思想體系；一種與五行說相結(jié)合而成陰陽(yáng)五行說。第11頁(yè)③原子論（中國(guó)發(fā)展較少，立論不多）墨翟（468~382.B.C）《墨經(jīng)》,邏輯嚴(yán)密，注意試驗(yàn)，包括數(shù)學(xué)、物理邏輯等內(nèi)容，是我國(guó)最早比較完整科學(xué)文獻(xiàn)。以惠施為代表名家惠施(370~318.B.C),戰(zhàn)國(guó)中期名家。古代對(duì)“原子”叫法有“端”“毫”“微”“幾”“鄰虛”等。“鄰虛”有近于零意思。概念十分精確，但缺乏試驗(yàn)基礎(chǔ)，我國(guó)原子論一直停留在比較原始階段。④元?dú)庹撛獨(dú)庹撌俏覈?guó)古代自然哲學(xué)史上占主導(dǎo)地位物質(zhì)運(yùn)動(dòng)觀。包括從《易經(jīng)》“太極”到《老子道德經(jīng)》“道”和以荀子為代表“氣”等。第12頁(yè)他整頓自己思想，反思宇宙運(yùn)動(dòng)本質(zhì)，著有《老子》分為《道經(jīng)》《德經(jīng)》81條，著書五千言。?老子?關(guān)鍵是“道”。“道”無所不包，無所不在。他自然哲學(xué)部分至少應(yīng)說具有某些原始唯物主義成分。ⅱ尹文、宋钘及后來發(fā)展老子弟子尹文、宋钘將“道”發(fā)展為“氣”。論點(diǎn)舉例：荀子：“水火有氣而無生，草木有生而無知，禽獸有知而無義，人有氣有生有知且有義，故最為天下知也。這里明確提出無機(jī)物中“氣”，生物中“生”,動(dòng)物“知”社會(huì)“義”等幾種層次，水火、植物、動(dòng)物、社會(huì)、都是氣不一樣樣發(fā)展階段形式體現(xiàn).?！暗郎唬吷?，二生三，三生萬(wàn)物，萬(wàn)物負(fù)陰抱陽(yáng)，沖氣認(rèn)為和”i老子:又名李耳，字聃，楚國(guó)苦縣（今河南貴德)人第13頁(yè)b)王充(東漢，公元27-97年)

“天地，含氣之自然也?！彼磳?duì)“天造萬(wàn)物”之說：“如謂天地為之，為之宜用手，天地安得用千千萬(wàn)萬(wàn)手，并為萬(wàn)萬(wàn)千千之物乎?、獗举|(zhì)①氣是宇宙萬(wàn)物本源。②氣變化運(yùn)動(dòng)規(guī)律是陰陽(yáng)分合，“精”“形”不變。中國(guó)自然哲學(xué)中“氣”，大體可歸納為是一種充斥于天、地、人、萬(wàn)物內(nèi)外、有生命力（即自運(yùn)動(dòng)性）、持續(xù)不絕、變化無窮物質(zhì)本源,它比西方“以太”,“能量”、“流體”、“波”、“場(chǎng)”都要廣泛，或是以上幾種概念總和。第14頁(yè)王夫之重視實(shí)踐，曾深入手工作坊考察制墨燒汞過程，得出“生非創(chuàng)有，死非消滅”重要結(jié)論。唯一比較系統(tǒng)論述是由“氣”導(dǎo)出守恒原理ⅴ對(duì)元?dú)庹摮醪皆u(píng)價(jià)元?dú)庹搹奈覈?guó)公元前十世紀(jì)開始形成，流傳兩千數(shù)年，它包括了天與地、陰與陽(yáng)、無機(jī)與有機(jī)、物質(zhì)與能量、有形與無形、持續(xù)與斷續(xù)、微觀與宏觀、局部與整體統(tǒng)一。“元?dú)庹摗蓖耆灰粯訕佑谖鳉W近代科學(xué)發(fā)展模式。它堅(jiān)持：①物質(zhì)統(tǒng)一性②每一事物矛盾性③基元物質(zhì)（元?dú)猓┏掷m(xù)性分布與運(yùn)動(dòng)。④守恒原理等主線規(guī)律。ⅳ守恒原理第15頁(yè)c)元?dú)庹撛趹?yīng)用上尤其是在生物物理方面有不少實(shí)際研究?jī)r(jià)值。如：人體“內(nèi)氣”與“外氣”問題，生物場(chǎng)儀器探測(cè)，“外氣”信息傳遞與人體特異功能等。d）元?dú)庹撟鳛樽匀徽軐W(xué)派別在開辟認(rèn)識(shí)自然道路上有一定作用，但其發(fā)展緩慢，長(zhǎng)期停留在定型觀測(cè)、推測(cè)、玄想階段，缺乏科學(xué)記述、試驗(yàn)、數(shù)學(xué)處理措施配合，在相稱程度上尚未完全脫離方家道士之類宗教玄學(xué)影響。第16頁(yè)二中國(guó)古代自然哲學(xué)

時(shí)空觀和運(yùn)動(dòng)觀第17頁(yè)1.有關(guān)時(shí)空與宇宙概念：戰(zhàn)國(guó)時(shí)尸佼（390~330B.C《尸子》成書于漢代）說:“四方上下曰宇，往古今來曰宙”。“宇宙”包括了空間和時(shí)間統(tǒng)一性與無限性?！赌?jīng)》：“宇，彌異所也”?！督?jīng)說》：“宇、蒙東西南北”?！熬茫ㄖ妫?，彌異時(shí)也”，“久，合古今旦莫（暮）”。運(yùn)動(dòng)中時(shí)空有關(guān)性《墨經(jīng)》：“動(dòng)，域徙也”（地點(diǎn)變動(dòng)）；“俱止，動(dòng)”（物體上各處作同樣運(yùn)動(dòng)）；“偏，際徙”（邊緣移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)）。“宇域徙，說在長(zhǎng)宇久”（空間位置變動(dòng),發(fā)生在一定間隔空間和時(shí)間內(nèi)）。這是從直觀觀測(cè)中看屆時(shí)空統(tǒng)一，看屆時(shí)空與運(yùn)動(dòng)緊密聯(lián)絡(luò)。

第18頁(yè)3.時(shí)空（宇宙）無限觀點(diǎn)張衡《靈憲》：“宙之端無窮”王充：“天去人高遠(yuǎn)，其氣蒼茫無端末”柳宗元：“無中無旁，烏際乎天則？”南宋鄧牧：“天地大也，其在虛空不過一栗耳！”謂天地之外無復(fù)天地，豈通論耶？”元《瑯琊記》：“天地亦物也，天地之外更有天地”。4.惠施對(duì)直覺時(shí)空觀非難。建立科課時(shí)空觀，必須勇于懷疑一般建立在知覺經(jīng)驗(yàn)上時(shí)空觀與運(yùn)動(dòng)觀，惠施非難應(yīng)當(dāng)是使這一認(rèn)識(shí)深化起點(diǎn)，閃爍著我國(guó)古代人民智慧光輝，其“歷物十事”和“二十一辯”除前述兩條和個(gè)別條之外，可以按性質(zhì)作如下排列：

第19頁(yè)（a）“無厚不可積也，其大千里”(二維平面);（b）“天與地卑，山與澤平”（從宇空看地球）（c）“距不方，規(guī)不可認(rèn)為圓”(無理想線條)（d）“南方無窮而有窮”(地也許為球形)（e）“我不知天下之中央，燕之北越之南是也”（2）有關(guān)時(shí)間“今日適越而昔來”（沒有絕對(duì)“同步性”）。（1）有關(guān)空間第20頁(yè)（3）有關(guān)物質(zhì)及其變化（a）“指不至，物不絕”（人眼之外，物質(zhì)連綿不絕）；（b）“日方中方睨，物方生方死”（太陽(yáng)剛到中心又偏了，萬(wàn)物也是生死不停）。（4）有關(guān)運(yùn)動(dòng)非難

（a）“飛鳥之景（影），未嘗動(dòng)也”（b）“鏃矢之疾，而有不行不止之時(shí)”（飛矢既在一處又不在一處）。這與西方之諾佯謬有異曲同工之妙。（5）有關(guān)非常狀態(tài)第21頁(yè)（a）“火不熱”（對(duì)高溫而言）；

