科技史：第十讲 近代经典力学体系的建立共93页
第二节：力学体系的建立
第二节：力学体系的建立•近代力学知识的积累1.伽利略的力学贡献2.开普勒三定律的发现3.惠更斯、胡克等人的贡献•牛顿力学体系的建立1.近代最伟大的科学家¡ª¡ª牛顿2.牛顿经典力学体系的创立本节教学目的和要求•了解近代资本主义工场手工业技术进步对近代力学的推动作用；•把握牛顿之前近代力学发展的基本线索，重点掌握伽利略的力学成就和实验方法的意义；•深入认识牛顿在力学上的重大成就及其意义；•全面理解牛顿力学产生的历史必然性，尤其是牛顿力学的社会经济根源。
一、近代力学知识的积累•1.伽利略的力学贡献伽利略（Galileo Galilei）1564年2月15日生于比萨1.伽利略的力学贡献单摆的发明•早在1581年，伽利略有一次到教堂去做礼拜，他看着摇晃的蜡烛架子摆动越来越小，最后慢慢停了下来。
伽利略寻思：每次摆动的时间是否也越来越短？对此他数着脉搏作了测量。
结果令他奇怪，尽管每次摆动的幅度越来越小，但每摆动一次的时间总是一样的。
•回家后伽利略用一根绳子绑了不同重量的石头重复了这个实验，发现结果都是一样的。
发现：对于给定的绳子长度，不管绑的是重石头还是轻石头，摆动周期都相同。
这就是我们现在都熟悉的单摆装置的问世。
落体•单摆的运动是重力引起下落的特例。
如果我们放开一块石头，没有东西拴住它，它就会一直掉到地上。
但是石头如果拴在绳子的一端，绳子的另一端固定在天花板上，那么石头被迫沿着一段圆弧下落。
不管轻的或重的石头，它们拴在同一根绳子上，到达最低点的时间总是相同的。
•那么，这两块石头在同一高度放手后，掉到地上的时间也一定相同。
这个结论与当时公认的亚里士多德的观点相抵触¡ª¡ª后者认为重的东西比轻的东西下落的快！比萨斜塔上的实验•为了向别人证明自己是正确的，伽利略从比萨斜塔上扔下了两个重量不同的球，结果两个同时扔下的球同时着了地。
•历史考证似乎证明这次演示没有真得做过，但是伽利略肯定做过类似的实验¡ª¡ª也许不在塔顶上，而是在自家房屋顶上。
高中历史会考知识：经典力学的建立
高中历史会考知识：经典力学的建立经典力学的基本定律是牛顿运动定律或与牛顿定律有关且等价的其他力学原理，它是20世纪以前的力学。
下面小编收集整理的高中历史《经典力学的建立》会考知识点以供大家学习。
高中历史会考知识：经典力学的建立奠基：17世纪初，意大利科学家伽利略发现自由落体定律，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学，为经典力学的建立奠定了基础，标志着物理学的真正开端。
建立：1687年，英国科学家牛顿发表了科学巨著《自然哲学的数学原理》，在这本书中提出了物体运动三大定律和万有引力定律等，形成了一个以实验为基础和以数学为表达形式(实验和数学为该体系的两大特点)的牛顿力学体系，即经典力学体系，标志着近代自然科学的形成。
相对论：德国物理学家爱因斯坦，在20世纪初，提出了狭义相对论和广义相对论，两者统称为相对论。
相对论的提出否定了经典力学的绝对时空论，是物理学领域的一次重大革命。
量子论：1900年，德国物理学家普朗克提出了量子假说，宣告了量子论的诞生。
爱因斯坦则进一步推动了量子论的发展。
它们的提出，不仅推动了物理学自身的进步，而且开阔了人们的视野，改变了人们认识世界的角度、方式。
进化论：1859年，英国生物学家达尔文的《物种起源》一书出版，标志着生物进化论诞生。
他认为，一切生物都经历了由低级向高级，由简单到复杂的发展过程，生物界现存的物种具有共同的原始起源，不同物种的变异是“自然选择”的结果。
这就是以自然选择为基础的生物进化学说。
工业革命时期，英国人瓦特对蒸汽机作了进一步改进，促使人类进入“蒸汽时代”。
第二次工业革命时期，英国科学家法拉第发现了电磁感应现象，为发电机的研制奠定了理论基础，人类社会进入“电气时代”。
这一时期的发明有电灯、电话、电车、电影和电视。
1946年，美国研制成世界上第一台电子计算机，奠定了现代信息技术的基础。
20世纪60年代末，美国出于“冷战”的需要，加紧对信息技术的研究和开发，促进了互联网的产生。
2019年近代以来科学技术的辉煌.ppt
3、意义：让人们从根本上改变了近代物理学中的传统观念，
