二、哥白尼与“天体运行论”: 1.地心说与日心说的主要观点
地心说:地球是绝对静止的,一切运动都是相对于地球而运动的。地心说受到宗教的吹捧与肯定。 日心说:
如果是地心说,这样的观点来描述行星的运动时,行星有无法解释的忽
快、忽慢、逆行及留的现象。
地动日心说可以对天体的运动给予完满的解释。 “天穹的周转是一种视运动,实际是地球运动的反映。”
2.“天体运行论”于1543年写成,它被誉为自然科学的独立宣言。 三、第谷与开普勒
1.丹麦人第谷(1546-1601),经过20年的反复的天文观测,积累了大量准确的星体运动观测资料,被人誉为“星学之王”。
2.德国天文学家开普勒(1571-1630)是第谷的学生与助手,从第谷对火星的观测资料与他理论计算的8分之差入手,发表了开普勒三定律。写出“宇宙和谐论”,使我们对天穹星空的认识,由杂乱到有序。开普勒的一生,虽多病贫穷,但都未动摇他破解天体奥秘的决心,他把他的一生都贡献给了科学事业。
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四、舍生取义的布鲁诺
布鲁诺(1548-1600):因宣扬日心说,1592年被捕。1600年,面对宗教法庭的审判,他说: “我希望你们到大庭广众中去把我点燃,这是我最大的快乐,因为我可以以自身燃起的大火,去照亮后人的道路。”布鲁诺英勇就义于罗马的鲜花广场。
总之,16世纪中期,日心说与地心说的血与火的斗争,是自然科学从宗教桎梏下解放的标志,教会的权威受到挑战,自然科学在批判经院哲学的斗争中开创着自己的道路。
第二节 运动学的奠基人---伽利略
一、伽利略对落体问题的研究
对运动无知,也就对大自然无知。 ——西方谚语
1.伽利略 (1564-1642):出生于意大利比萨。奠定了经典力学中运动学的基础,改进了望远镜,使之能放大32倍。代表作《两大世界体系的对话》 。1633年,69岁高龄时曾被罗马宗教裁判所判处终身监禁。仍致力于科研,于1638年又写出了《关于两门新科学对话》一书。直到1979年,300多年后,教会才宣布为伽利略平反。
《两大世界体系的对话》封面 伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一,标志着物理学的开端。 ——爱因斯坦 2.对亚里士多德的观点的怀疑:
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怀疑:如果轻物体m下降的速度比重物M慢,那么用一根绳子把m、M栓
在一起又怎样?
“冲淡引力思想”——斜面理论:为了研究落体的情况,伽利略设计了
著名的斜面实验以“冲淡引力”,延长落地时间,便于观测。 二、意义
1.实验方法与数学方法结合的成功
不是单纯做实验,而是从明确的物理思想出发,进行数学推证,选典型实验,最后得出结论。
2.观察——假设——逻辑推理——实验检验的成功之路 实验物理思维和数学演绎的巧妙结合。 3.落体运动也是一种匀加速运动
1586年,斯蒂文和德哥罗在一所二层楼做实验,两个不同重量的铁球同时落地。
4.伽利略的预见
“一门广博精深的科学已经启蒙,我在这方面的工作只是它的开始,那些比
我更敏锐的人所用的方法和手段将会探索到各个遥远的角落。”
第三节 牛顿的伟大综合和理论飞跃
一、牛顿简介
1. 牛顿1642年生于英国。从小是一个苦命的孩子,还未出生,父亲逝世,两岁母亲改嫁,在舅舅和姥姥家长大。
2.1661年考入剑桥大学31 学院。由于学习勤奋,受到巴罗教授的赏识,1664年成为研究生。
3. 1665年开始研究微分和积分及万有引力定律。1665年伦敦大瘟疫,一个夏天病逝3万人。牛顿回到家乡,留下了脍炙人口的“苹果落地”的故事。(据说是法国作家伏尔泰从牛顿侄女那儿听来的。)
4. 1687年出版旷世之作“自然哲学的数学原理”。由好朋友哈雷资助出版。人们争相购阅。
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5. 1703年 任英国皇家学会终身会长。 6. 1705年 被英国女王授予爵士称号。 7. 1727年逝世,葬于威斯敏斯特教堂。
“伊萨克·牛顿爵士安葬在这里?,让我们欢呼曾经存在过这样一位伟大的人类之光。” ——碑文 二、牛顿取得成功的历史条件
1.生产力发展的需要:航海的发展,需要对天体的运行规律进行研究,对机械加工作物理原理的解释。
2.物理方面的进展:哥白尼的“日心说”,摧毁了附着在神学上的宇宙观,得到了几乎所有科学家的认同,教会的迫害反而使真理的声音广为传播。 伽利略奠定了在运动观上的正确理论,各种力正在被发现。
3.在英国,政局比较稳定,商业发展使新兴资产阶级从自身的角度,开始注重科学研究。
4.科学的国际研究联系加强。英法成立了“皇家学会”和“皇家科学院”。 三、牛顿的《自然哲学数学原理》的意义(1687年发表) 序言:“我把这部著作叫做自然哲学的数学原理,因为哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力,而后用这些力去论证其他现象??,我希望能用同样的推理方法,从力学中推导出自然界的其他现象。” 1.它将个别特殊的情况抽象概括为普遍理论,是当时力学规律的伟大综合。
2.它成为当时科学上判断正误的准绳。
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3.它向后来者提供了一种科学研究的方法。
4.它发挥了科学理论的预言作用,引导人们从已知的现象去预测未来。 1)哈雷彗星:1682年彗星出现时,有人说,它是人类的罪恶造成的,因此人们纷纷跪地祈祷,惊恐万分。
牛顿根据天文资料,应用万有引力定律,说明和计算了彗星的运动轨道。
牛顿的好朋友,英国天文学家哈雷(1656-1742),根据牛顿理论进一步计算了大量彗星的运动轨道,得出1531年、1607年、1682年出现的彗星轨道相同,因此应是同一彗星。由此预言,1758年还将出现这一彗星。 1758年,这成了当时一件众人十分瞩目的大事。彗星到期未出现,科学家着急得很。1759年3月12日,这
颗星出现了,迟到的原因,是因为它受木星和土星的吸引而姗姗来迟了,这正说明了万有引力定律的成功。 2)“笔尖下的行星”的发现
1781年,赫舍尔(1738-1822)发现天王星,踞太阳约28亿公里,绕一周要84年。但根据牛顿理论,其运动有偏差,于是预言,还应该存在另一颗星。列威尔(法)、亚当斯(英)根据牛顿的理论计算出了该星的轨道。
柏林天文家伽列于1846年9月23日,在列威尔推算处相距不到1°的地方发现了这颗星——海王星,大大拓宽了天文科学家的视野。
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