（b）“目不見”（有不可見光）；

（c）“山出口”（地震）；

（d）“輪不輾地”（飛輪之類，勿須輾地）?；菔┻@些思想都是非常光輝，不過不少儒家學(xué)士認(rèn)為“荒誕不經(jīng)”，而扼殺了物理思想討論和發(fā)展，于是沒有流傳下來。此外，公孫龍還與惠施有“石堅(jiān)白”之爭(zhēng)，但不僅僅是物理問題而是哲學(xué)問題了。第22頁(yè)目前某些學(xué)者對(duì)我國(guó)古代物理思想頗感愛好。例如湯川秀樹在1974年日本召開十四屆國(guó)際科學(xué)史代表大會(huì)上“日本科學(xué)一百年”發(fā)言中談到《老子》、《莊子》思想對(duì)他影響。我們應(yīng)當(dāng)大力發(fā)掘和深入研究。第23頁(yè)第二節(jié)我國(guó)古代物理學(xué)各分支重要成就第24頁(yè)一.我國(guó)古代力學(xué)成就研究措施流體力學(xué)機(jī)械與技術(shù)成就剛體力學(xué)動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)基本測(cè)量第25頁(yè)人類工具制造和使用中，慢慢積累了簡(jiǎn)樸力學(xué)知識(shí)。我國(guó)古代在力學(xué)基本理論方面有相稱完整概念體系，但在表述方面卻不精密。1.基本測(cè)量

⑴長(zhǎng)度《家語(yǔ)》載：“布指知寸，布手知尺，舒肘知尋”等

“以蠶吐絲為忽”（《說文》）“十馬尾為分”（《易緯·通掛臉》）第26頁(yè)⑵時(shí)間計(jì)量與計(jì)時(shí)器我國(guó)古代設(shè)官專司天文歷算，因此在時(shí)間計(jì)量與測(cè)時(shí)儀器方面在十四世紀(jì)歐洲出現(xiàn)機(jī)械時(shí)鐘前一直有很高水平。“土圭……一致四時(shí)四月”（《周禮·春官》）

“挈壺氏……懸壺……以水火守之，分以日夜”（《周禮·夏官》），“《周禮》挈壺氏，其法總以百刻，分以晝夜，冬至?xí)兟┧氖?，夜漏六十刻，夏至?xí)兟┝?，夜漏四十刻，春秋二分，晝夜各五十刻。周漢時(shí)代，我國(guó)開始用等分一晝夜為百刻（或十二時(shí)辰）措施來計(jì)時(shí)。鏈接第27頁(yè)

（3）重量1954年湖南長(zhǎng)沙左家公山戰(zhàn)國(guó)楚墓出土我國(guó)最早天平及砝碼，在半兩范圍內(nèi)比較精確。（4）容積秦始皇公元前2統(tǒng)一中國(guó)時(shí)，采用統(tǒng)一度量衡制度，采用商鞅方升為原則量具之一。其制作精度在1%以內(nèi)。

（5）比重《漢書·食貨志》：“黃金方寸，其重一斤，白金方寸，重十一兩…”，(16兩=1斤）（詳見下表）第28頁(yè)液體比重：古代制鹽工人（如臺(tái)州，11世紀(jì)）用十枚蓮子測(cè)鹽鹵（十粒有三粒以上直立浮起便是濃鹵，二粒如下且有水平浮氣是稀薄液），以蛋或桃仁也可。

原理近似與近代浮筆式比重計(jì)

方寸比重黃金白金玉銅鉛鐵石d(兩)1614127.59.563（6）其他技術(shù)測(cè)量第29頁(yè)唐代中國(guó)人在世界上第一次用科學(xué)措施測(cè)量了子午線長(zhǎng)度。到了清代又組織了兩次較大規(guī)模子午線實(shí)測(cè)，并以2部營(yíng)造尺為原則，把長(zhǎng)度單位和地球經(jīng)線一度弧長(zhǎng)聯(lián)絡(luò)起來，規(guī)定1800尺為一里，而200里合地球1度最早科技書《考工記》（成書于700—400B.C）匯集有春秋末齊國(guó)手工業(yè)生產(chǎn)與科技知識(shí)，可惜散失不少。其他技術(shù)測(cè)量第30頁(yè)運(yùn)動(dòng)學(xué)⑴運(yùn)動(dòng)與靜止相對(duì)性。漢代尤其是后漢盛行一種緯書，有不少天文歷算及自然哲學(xué)方面古雜書匯編。其中，宋均（卒于公元76年）注《尚書緯·考靈曜》有“地有四游”之說。提出了著名論斷：“地恒動(dòng)而不止，而人不知，譬人在巨舟中閉牖而坐，舟行而不覺也?！雹瓶炻c速率《考工記》對(duì)羽毛影響箭行速度描寫是：“后弱則翔，…中強(qiáng)則揚(yáng)，羽豐則遲?！钡?1頁(yè)王充《論衡·說心篇》：“日晝行千里，夜行千里，麒麟晝?nèi)找嘈星Ю铮粍t日行舒疾，與麒麟相類似也，”“月行十三度（每月按27天計(jì)算），十度二萬(wàn)里，三度六千里，月一晝夜行二萬(wàn)六千里，與晨鳧（音扶）飛相類似也。天行三百六十五度積凡七十三萬(wàn)里也。其行甚疾，無認(rèn)為驗(yàn)，當(dāng)與陶鈞（制陶器之盤）之運(yùn)，弩矢之流。相類似乎?！卑讶?、月、天、飛鳥、麒麟、弩矢速率都看作“類似”?！跋琛?、“遲”、“疾”是定性對(duì)比，數(shù)字只是一種猜測(cè)。第32頁(yè)

唐代《觀象玩占》記風(fēng)速：“動(dòng)葉十里，鳴條百里，搖之二百里，拔大根三千里，”這種分類措施比較科學(xué)，但只是“平均速率”概念。（3）斜拋《考工記·輪人》談到水在從傘形車蓋邊緣飛灑時(shí)說：“上尊而宇卑，則吐水疾而遠(yuǎn)?！钡狈缀螆D形研究。（4）剛性球滾動(dòng)《墨經(jīng)》：“正而不可譫（安），說在搏（團(tuán)），”這是說球正放在水平面上隨遇而安狀況。（5）轉(zhuǎn)動(dòng)速度第33頁(yè)“鐘鼓輪”部分描述轉(zhuǎn)動(dòng)：六牙距為一刻，五十牙距為一時(shí)，六百牙距為十二時(shí)。我國(guó)歷代重視天文觀測(cè)與歷法。對(duì)日月星辰周年或周日運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)刻與位置十分重視。如：《考工記》“晝參諸日中之景（影）夜考之極星，以正朝夕”。

張衡在《渾儀注》中把圓周分為365.25°;“周天三百六十五度又四分度之一，北極乃天之中也，在正北出地上三十六度……天轉(zhuǎn)如車轂之運(yùn)也?！边@是很寶貴定量描述。第34頁(yè)3.動(dòng)力學(xué)

⑴慣性《考工記·輪人》：“馬力既竭，辀（轅）猶能一取也”。此結(jié)論要比亞里士多德“運(yùn)動(dòng)要靠力維持”直覺結(jié)論高明得多。（2）力定義《墨經(jīng)》：“力，刑之因此奮也”。刑（形）是指受力物體還是施力者（人體），有爭(zhēng)論。注意“奮”由靜到動(dòng)，有慢到快，明確具有加速度意思，由此可見墨家觀測(cè)之細(xì)，用詞之恰當(dāng)?！赌?jīng)》又說：“力，重之謂，下舉，重奮也”，把重歸于力范圍。“奮”指施力者使物體由下而上抵御重力作用過程。第35頁(yè)

⑶力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系王充《論衡·效力篇》：“鑿因此入木者，槌叩之也，……”“諸鋒刃之器因此能割削者，手能把持之也，力能推引之也”，闡明物體間由于互相作用而運(yùn)動(dòng)。

“金鐵在地，焱風(fēng)不能動(dòng)，毛芥在其間，飛揚(yáng)千里”；“車行于陸，船行于溝，其滿而重者行遲，空而輕者行疾?！逼浣忉尀椋骸叭沃?，其進(jìn)取疾速，難矣！”這盡管是定性，比牛頓早15。第36頁(yè)

⑷功概念《淮南子·謬稱訓(xùn)》：“物之功，動(dòng)而有益，則損隨之?！薄肮Α备拍?，在這里明確和“動(dòng)”相聯(lián)絡(luò)，又和“損”與“益”相聯(lián)絡(luò)。