使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革，人们对物 质世界的探索从宏观世界深入到微观世界。
（三）相对论的建立
1、狭义相对论。 1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力
学》，创立了狭义相对论。
这个故事形象地说明了时间和空间的相对性。
2.达尔文的生物进化论观点：
①自然界中生物的物种是不断进化的， 是不断从低级向高级发展的。
②自然界进化的规则是物竞天择，适 者生存。
③ 达尔文还提出人类起源于古猿的观点。
达尔文认为长颈鹿的进化原因是：长颈鹿 产生的后代超过环境承受能力（过度繁殖）； 它们都要吃树叶而树叶不够吃（生存斗争）； 它们有颈长和颈短的差异（遗传变异）；颈长 的能吃到树叶生存下来，颈短的却因吃不到树 叶而最终饿死了（适者生存）。
狭义相对论认为：时间和空间都与物质的运动有 关，随着物质运动速度的变化而变化。（牛顿所说的绝
对时间和空间都不存在了，但狭义相对论并非全盘否定牛顿力学，牛顿力学 反映的是宏观物体低速运动的客观规律，而狭义相对论反映的是物体高速运 动的客观规律，是对牛顿力学的继承和发展。）
2、广义相对论 1916年，爱因斯坦又建立了广义相对论。
经 典 力
1.
物理运动 三大定律
学
惯性定律 加速度定律 作用和反作用定律
体 系
2.
万有引力 定律
牛顿力学体系及数学、
天文学方面的研究成果记
载在他的科学巨著《自然
哲学的数学原理》中。
（2）经典力学体系的历史地位
理论的综合：1.牛顿力学体系对自然界的力学 现象做出了系统、合理的说明，从而完成了人类对 自然界认识史上的第一次理论大综合。
第篇 力学发展史 ppt课件
• 开普勒的发现不仅对天文学的发展有 着重大意义，而且对自然科学的发展 也有它伟大价值。开普勒从第谷的准 确数据出发，否定了主观的几何模式 和托氏地心体系。他的第一定律否定 了圆形轨道论；第二定律否定了匀速 运动；第三定律建立了各行星之间的 联系。
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11
哥白尼学说影响之深远
• 恩格斯称它为“自然科学的独立宣言”就
可想而知了。哥德说：“哥白尼学说撼动
人类意识之深，自古以来无一种创见、无
一种发明可与伦比，当大地是球形被哥伦
布证明以后不久，地球为宇宙主宰尊号也
被剥夺了，自古以来没有这样天翻地覆地
把人类意识倒转来过，如果地球不是宇宙
中心，无数古人相信的事将成为一场空事，
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三、伽利略在天文学上的功绩
• 伽利略所观测到木星有四颗卫 星和金星的周相变化有重要意 义，它否定了古代关于游动的 天体只有七个的断言，这是对 哥白尼的重要支持。
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伽利略的主要功绩
• 伽利略的主要功绩之一，是把 哥白尼、开普勒所开创的新世 界观加以证实和普遍宣传，并 以自己在教庭下的牺牲唤起了 人们对日心说的公认。
伽利略的思想”。这就是说，应该全面认识伽
利略所首创的实验、物理思维和数学演绎三者 巧妙结合的科学方法。
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伽利略非常重视观察和实验
• 伽利略非常重视观察和实验，在观察和实 验的基础上提出假说，再用数学分析和逻 辑推理证明假说，最后用实验验证理论的 正确。概括起来就是实验—数学推理方法， 这一方法，在伽利略以后很多年代里为很 多人所重视。爱因斯坦和英费尔德在《物 理学的进化》一书中评论说：“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，而且标志着 物理学的真正开端”。
力学知识体系的建立历史
论近代力学知识体系的建立历史摘要经典力学是近现代物理学的基石，其作用之大不言而喻。
本文从力学的起源与发展、力学与其它科学的关系、力学研究方法、力学与科技等方面阐述近代力学体系的发展历程，旨在还原历史并且反思，以探索出更好的力学研究认识论。
