第一章中国古代物理学的发展.ppt

第一章 中国古代物理学成就 中国古代的物质观 中国古代的力学知识 中国古代的热学知识 中国古代的声学知识 中国古代的光学知识 中国古代的电磁学知识 第一节 中国古代的物质观 二 元气说 1. ABC：中国古代的哲人们期望着将世界万物本源归结为一种统一的物质，认为世界应该是由一种连续分布于整个空间的物质所构成，而不像“五形说”是各种元素的组合。在“道”和“太极”的思想指导下，逐渐形成并发展成为在中国古代自然观中重要的、占主流地位的“元气说”。 春秋战国时期，老子认为由最高范畴的道生出阴阳二气，进而产生万物。庄子继承和发扬老子的学说，提出“通天下一气”的思想。战国末期的荀况也指出气是构成万物的基本元素。 元气说在春秋战国时期出现，在汉代逐渐成熟，经过唐、宋得到相当大的发展，明末清初达到高峰。由汉代的王充、唐代的柳宗元和刘禹锡为代表，形成了“元气自然论”；由宋代张载和明末清初的王夫之为代表形成了“元气本体论”。 2．“元气说”的主要思想 3 元气说的特点 4. 元气说的局限、 第二节 中国古代的力学知识 中国古代有悠久的历史，灿烂的文化，在创造这些文明的过程中测量起了很重要的作用。 作为农耕文明，测量对中国特别重要。 测量最重要的是单位的制定。 公元211年，秦始皇统一中国后，在商鞅变法的基础上对度量衡进行了统一，制发了一大批度量衡标准器，意义重大。 1.物理计量 ①时间计量 b.百刻时制（漏壶记时制）： 采用日晷或漏壶将一昼夜分为十时，一时分为十刻。‘刻’为漏壶的基本记时单位，在竹或木制的箭上100个等分刻度，其高度正好等于一昼夜漏壶滴水的高度。1刻等于现在的14.4分钟。 c.机械记时： 东汉时期张衡117年发明浑天仪，用于测定天体位置，一天转一周。后经唐宋发展，成为世界上最早的天文钟。 ②度量衡：度---长度 量---容量 衡---重量 长度 《汉书?律历志》详细记载： 　　长度单位：引、丈、尺、寸、分，十进制； 2.时间、空间和运动 ①时间与空间 《尸子》“上下四方曰宇，往古今来曰宙”。 ②运动的相对性 《吕氏春秋》：“刻舟求剑”故事； 《隋书?天文志》：“仰游云以观，日月常动而云不移” 。 《抱朴子?塞难》：“见游云西行，而谓月之东驰”。 《春秋纬?元命苞》（汉代）：“天左旋，地右动”。 《春秋纬?考灵曜（yào）》“地恒动不止，而人不知，比如人在大舟中，闭牖（yǒu）而坐，舟行而人不觉”。 比伽利略（1564-1642）相对性原理早一千多年。 3 对力的认识 （1）力的概念 ※《墨径》：“力，刑之所以奋也”，这里刑即形，指物，奋即飞，动的意思。 ※王充《论衡?效力篇》：“人有知学，则有力矣。文吏以理事为力，而儒 生以学问为力”，“举重拔坚，壮士之力也”，“故 夫垦草殖谷，农夫之力也…”（东汉）。 ※西方，17世纪初‘弗兰西斯?培根’提出：“知识就是力量”。 （4）浮力：曹冲称象等。 （5）弹力：弓箭的制作等（东汉郑玄127-200）。 （6）大气压力 西汉时期已利用虹吸管---渴乌，东汉时已广泛用于灌溉，唐朝已有隔山取水的大型引水工程。 《关尹子》：“瓶存二窍，以水实之，倒泻；闭一则水不下，盖（气）不升则水不降。” 唐代王冰《素问》：“虚管灌满，捻上悬之，水固不泻，…；空瓶小口，顿灌不入，为气不出而不能入也。” （7）惯性：春秋战国时期的《考工记》中描述：“马力既竭，轴犹能一取焉” 4 力学知识应用 ※古代建筑学上力学的应用：如隋代李春建造的赵周桥，是我国古代留传至今最古老、跨度最大、弧度最浅的石拱桥，距今已1300年； ※公元1056年建造的辽代山西应县木塔，是世界上现存的最高的古代木构建筑，高67.31米，经受近一个世纪的风雪袭击，12次六级以上地震，至今安然屹立。 ※宋代建筑师喻皓曾在开封建“开宝寺塔”斜塔：“塔初成，望之不正，而势倾西北。人怪而问之。皓曰：‘京师地平无山，而多西北风，吹之不百年当正也。’”《归田录》。 ※ 明代的北京故宫群等等。 ※尖劈、辘轳、滑轮、水转筒车、水转连磨、水碓（duì 舂米用具）、水排鼓风机（公元31年东汉南阳太守杜诗发明）、被中香炉、记里鼓车、水运浑象仪等。 被中香炉 水排鼓风机（取自《王祯农书》） 记里鼓车 第三节 中国古代热学知识 1.对热现象和热本质的认识 ①温度的测量 ※“火候”：在烧制陶器和冶炼金属的过程中，通过对“火候”的观察，来定性的判断温度的高低。《考工记》记载了青铜冶炼时火色与温度的关系：“凡铸金之状，金与锡。黑浊之气竭，黄白次之；黄白之气竭，青白次之；青白之气竭，青气次之，然后可铸也。”即当“炉火纯青”