81B.C.桓寬《鹽鐵論·力耕第二》：“自古及今，不施而得報(bào)，不勞而有功，未之有也?！蓖醭洹墩摵狻罚骸扒姨炫c宅懼人所治，興功用力，勞佚均等……必銓功之小大，立遠(yuǎn)近之步數(shù)，……”（5）力平衡古代建筑、橋梁、造船都應(yīng)用了力平衡原理。第37頁(yè)例如：隋代李春在公元6建趙州大石拱橋，跨度達(dá)37.02米，主拱旁又用了空腔構(gòu)造，1300數(shù)年來下沉水平差只有5㎝。（6）內(nèi)力與外力王充“力重不能自稱，須人乃舉，”“古之多力者，身能負(fù)荷千鈞，手能決角伸鉤，使之自舉，不能離地”。

（7）運(yùn)動(dòng)儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)換

4.剛體力學(xué)本標(biāo)重權(quán)

（重臂）

（力臂）（1）杠桿及杠桿原理：公元前18世紀(jì)，春秋末，出現(xiàn)了天平、秤、剪、手鉗、腳踏碓等。

《墨經(jīng)》中杠桿原理第38頁(yè)（2）應(yīng)力《墨經(jīng)》“負(fù)：衡木加重焉而不撓（彎曲），極（內(nèi)部）勝重也，若校（絞）交繩，無加焉而撓，極不勝重?！睒O表達(dá)內(nèi)應(yīng)力，衡木加重而不撓，繩不加重就下垂。這是重力和應(yīng)力誰(shuí)占上風(fēng)問題。（3）回轉(zhuǎn)效應(yīng)陀螺：西漢末（1世紀(jì)初）巧匠丁緩“被中香爐”：“為機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)四面而爐體常平，可置之被褥。”公元15左右達(dá)·芬奇（1452—1519）才提出類似萬(wàn)用支架設(shè)計(jì)。5.機(jī)械與技術(shù)成就中運(yùn)用力學(xué)原理某些例子（1）杜詩(shī)（公元31年）“水排”（王楨《農(nóng)書》）將轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用水力鼓風(fēng)。（2）龍骨水車（“翻車”），《后漢書》為畢嵐所作，原理類似唧筒。第39頁(yè)（3）西漢劉歆《西京雜記》載“記里鼓車”，使用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。（4）指南車：機(jī)械措施，運(yùn)用差動(dòng)齒輪維持原方向。（5）水運(yùn)渾天儀（1）：體現(xiàn)了我國(guó)天文學(xué)、時(shí)間測(cè)量、機(jī)械論系與水力推進(jìn)系統(tǒng)、冶金等方面成就。（6）侯風(fēng)地動(dòng)儀（32年）侯風(fēng)是預(yù)報(bào)風(fēng)向及風(fēng)災(zāi)儀器?！跋喾赉~鳥，遇風(fēng)乃動(dòng)?！保?）元郭守敬簡(jiǎn)儀、仰儀、定期儀、日月食儀等十幾種天文儀器，在構(gòu)造、設(shè)計(jì)、精度等方面均有新發(fā)明，抵達(dá)當(dāng)時(shí)高水平。第40頁(yè)6.流體力學(xué)（1）欹器（手提系繩尖底吸水陶罐）,“虛則欹，中則正，滿則浮，”。（2）有關(guān)沉浮條件《墨經(jīng)》：“形之大，其沉淺也，說在具（衡）”?！俺?，形之具也，則沉淺，非形淺也，若易五之一”。“鴻毛一羽，在水而沒者，無勢(shì)也，黃金萬(wàn)鈞，在舟而浮，依舟之勢(shì)也?！保?）浮力運(yùn)用“鴻毛之囊，可以渡江”（《淮南萬(wàn)畢書》）宋治平三年（1066），曹沖稱象僧懷丙以浮船打撈萬(wàn)斤鐵牛第41頁(yè)（4）在國(guó)民經(jīng)濟(jì)應(yīng)用方面

水利，造船業(yè)，（在秦漢、唐宋及明代為三次發(fā)展高潮）如“秦有50萬(wàn)大軍運(yùn)糧船隊(duì)。隋煬帝龍舟高40尺，寬50尺，長(zhǎng)200尺。明鄭和“寶船”60多艘，船長(zhǎng)44丈，闊18丈，7~8千噸，可容千人，貯糧一年有余?！爸蹫榫奘遥舸固熘啤?。30數(shù)年訪東非、波斯等,比哥倫布早一世紀(jì)。

（5）元?dú)庹f對(duì)大氣壓強(qiáng)解釋我國(guó)元?dú)庹搶⒍喾N物理運(yùn)動(dòng)形式均歸之為“氣”，如：“力氣”、“熱氣”、“電氣”、“磁氣”等等。古代解釋壓強(qiáng)缺陷是缺乏明晰性，帶有幾分猜測(cè)成分，但可貴是已經(jīng)有某些試驗(yàn)或觀測(cè)事實(shí)做基礎(chǔ)。第42頁(yè)（6）液面表面張力明：“水面坐膜，繡針投之則浮?！边@一觀測(cè)實(shí)際已涉及液體分子作用宏觀體現(xiàn)。7.研究措施《墨經(jīng)》中提出了很好理論結(jié)合實(shí)踐措施：“聞（知），說（知），親（知），名實(shí)合，為。”三知措施可以達(dá)到名實(shí)相符并且實(shí)用程度。(7)竹蜻蜓和風(fēng)箏中國(guó)風(fēng)箏有悠久歷史第43頁(yè)1。聲發(fā)生（1）樂器a)打擊樂器鼓.磬.鐘等b)調(diào)頻弦樂器琴.瑟等c)管樂器簫.笛.笙等二、我國(guó)古代聲學(xué)成就（2）發(fā)聲原理<考工記>:“瑟者小弦大聲,大弦小聲”,即弦聲與弦粗細(xì)成反比.（3）響度“大而短,則其聲疾而短聞,小而長(zhǎng)則其聲舒而遠(yuǎn)聞”.第44頁(yè)音色<禮記樂記>:“中者鏗,石者磬,鼓鼙之聲.”音律<通典>:自殷此前,但有五聲.“宮商角徵羽”第45頁(yè)2。聲傳播（1）聲速魏<水經(jīng)注>已經(jīng)有記載（2）波公元前3-4<尸子>:“海水三歲一周流,波相薄,故地動(dòng).”（3）空穴效應(yīng)宋沈括(1030~1094)記載:“士兵夜枕空牛皮箭囊,虛能納聲.”（4）共振效應(yīng)“漢洗與龍洗”“未央鐘無端自鳴”“紙人共振”等現(xiàn)象（5）聲反射北京天壇回音壁,三音石和圜丘.我國(guó)古代有“四大回音建筑”.第46頁(yè)三、中國(guó)古代熱學(xué)成就（1）熱脹冷縮運(yùn)用:李冰父子在都江堰工程中,有“積薪燒之”,運(yùn)用熱脹冷縮開山辟嶺記載.（2）對(duì)熱輻射解釋:王充在《論衡?寒溫篇》有精辟論述“近水則寒,近火則溫”.（3）“溫度”概念（即火侯）:《考工記》中記載了火候經(jīng)驗(yàn)指標(biāo).（4）有關(guān)熱本質(zhì)（5）冷熱空氣對(duì)流:如松脂燈孔明燈走馬燈轉(zhuǎn)動(dòng).(6)火箭:如“火龍出水”“神火飛鴉”“流星”等第47頁(yè)四、我國(guó)古代電磁學(xué)成就1、雷電描述“陰陽(yáng)相薄為雷,激揚(yáng)為電,”“電,激氣也.”“夫雷之發(fā)動(dòng),一氣一聲也.”2、靜電與靜磁現(xiàn)象及其應(yīng)用“琥珀不取腐芥,磁石不受曲針”“山中有磁石,其下有銅金”及磁石吸鐵記載.3、指南針及其發(fā)展（1）天然磁石制成司南（2）指南魚、指南龜、指南針（3）羅盤第48頁(yè)1、幾何光學(xué)基本原理1)影之生成與定義2)影和半影3)小孔成像2、鏡及光學(xué)儀器（1）鏡“金燧,取火于日月之器也”.即凹面銅鏡用于取火.尚有“木燧鉆火”（2）平面鏡與球面鏡成像規(guī)律平面鏡反射成像:“臨鑒而立,景倒”凹面鏡:“鑒洼,景一小而易倒,一大而正,說在中之外內(nèi)”凸面鏡:“鑒團(tuán),景一.”（3）潛望鏡“取大鏡高懸,置水盆于下,則見四鄰矣”（4）西漢:“魔鏡”----應(yīng)聲鏡、透光鏡五、

我國(guó)古代光學(xué)成就第49頁(yè)3、大氣中光學(xué)現(xiàn)象

（1）色散虹霓“陽(yáng)炙陰為虹”宋朝沈括“虹乃雨中日影也,日照雨見有之”.(2）北極光、地光我國(guó)從公元前1世紀(jì)到10世紀(jì),歷史上記載了達(dá)170次,還指出地球磁場(chǎng)960年由東向西轉(zhuǎn)動(dòng)一周.第50頁(yè)第二章西方古代及中世紀(jì)物理學(xué)第51頁(yè)本章內(nèi)容古希臘自然哲學(xué)歷史背景古希臘自然哲學(xué)觀西方中世紀(jì)簡(jiǎn)況古希臘物理學(xué)以亞里士多德為代表天文學(xué)與物理學(xué)阿基米德物理學(xué)第52頁(yè)2.1古希臘自然哲學(xué)一、歷史背景

1.

東方和西方古代文化中心除中國(guó)外,尚有埃及、巴比倫、印度等，東方河域文化，巴比倫歷法、水鐘，埃及幾何學(xué)丈量和金字塔建筑，印度數(shù)字等等。這些自然科學(xué)萌芽都首先與天文、數(shù)學(xué)、占卜有關(guān)。第53頁(yè)西方古希臘，地處亞非之交海島與半島。在奴隸制、航海和比較自由生活基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了古希臘文化。希臘地理位置與航海、貿(mào)易等，使“自由民”有條件在自由爭(zhēng)辯中認(rèn)識(shí)世界，因此形成了與中國(guó)東西輝映古希臘文化，或叫希臘羅馬文化。產(chǎn)生了不少著名“智者”、“圣賢”或自然哲學(xué)家。2.希臘羅馬文化分期（1）初期希臘（公元前5世紀(jì)此前）也稱雅典時(shí)期，愛奧尼亞時(shí)期），奴隸制開始形。

（2）古典希臘（公元前5--4世紀(jì)），文化高漲時(shí)期，有希臘和斯巴達(dá)兩種奴隸制度。

（3）希臘化時(shí)期（公元前3世紀(jì)--公元30年），也稱作亞歷山大里亞時(shí)期。第54頁(yè)（4）羅馬帝國(guó)時(shí)期（公元30--476年）。3.初期希臘最早學(xué)派

（1）泰勒斯（Thales，約公元前640--546年）學(xué)派，也稱米利都學(xué)派。泰勒斯是個(gè)商人、哲學(xué)家、政治家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家。他是第一種把哲學(xué)從宗教、神話中分離出來人。創(chuàng)立了初等幾何學(xué)，如下六個(gè)命題聽說是他提出。①一種圓被其直徑等分。

②等腰三角形兩底角相等。③兩條直線相交其對(duì)頂角相等。

④半圓上弓形角是直角。

⑤相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例。

第55頁(yè)兩個(gè)三角形兩個(gè)角及其夾邊對(duì)應(yīng)相等，則這兩個(gè)三角形全等。

他曾預(yù)言過冬至、夏至和公元前585年5月28日那次日蝕。哲學(xué)方面，他提出了統(tǒng)一物質(zhì)本原命題，還提出物質(zhì)永恒和不滅性思想。

他首先發(fā)現(xiàn)摩擦過琥珀可以吸紙片，elektron在希臘原意為琥珀。

（2）

畢達(dá)哥拉斯（公元前584--497）學(xué)派畢達(dá)哥拉斯生于米利都附近薩摩斯島一種商人家庭。他:①第一種把秤和尺簡(jiǎn)介到希臘②第一種指出曉星和昏星是同一顆星(金星)。第56頁(yè)

畢達(dá)格拉斯學(xué)派反對(duì)米利都學(xué)派物質(zhì)元素觀點(diǎn)，認(rèn)為“數(shù)”才是萬(wàn)物本原，二、古希臘自然哲學(xué)觀1.物質(zhì)觀（1）物質(zhì)本原問題泰勒斯認(rèn)為“水是萬(wàn)物本原”

，拋棄了造物主?！皵?shù)支配著世界。數(shù)不僅有量多少，并且有幾何形狀，它是獨(dú)立與物質(zhì)外實(shí)質(zhì)，是一切事物總本源”。阿那殼米西尼（公元前585—528年）則認(rèn)為只有空氣才是原始物質(zhì)，其他元素由空氣構(gòu)成。第57頁(yè)亞里士多德認(rèn)為地上物體是由土、火、水、氣四種元素構(gòu)成，天上物體（星球）則由“以太”這種純粹物質(zhì)構(gòu)成。

（2）物質(zhì)構(gòu)造持續(xù)問題

①赫拉克利特認(rèn)為萬(wàn)物來自“永生火”，火既是有機(jī)世界又是靈魂本質(zhì)，可以持續(xù)進(jìn)行性質(zhì)轉(zhuǎn)化，是無限不可分割基質(zhì)。

②原子論德莫克里特（公元前460—370年）認(rèn)為:宇宙萬(wàn)物都是由原子構(gòu)成，原子是不可分割最小物質(zhì)單元。宇宙中有無數(shù)原子，并在一種無限虛空中運(yùn)動(dòng)著。第58頁(yè)原子是自古以來就已存在，它們是既不能發(fā)明出來，也不能消滅。

后來，伊壁鳩魯（公元前342—270年）和盧克萊

修（約公元前95—55年）認(rèn)為原子在重量上各不相似，原子有直線運(yùn)動(dòng)與自動(dòng)偏斜運(yùn)動(dòng)。

2.運(yùn)動(dòng)觀和時(shí)空觀亞里士多德（公元前384—322年）亞氏是古希臘著名哲學(xué)家蘇格拉底（470—399B.C）學(xué)生柏拉圖（427—347B.C）學(xué)生。亞氏在天文、氣象、物理、生物等方面都進(jìn)行過比較廣泛和深入研究。他首先對(duì)這些領(lǐng)域里自然現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)，首先對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行細(xì)致解釋。并善于從同類自然現(xiàn)象中概括出規(guī)律性結(jié)論。第59頁(yè)他把一般變化理解為運(yùn)動(dòng)，其中包括產(chǎn)生和消滅，數(shù)量增長(zhǎng)和減少，性質(zhì)變化，位置移動(dòng)。提出了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和空間、時(shí)間不可分割性。有關(guān)空間，提出球形大地觀點(diǎn)。他說“空間這種“上、下、左、右”不是就和我們關(guān)系而言。就和我們關(guān)系而言，它不是永遠(yuǎn)統(tǒng)一，而是伴隨我們轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生相對(duì)位置而定，因此統(tǒng)一位置可左可右，可上可下可前可后。”這就剝奪了空間中特殊方向所賦予尤其優(yōu)越性萌發(fā)了空間各項(xiàng)同性概念，這是人類宇宙觀一種重要進(jìn)步。

亞氏認(rèn)為，宇宙是有限，它以恒星天球?yàn)槠浣缑?；在恒星天球之外，既無物質(zhì)也無虛空，那么，作為外包物質(zhì)內(nèi)表面位置概念，也失去了意義。第60頁(yè)2.2古希臘物理學(xué)古希臘物理學(xué)成就，重要表目前天文學(xué)、力學(xué)和光學(xué)方面，亞里斯多德和阿基米德是古希臘物理學(xué)集大成者。

亞氏從歸納平常生活直覺觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)出發(fā)加上哲學(xué)思辨，后來發(fā)展為經(jīng)院哲學(xué)，成為自然科學(xué)革命障礙。阿氏以試驗(yàn)和觀測(cè)、生產(chǎn)實(shí)踐為基礎(chǔ)，發(fā)展了靜力學(xué)與流體力學(xué)，成為伽利略重要啟示。一、以亞里士多德為代表天文學(xué)與物理學(xué)1.天文學(xué)第61頁(yè)亞氏“地心說”宇宙觀關(guān)鍵是：地心與宇宙中心重疊論。如：“以太運(yùn)動(dòng)是圓”，“天是完善圓形”。宇宙是有限，球狀和同心，在此之外沒有任何物體、位置、真空與時(shí)間。亞氏—托勒密地心學(xué)與當(dāng)時(shí)經(jīng)驗(yàn)相合，便于航海實(shí)際應(yīng)用，符合圣經(jīng)教義，因此成了統(tǒng)治學(xué)說。

古希臘另一派“日心說”，據(jù)猜測(cè)太陽(yáng)、地、月、五大行星、銀河都圍繞“中心火”旋轉(zhuǎn)。阿利斯塔克（315—230B.C）大膽提出“行星與地球沿以太陽(yáng)為中心圓周繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，而恒星所在天球中心與太陽(yáng)中心相重疊。2.亞里士多德物理學(xué)第62頁(yè)（1）首先把“自然”作為客觀存在對(duì)象加以科學(xué)研究與分類，把科學(xué)分為理論科學(xué)（數(shù)學(xué)、物理學(xué)、神學(xué)）、實(shí)務(wù)科學(xué)（政治學(xué)、倫理學(xué)、修辭學(xué)），認(rèn)為物理學(xué)“以自身包括運(yùn)動(dòng)和靜止本源那種本體為對(duì)象”，研究那些“容許被推進(jìn)東西”，即一切無生命界構(gòu)成和運(yùn)動(dòng)。

（2）亞氏對(duì)“運(yùn)動(dòng)原因”探索，他將世界分質(zhì)料（物質(zhì)）和形式兩個(gè)部分，認(rèn)為質(zhì)料是“潛在”一種也許性，是僵死和被動(dòng)；非物質(zhì)形式可以獨(dú)立于質(zhì)料而存在，形式才是積極，具有活動(dòng)性和現(xiàn)實(shí)，聯(lián)絡(luò)著目旳和運(yùn)動(dòng)本原或原因是推進(jìn)者，形式高于質(zhì)料。

第63頁(yè)

亞氏把地上物體運(yùn)動(dòng)分為自然運(yùn)動(dòng)和強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)，自然運(yùn)動(dòng)即重物下落和輕物上升運(yùn)動(dòng)。

（a）強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)定律

一切非天然運(yùn)動(dòng)（包括勻速直線運(yùn)動(dòng)在內(nèi)）都只能在外力強(qiáng)迫下才能進(jìn)行。但這種強(qiáng)迫作用，只有在推進(jìn)者直接接觸下才能實(shí)行?！巴埔环N物體力不再推它時(shí)，物體便歸于靜止，物體運(yùn)動(dòng)速度與施加外力成正比，因此，一輛四匹馬拉車跑起來比兩匹馬拉車要快?！?/p>

（b）落體定律：亞氏通過觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，下落物體速度越靠近地球時(shí)越大，有兩種解釋：（1）落體加速度越奔向天然處所處傾向也越得到加強(qiáng)。第64頁(yè)（2）物體下落時(shí)，它上面空氣柱重量越來越大，加強(qiáng)了強(qiáng)迫降落作用，下面空氣在縮短，從而減小了對(duì)物體阻力。

因此，物體下落速率由它重量被阻力來除決定。二、阿基米德物理學(xué)阿基米德(公元前287--2)生于敘拉古,古希臘亞歷山大時(shí)期著名學(xué)者.他曾發(fā)現(xiàn)杠桿原理和浮力定律,確定多面體表面積和體積計(jì)算措施,發(fā)明了“阿基米德螺旋提水器”,制造過測(cè)量太陽(yáng)外表直徑儀器--天球儀。設(shè)計(jì)多種機(jī)械和建筑物。在羅馬帝國(guó)攻打敘拉古時(shí)，他應(yīng)用機(jī)械技術(shù)協(xié)助防御，城破遇難。阿氏在物理學(xué)上重要奉獻(xiàn)是從數(shù)學(xué)上證明了有關(guān)靜力學(xué)方面基本定律，稱之為力學(xué)之父。第65頁(yè)1.杠桿定律證明：

“被動(dòng)重物與積極重物（重量）之比，等于臂長(zhǎng)反比，由于凡一物理離杠桿支點(diǎn)越遠(yuǎn)，它就越易運(yùn)動(dòng)?！?/p>

他首先從數(shù)學(xué)上應(yīng)用幾何學(xué)證明措施對(duì)此加以論證，提出：

（1）相等重物放在距支點(diǎn)相似距離上，則杠桿處在平衡狀態(tài)。

（2）在距支點(diǎn)相等距離上放上不相等重物時(shí)，杠桿則不平衡，向較重那個(gè)重物傾斜。

（3）距支點(diǎn)不相等距離上放相等重物時(shí)，杠桿不平衡，向較遠(yuǎn)距離上那個(gè)重物傾斜。

（4）兩重物平衡時(shí)，他們對(duì)支點(diǎn)距離與重量成反比。第66頁(yè)（5）兩個(gè)相等重物構(gòu)成一種整體，則它們重心必然在它們各自重心連線中點(diǎn)上。（6）假如把幾種全等平面圖形重疊放在一起，則它們重心必然重疊。

2.重心他引入了重心定義，并用于求出多種簡(jiǎn)樸物體、平面及浮體中心與平衡問題，論述了三角形、平行四邊形、梯形、拋物線截面重心求法。3.阿基米德浮體定律：

阿基米德在物理學(xué)上最重要發(fā)現(xiàn)時(shí)浸在液體中物體失重定律，即浮體定律。

他發(fā)現(xiàn)：第67頁(yè)（1）一種物體浮于液體中時(shí)，其重量等于排開液體重量。（2）一種物體沉沒于液體中時(shí)，其失去重量等于排開液體重量（這一定律可用于測(cè)定物體密度，因而可檢查寶貴金屬純度。）聽說這一定律使阿氏在敘拉古國(guó)王檢查王冠與否是純金制成時(shí)發(fā)現(xiàn)，為檢查王冠，阿氏絞進(jìn)了腦汁。一天，當(dāng)他疲憊跨進(jìn)浴盆洗澡時(shí)，發(fā)現(xiàn)盆里水不停溢出，這使他頭腦中立即形成了處理這一問題方案，從而也使他認(rèn)識(shí)了比重這一概念。

小故事阿氏定律發(fā)現(xiàn)，并非靠一時(shí)靈感而是持續(xù)對(duì)問題思索，已構(gòu)成靈感基礎(chǔ)。第68頁(yè)2.3西方中世紀(jì)簡(jiǎn)況歐洲大部分地區(qū)封建主義，大體從公元五到十七世紀(jì)為止，重要形式是自然經(jīng)濟(jì)為主多種封建城堡和公園，又分為三個(gè)階段。

一.中世紀(jì)初期，五世紀(jì)到十一世紀(jì)。這段時(shí)期被稱為“黑暗時(shí)期”，是歐洲文明衰退時(shí)期。古希臘許多有益知識(shí)，像德莫克利特、伊壁鳩魯和阿基米德學(xué)說都被丟棄了，此時(shí)東方各國(guó)做出重大奉獻(xiàn)。

二、中世紀(jì)后期，十一到十五世紀(jì)。

第69頁(yè)學(xué)術(shù)復(fù)興時(shí)期，是伴隨十一世紀(jì)—--十三世紀(jì)之間工藝和商業(yè)擴(kuò)大，以及營(yíng)造教堂和建立大學(xué)而出現(xiàn)（十四世紀(jì)末歐洲已經(jīng)有65所大學(xué)）。

如牛津大學(xué)（1168）、劍橋大學(xué)（1209）、巴黎大學(xué)（1253）。西歐教俗兩界為了掠奪東方財(cái)產(chǎn)，于十一世紀(jì)末發(fā)動(dòng)了一場(chǎng)前后八次，歷時(shí)近二百年（1069—1270）侵略戰(zhàn)爭(zhēng)，即“十字軍東征”。戰(zhàn)爭(zhēng)增進(jìn)了東西方交往，我國(guó)四大發(fā)明傳入歐洲。

三、文藝復(fù)興時(shí)期，十五到十六世紀(jì)。——科學(xué)革命開始。

結(jié)束第70頁(yè)造紙術(shù)造紙為我國(guó)古代四大發(fā)明之一。早在1800數(shù)年前，造紙術(shù)發(fā)明家蔡倫雖然用樹膚（即樹皮）、麻頭（麻屑）、敞布（破布）、破魚網(wǎng)等為原料制成“蔡侯紙’，于公元1獻(xiàn)給東漢和帝，受到高度贊揚(yáng)。造紙術(shù)發(fā)明對(duì)中國(guó)和世界文明進(jìn)步做出了巨大奉獻(xiàn)。

蔡倫第71頁(yè)印刷術(shù)活字印刷術(shù)──根據(jù)沈括《夢(mèng)溪筆談》“卷十八”記載。最早發(fā)明活字印刷術(shù)是我國(guó)宋朝人畢升，時(shí)間是公元1041─1043年。目前所能看到最早雕版印刷實(shí)物，是中國(guó)敦煌發(fā)現(xiàn)唐代雕版印刷《金剛經(jīng)》。根據(jù)所注雕版日期確認(rèn)其是公元868年印刷品。專家們認(rèn)為雕版印刷術(shù)誕生年代大概是在公元7世紀(jì)前期唐朝初年。這是世界上最早印刷術(shù)。

第72頁(yè)指南針

戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，我國(guó)人民運(yùn)用磁鐵導(dǎo)致了一種指示方向工具，叫“司南”。“司南”就是指南意思。

司南形狀和目前指南針完全不一樣樣。它是根據(jù)我國(guó)古代勺子形狀制成，很象我們目前用湯匙。

第73頁(yè)火藥北宋初年，由于生產(chǎn)力發(fā)展，手工業(yè)相稱發(fā)達(dá)，武器制造也不停改善。就在這時(shí)候，用火藥做火箭出現(xiàn)了。

據(jù)《宋史》上說，宋太祖開寶三年（公元九七零年），有個(gè)馮繼升，向宋朝政府獻(xiàn)上了做火箭措施，宋朝政府還賜了他某些東西，作為獎(jiǎng)勵(lì)。宋真宗咸平三年（公元一零零零年），有個(gè)唐福，又向宋朝政府獻(xiàn)火箭。

返回第74頁(yè)墨子、生平簡(jiǎn)介墨翟（公元前468—376），人們尊稱墨子。他是戰(zhàn)國(guó)初年魯國(guó)人，大概生于公元前468年，死于公元前376年。墨子出身于下層，少年時(shí)代曾經(jīng)“學(xué)儒者之業(yè)，受孔子之術(shù)”，后來認(rèn)為儒家禮過于煩擾，厚葬揮霍財(cái)物，使百姓貧困，而長(zhǎng)時(shí)間服喪也有傷身體，阻礙生計(jì)。因此撇棄儒學(xué)，并進(jìn)而創(chuàng)立了墨家學(xué)說，成了儒家反對(duì)派。他有弟子三百人，結(jié)成有組織有紀(jì)律墨家學(xué)派團(tuán)體。第75頁(yè)老子老子姓李，名耳，字伯陽(yáng)，一說即老聃。聽說為春秋末期楚國(guó)苦縣（今河南鹿邑）人.道家學(xué)派始祖，是中國(guó)，也是全世界最早具有樸素辯證法思想偉大哲學(xué)家。第76頁(yè)莊子（約前369—前286）戰(zhàn)國(guó)時(shí)哲學(xué)家，道家學(xué)派重要代表人物。名周，宋國(guó)蒙（今河南商丘東北）人。曾做過蒙地方漆園吏。與梁惠王、齊宣王同步。繼承發(fā)揮老子思想，以“道”為世界本原，認(rèn)為道“自本自根，未有天地，自古以固存；神鬼神帝，生天生地”，無為無形，可得而不可見。又認(rèn)為萬(wàn)物無時(shí)不變化推移，原因在于其內(nèi)部有兩種力量互相作用。但又認(rèn)為，事物之間本質(zhì)上無差異。規(guī)定人們安時(shí)處順，逍遙自得，順應(yīng)世俗，隨遇而安。為文汪洋恣肆，想象豐富，善用寓言，富有濃厚文學(xué)氣息和浪漫主義色彩，頗有藝術(shù)價(jià)值。著作有《莊子》（其中外、雜篇為其后學(xué)所作）。第77頁(yè)荀子（約前3-前238年）名況，又稱荀卿，漢朝時(shí)避漢宣帝諱，曾被稱為孫卿。趙國(guó)人，戰(zhàn)國(guó)后期思想家，在儒學(xué)分化中，代表革命新勢(shì)力。第78頁(yè)王充字仲任,會(huì)稽上虞(今浙江上虞)人。東漢著名唯物主義思想家和無神論者。出身在一種以“農(nóng)桑賈販”為業(yè)“細(xì)族孤門”家庭。他“居貧而志不倦”,致力于寫作，著有《饑俗》、《政務(wù)》、《論衡》、《養(yǎng)性》等，但保留下來只有今本《論衡》一書。他根據(jù)客觀事物真實(shí)狀況和當(dāng)時(shí)自然科學(xué)研究成果，否認(rèn)了天故意志，批判了封建統(tǒng)治階級(jí)宣揚(yáng)“天人合一”欺騙性。他還抨擊了“人死為鬼，有知，能害人”迷信邪說，表達(dá)了自己大無畏唯物主義精神。墓第79頁(yè)王夫之字而農(nóng)，號(hào)姜齋，湖南衡陽(yáng)人。晚年隱居于衡陽(yáng)石船山，故后人稱船山先生。在哲學(xué)上，對(duì)中國(guó)古代哲學(xué)作了總結(jié)，把中國(guó)老式樸素辯證法和唯物論，推向新高度。故居第80頁(yè)張衡我國(guó)東漢時(shí)期偉大科學(xué)家、文學(xué)家。張衡對(duì)中國(guó)古代天文學(xué)、地震學(xué)和機(jī)械力學(xué)作出了杰出奉獻(xiàn).傳說他還制造過指南車、記里鼓車等，因其機(jī)械制造水平很高，被尊稱為“木圣”。第81頁(yè)刻漏從一種漏壺流出水，流入一種直柱形容器，箭在其中便逐漸上浮。只要流注均勻，箭刻便可均勻上升，計(jì)時(shí)易于精確，為了得到均勻水流，自東漢起就采用復(fù)式漏壺：從一種漏壺向第二個(gè)漏壺注水，重疊使用二級(jí)以至六級(jí)，最終漏壺才把水注入放置浮箭壺。返回第82頁(yè)觀星臺(tái)我國(guó)現(xiàn)存最古老天文臺(tái)，是世界上著名天文科學(xué)建筑物。觀星臺(tái)由臺(tái)身與石圭、表槽構(gòu)成。臺(tái)身上小下大，形似覆斗。臺(tái)面呈方形，用水磨磚砌造。臺(tái)高9.46米，連臺(tái)頂小屋通高12.62米。臺(tái)下邊寬16米多，上邊約為下邊之半。臺(tái)頂兩端小屋中間，由臺(tái)底到臺(tái)頂，有凹槽“高表”。在凹槽正北是三十六塊青石平鋪石圭（俗稱量天尺）。石圭通長(zhǎng)31.19米。觀星臺(tái)建立反應(yīng)了當(dāng)時(shí)我國(guó)天文科學(xué)巨大成就。測(cè)影臺(tái)又名“周公測(cè)景臺(tái)”。臺(tái)用青石制作，分臺(tái)座和石柱兩部分：臺(tái)座上大下小，呈梯形錐體，四邊稍有偏斜，各邊寬窄不等。石柱為表，臺(tái)座為圭返回第83頁(yè)日晷“日晷”是運(yùn)用日影位置變化，計(jì)量時(shí)間一種儀器，它是由圭演出變而來。我國(guó)老式日晷是赤道式，晷面一般為石質(zhì)，晷面和地球面（也是天球赤道面）平行，晷面中心立一根垂直于晷面銅制指針，這個(gè)指針，同地球自轉(zhuǎn)軸方向是平行，晷西邊緣刻有子、丑、寅、卯等等十二個(gè)時(shí)辰，每年春分后來，看盤上面針影，秋分后來看盤下面針影，太陽(yáng)繞日晷運(yùn)動(dòng)，使針影投射向晷面，晷面上指示地方時(shí)刻就是真合法地太陽(yáng)時(shí)刻。返回第84頁(yè)渾天儀張衡不不過渾天論完畢者，并且還根據(jù)此種理論和實(shí)際天象觀測(cè)知識(shí)，于公元１１７年在洛陽(yáng)研制成功了觀測(cè)天象新型儀器——渾天儀。這是世界上第一臺(tái)用水力推進(jìn)大型天文儀器。

返回第85頁(yè)趙州橋趙州橋最大科學(xué)奉獻(xiàn)，則在于它“敞肩拱”發(fā)明。在大拱兩肩，砌了四個(gè)并列小孔，既增大流水通道，節(jié)省石料，減輕橋身重量，又利于小拱對(duì)大拱被動(dòng)壓力，增強(qiáng)了橋身穩(wěn)定性。這就有力地保證了安濟(jì)橋在１４００數(shù)年歷史中，經(jīng)受住無多次洪水沖擊，８次大地震搖撼，以及車輛重壓，至今仍巍然挺立在河之上。又名安濟(jì)橋，坐落在石家莊東南約四十多公里趙縣城皎河之上，建于隋代大業(yè)元年至十一年,由匠師李春監(jiān)造。它以最古老石拱橋獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，是中國(guó)現(xiàn)存最著名一座古代石拱橋。第86頁(yè)水運(yùn)儀象臺(tái)水運(yùn)儀象臺(tái)是我國(guó)古代一種大型天文儀器，由宋朝天文學(xué)家蘇頌等人創(chuàng)立。它是集觀測(cè)天象渾儀、演示天象渾象、計(jì)量時(shí)間漏刻和匯報(bào)時(shí)刻機(jī)械裝置于一體綜合性觀測(cè)儀器，實(shí)際上是一座小型天文臺(tái)。整個(gè)水運(yùn)儀象臺(tái)高12米，寬7米，共分3層，這臺(tái)儀器制造水平堪稱一絕，充足體現(xiàn)了我國(guó)古代人民聰穎才智和富于發(fā)明精神第87頁(yè)應(yīng)縣木塔中國(guó)古代所建木塔數(shù)以千計(jì)，然而僅應(yīng)縣木塔保存至今，它也是目前世界上最高，最古老木構(gòu)建筑，被譽(yù)為“天下第一塔”。返回第88頁(yè)龍骨水車亦稱“翻車”、“踏車”、“水車”，省稱“龍骨”。一種用于排水澆灌機(jī)械。其構(gòu)造是以木板為槽，尾部浸入水流中。另一端有小輪軸，固定于堤岸木架上。用時(shí)踩動(dòng)拐木，使大輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)槽內(nèi)板葉刮水上行，傾灌于地勢(shì)較高田中。后世又有運(yùn)用流水作動(dòng)力水轉(zhuǎn)龍骨車，運(yùn)用牛拉使齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)牛拉翻車。以及運(yùn)用風(fēng)力轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)轉(zhuǎn)翻車。廣東等地用手搖較輕便，施于田間水溝，稱“手搖拔車”。返回第89頁(yè)候風(fēng)地動(dòng)儀公元132年，我國(guó)著名科學(xué)家張衡發(fā)明了最早地震儀，稱為候風(fēng)地動(dòng)儀。它有八個(gè)方位，每個(gè)方位上均有一條口含銅珠龍，在每條龍下方均有一只蟾蜍與其對(duì)應(yīng)。任何一方如有地震發(fā)生，該方向龍口所含銅珠即落人蟾蜍口中，由此便可測(cè)出發(fā)生地震方向。當(dāng)時(shí)運(yùn)用這架儀器成功地測(cè)報(bào)了西部地區(qū)發(fā)生一次地震，引起全國(guó)重視。這比起西方國(guó)家用儀器記錄地震歷史早一千數(shù)年。返回第90頁(yè)汲水陶罐

返回第91頁(yè)「寶船」實(shí)際尺寸大小至今仍十分有爭(zhēng)議,根據(jù)文獻(xiàn)所載船長(zhǎng)為44.4丈,寬為18丈;但其和現(xiàn)代度量衡之間換算關(guān)系卻眾說紛紜.有專家根據(jù)在南京出土一段舵桿長(zhǎng)度來推算,又假設(shè)其為「沙船」(平底船)型式,認(rèn)為「鄭和寶船」船長(zhǎng)44丈4呎應(yīng)合125.65公尺,寬18丈應(yīng)合50.94公尺;再依此尺寸推算其吃水為8公尺,排水量約為15,000噸,載重為7,000噸.

鄭和寶船返回第92頁(yè)竹蜻蜓和風(fēng)箏

中國(guó)風(fēng)箏有悠久歷史，聽說漢朝大將韓信曾運(yùn)用風(fēng)箏進(jìn)行測(cè)量。梁武帝時(shí)曾運(yùn)用風(fēng)箏傳信，但未成功。南北朝有人背著風(fēng)箏從高處跳下而沒有跌死。唐朝張丕被圍困時(shí)曾運(yùn)用風(fēng)箏傳信求救兵，獲得了成功。這些闡明，中國(guó)風(fēng)箏歷史至少有數(shù)年了。

返回第93頁(yè)古樂器之一灰陶塤：商代安陽(yáng)殷墟婦好墓出土

塤是我國(guó)最早吹奏樂器之一，這種塤以出自安陽(yáng)殷墟陶塤為藍(lán)本。古書曾記：“伏羲氏灼土為塤”，闡明這種陶土燒制樂器出目前三皇五帝那遙遠(yuǎn)年代。這里簡(jiǎn)介塤呈倒置螺形，頂端有一圓形吹口，為五音孔塤，這種中國(guó)特有閉口氣振樂器，保留了一種古老音響世界，引導(dǎo)人們走入一種蒼茫悲愴意境之中。第94頁(yè)古樂器之二木瑟：春秋固始縣侯古堆出土瑟是古史記載中原始絲弦樂器之一，它有二十五根弦，是根據(jù)信陽(yáng)長(zhǎng)臺(tái)關(guān)出土瑟復(fù)制而成。早在上古時(shí)期就流傳著許多擅長(zhǎng)鼓瑟吹笙音樂家，孔子從衛(wèi)國(guó)師襄學(xué)琴，鄭國(guó)師文如癡如醉膜拜瑟前，魏師曠，伯牙與鐘子期，高山流水遇知音故事更是千古流傳。古人言：“伏羲作瑟、伏羲作琴”伏羲是中華民族始祖，也是一位造樂之神?！斑线下锅Q，食野之蘋，我有嘉賓，鼓瑟吹笙。”今日賓朋滿座，琴瑟樂聲，如流水，如鳳鳴，如南風(fēng)，如月行，引我們走進(jìn)大自然深深芬芳里。

第95頁(yè)簫河南出土上古排簫，有骨質(zhì)、石質(zhì)、竹質(zhì)三種。淅川下寺楚墓出土石排簫，以整塊石料制成十三個(gè)長(zhǎng)短不等編管，管壁厚度只有一毫米。這種精確音律排列與令人嘆為觀止作工，證明了二千數(shù)年前中國(guó)古樂高超藝術(shù)水平。石排簫：春秋淅川下寺楚墓出土“簫韶九成，鳳凰來儀”第96頁(yè)鼓虎座木鼓：戰(zhàn)國(guó)信陽(yáng)長(zhǎng)臺(tái)關(guān)出土黃帝是鼓發(fā)明者。傳說黃帝在與蚩尤作戰(zhàn)時(shí)，80面夔鼓齊鳴，聲震千里，使蚩尤聞聲喪膽。此鼓根據(jù)長(zhǎng)臺(tái)關(guān)一號(hào)墓出土木鼓復(fù)制。鼓座為兩只對(duì)尾伏虎，其通體繪黃、紅、褐相間鱗紋與卷云紋，與虎背連結(jié)鳳足鼓架上，是一桐木制成黑紅色云紋大鼓。第97頁(yè)編鐘“八音之中，金石為先，”編鐘是先奏時(shí)期宮廷樂器，它也是古代帝王權(quán)力象征。王孫誥編鐘共26枚角鐘，是目前我國(guó)出土春秋時(shí)期數(shù)量最多、規(guī)模最大、音域最廣、音色最佳、制作最精，富有穿透力音色，氣勢(shì)磅礴輝煌鐘聲，將我們帶入二千五百年前楚王神秘廟堂之上。王孫誥編鐘春秋淅川下寺楚墓出土返回第98頁(yè)天壇回音壁北京天壇回音壁由于內(nèi)側(cè)墻面平整光潔，使外來音響沿內(nèi)孤傳遞，久久回蕩。如站在壁前輕輕哼唱，和聲隨之而起，深沉婉轉(zhuǎn)，娓娓動(dòng)聽；如放聲喚之，則回聲四起，洪亮粗獷，縈繞耳畔，蕩人心懷?；蜀酚畹?9頁(yè)三音石

第100頁(yè)?dān)L鶯塔地處永濟(jì)縣城西北12公里西廂村，始建于唐代武則天時(shí)(公元689-7)著名《西廂記》故事就發(fā)生在這里。普濟(jì)寺內(nèi)有山門、佛洞、天雪殿、塔院等建筑。塔院后西廂別院相傳是《西廂記》中老夫人與鶯鶯居住地方。塔院內(nèi)有“舍利塔”一座，塔身13層，高約50米?！段鲙洝穯柺篮螅藗儼堰@座古塔叫做“鶯鶯塔”。該塔系古人根據(jù)回音聲學(xué)原理建造，人立塔側(cè)擊石，便可聽到“呱呱”蛙叫聲，被稱為中國(guó)奇塔之一。第101頁(yè)?dān)L鶯塔1、塔內(nèi)是中空，站在塔中層聽上面人說話，由于聲學(xué)反射效應(yīng)，聲音仿佛從下面?zhèn)鱽恚?、塔檐上復(fù)雜構(gòu)造有反射作用；3、墻壁反射。而天壇回音壁重要是通過墻壁反射。因此在塔四面擊石拍手，均可聽到清晰旺音回聲；伴隨位置變換，這蛙音回聲也可以發(fā)生從空中或地面?zhèn)鱽碜兓?。?02頁(yè)河南蛤蟆塔該塔外形作唐塔，內(nèi)部構(gòu)造承襲宋塔建塔措施，融合了唐宋密檐式塔和樓閣式藝術(shù)特點(diǎn)和構(gòu)造措施，是比較特殊塔形。寶輪寺塔風(fēng)格典雅，構(gòu)造堅(jiān)實(shí)，雖然歷經(jīng)16次地震，其中4次破壞性地震，塔身仍基本完好。游人立于塔四面數(shù)丈，叩石、擊掌，會(huì)聽到“呱呱呱”類似蛤蟆拍叫聲。叩石或擊掌越響、越快，這種哈蟆中聲音也越逼真、越響亮，因此群眾俗稱“蛤蟆塔”。

第103頁(yè)四川潼南縣大佛寺石琴潼南縣大佛寺石琴位于涪江岸邊，有三十六級(jí)石梯，似一把巨大石琴，每個(gè)階梯，如同一根琴弦，只要把腳踏上石磴，拾級(jí)而上，腳下便會(huì)響起美妙悅耳琴聲，故又稱“石磴琴聲”。返回第104頁(yè)都江堰都江堰位于四川成都平原西部岷江上，建于公元三世紀(jì)，是中國(guó)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期秦國(guó)蜀郡太守李冰及其子率眾修建一座大型水利工程，是全世界至今為止，年代最久、唯一留存、以無壩引水為特性宏大水利工程。２２００數(shù)年來，至今仍發(fā)揮巨大效益，李冰治水，功在現(xiàn)代，利在千秋，不愧為文明世界偉大杰作，造福人民偉大水利工程。返回第105頁(yè)小制作:自制孔明燈（１）用薄紙剪成如圖所示規(guī)格紙片.將第一張紙片一邊與第二張一邊粘在一起,再將第三張,第四張......依次同樣粘上去,直到拼成一種兩端漏空,直徑約60厘米球狀物.再剪一張圓形薄紙片,把上面圓空口糊住.待干后,把氣球吹脹,找一條薄而窄竹條,彎成與下面洞口同樣大小竹圈,在竹圈內(nèi)交叉兩根互相垂直細(xì)鐵絲,并系牢在在竹圈上,再把竹圈粘牢在下面洞紙邊上,糊成氣球不能漏氣.趣味物理注意安全第106頁(yè)（２）把酒精棉球點(diǎn)燃扎在鐵絲中心,等氣球內(nèi)部空氣燒熱后,氣球就會(huì)由平地直升天空.如圖所示.（３）這是由于氣球內(nèi)部空氣受熱膨脹，向外跑了一部分，使氣球受到空氣浮力不小于氣球（包括氣球內(nèi)部熱空氣）重量，這樣氣球就會(huì)上升．第107頁(yè)走馬燈中國(guó)也很早就運(yùn)用熱力作為動(dòng)力,目前中國(guó)民間很流行走馬燈,就是在八百數(shù)年前發(fā)明。走馬燈雖然是一種玩具式燈,但它原理和近代燃?xì)廨啓C(jī)是同樣,而燃?xì)廨啓C(jī)是近十幾年才研制成功,在歐洲,1550年有過一種雛型燃?xì)廨啓C(jī)記載,但也比中國(guó)發(fā)明走馬燈要遲四百數(shù)年。返回第108頁(yè)神火飛鴉“神火飛鴉”，這是用竹蔑扎成“烏鴉”，它內(nèi)部裝滿火藥，發(fā)射后來，能飛一百多丈遠(yuǎn)才落地。就在這時(shí)候，裝在“烏鴉”背上跟起火相連藥線也燒著了，引起“烏鴉”內(nèi)部火藥爆炸，一時(shí)烈火熊熊，在陸地上可以燒敵人軍營(yíng)，在水面上可以燒敵人船只。第109頁(yè)火龍出水火龍出水是一種用于水戰(zhàn)兩級(jí)火箭?！盎瘕垺庇旋埳?、龍頭、龍尾，龍身為約1.6米長(zhǎng)薄竹筒制成，前邊裝一種木制龍頭，后邊裝一種木制龍尾。體內(nèi)裝有神機(jī)火箭數(shù)枚，引線所有扭結(jié)一起，從龍頭下孔中引出。龍身下前后共裝4個(gè)火箭筒。前后兩組火箭引線各將其引線扭結(jié)在一起。前面火箭藥筒底部和龍頭引出第110頁(yè)震天雷炮在元、明時(shí)期，中國(guó)古人深入發(fā)明了“飛空擊賊震天雷炮”。這是一種雛形飛彈，在《武備志》中相有關(guān)它詳細(xì)記載?！帮w空擊賊震天雷炮”是一根裝有火藥圓筒，運(yùn)用火藥做推進(jìn)器（“送藥”）。戰(zhàn)斗時(shí)，點(diǎn)燃送藥，飛彈便直飛向敵營(yíng)，當(dāng)發(fā)藥燃燒完后，圓筒中火藥便在敵營(yíng)中燃燒、爆炸。返回第111頁(yè)指南魚北宋初年，曾公亮主編《武經(jīng)總要》（約成書于1044年）中簡(jiǎn)介了一種“指南魚”。“魚法用薄針葉剪裁，長(zhǎng)二寸闊五分，首尾銳如魚形，置炭火中燒之，候通赤，以鐵鈐（鉗）鈐魚首出火，以尾對(duì)正子位，蘸水盆中，沒尾數(shù)分則止，以密器收之?！睆默F(xiàn)代科學(xué)觀點(diǎn)來看，這是一種磁化過程。薄針葉應(yīng)是一種碳鋼，把魚燒紅至居里點(diǎn)以上后,讓它在地磁場(chǎng)中急速冷卻,使其產(chǎn)生相變,以獲得剩磁性。第112頁(yè)指南龜元代《事林廣記》中記載有木刻指南魚和木刻指南龜。木魚、木龜都只有拇指大，腹開一竅，嵌入天然磁石，然后用蠟封住。木魚沒入水中即可指南；木龜則是采用有固定支點(diǎn)裝置，于其腹部下方挖一小穴，安放在竹釘子上，可以自由旋轉(zhuǎn)，旋定后來也會(huì)指南第113頁(yè)司南最早出現(xiàn)指南工叫司南,戢國(guó)時(shí)已普遍使用。它是運(yùn)用天然磁石揣摩而成,樣子像一只勺,重心位于底部正中,底盤光滑,四面刻二十四向,使用時(shí)把長(zhǎng)勺放在底盤上,用手輕撥,使它轉(zhuǎn)動(dòng),停下后長(zhǎng)柄就指向南方。第114頁(yè)羅盤這是宋朝時(shí)期出現(xiàn)羅盤針，它是將磁針裝在有方位標(biāo)識(shí)羅盤上制成。羅盤針運(yùn)用于航海，使航海精確性和可靠性大大提高。返回第115頁(yè)透光鏡

銅鏡是古人照面容用器物。這件西漢透光鏡卻具有特殊效應(yīng)。它