关键词：力学、起源、跨学科、研究方法、科技引言物理学【1】是一门研究物质世界运动规律的科学，可以毫不夸张地说，物理学时其他一切科学的基石。
它包罗万象，对整个科学的发展有深远影响。
而在物理学众多的分支中【2】，力学则是它发展的最早的一个分支，它和人类的生活及生产最为密切。
早在有人类活动的时代，人类就在劳动生活中应用了杠杆、螺旋、滑轮、斜面等简答的力学机械。
而力学的发展也是历经波澜，积淀着前人的智慧。
一段历史的回顾，亦是心灵受到科学精神熏陶的过程。
力学起源与发展科学孕育于雅典，这与雅典的学术氛围是分不开的，由古希腊另一城邦斯巴达可以印证。
在雅典，涌现了一大批具有创新思想的哲学家，如苏格拉底、柏拉图，自由的氛围弥漫着。
要知道，物理学也是属于自然哲学范畴的。
谈到哲学，自然要说被誉为“百科全书”的亚里士多德。
“吾爱吾师，但吾更爱真理”，亚里士多德在众多学科方面都有建树，如哲学（狭义）、美学、数学，他被认为是最早研究力学的人。
然而，他的研究方法却值得商榷。
亚里士多德对力学的研究，大多建立在他的主观臆断和经验逻辑主义之上，所以他真正在力学方面作的贡献并不非常突出，有些错误甚至因为他的名气而误导了后世几百年。
如果以研究力学方法的合理性为标准来评定谁是力学的创始人，头脑中第一闪现的就是伽利略的身影。
然而事实并非如此。
力学的真正创始人【3】是公元前287年～前212年的阿基米德。
在研究力学方面，他克服了亚里士多德单纯依赖直觉和思辨的观点，把观察、实验和数学方法很好地结合在了一起。
他的浮力原理、杠杆原理，初步奠定了静力学，即平衡理论的基础。
至于伽利略（1564~1642），他的最主要贡献则在于它对相对性原理的阐述，主要著作是《关于力学和位移两门新科学的讨论及数学证明》。
-专题七-近代以来科技的辉煌
D、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示
B
第28页，共69页。
内容标准
• 简述进化论的主要观点，概括科学与宗教在人 类起源问题上产生分歧的根源
1.简述达尔文进化论的主要观点。
2.概括科学与宗教在人类起源问题上产生分歧的根源。
3.通过进化论发展传播过程中出现的争论，认识到科学发展并不是一 帆风顺的，但科学终将战胜愚昧和迷信。
二195.5年爱4因月18斯日因坦主的动脉“瘤时破裂空逝”世于普林斯顿。遵照他的遗
嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火
化 骨时灰按撒照在1. 他永狭的远义书对相面人对遗保论嘱密：的免地除方所，有为花的卉是布不置 使以任及何所地有方音成乐为典圣礼地。。 遗嘱①执创行立者用1歌90德5年悼创念立席勒的诗结束了那朴素的葬礼：
第10页，共69页。
伽利略（1564—1642），伟 大的意大利物理学家和天文 学家，他开创了以实验事实 为根据并具有严密逻辑体系 和数学表述形式的近代科学，
被誉为“近代科学之父”。他第 一个把望远镜对准天空进行观测， 出版了《星空使者》一书。1632 年，他出版了《关于托勒密和哥 白尼两大世界体系的对话》，把 哥白尼的学说推到了最终胜利的 阶段。
第18页，共69页。
一. 认识史上的飞跃
1、近代物理学发展的原因
• 文艺复兴、宗教改革等的影响
• 资本主义的发展提供了物质基础
• 科学家勇于探索的精神
2、物理学发展的过程
经典力学奠基者 经典力学建立者 从经典力学发展到相对论、量 （17世纪初） （17世纪晚期） 子论（19世纪末～20世纪初）
伽利略（意）
第22页，共69页。
量子论和相对论是现代物理学的两大支柱，量子论的形成 标志着人类开始从宏观世界深入到微观世界。量子力学和
经典力学的建立
1. 运动第一定律(惯性定律);
2. 运动第二定律； F dp d mv
dt dt 3. 运动第三定律。 F12 F21
二 万有引力定律的发现
万有引力定律的确立并非牛顿一人之功。
（一） 第谷的贡献
丹麦科学家第谷(Tycho Brahe)(1546-1601)观察天体的运 动，特别是行星的运动；记录了大量的数据。第谷是一个工作 十分认真的人，因此他观察记录的数据十分精确。第谷原打算 用这些数据重新修订星表，但一直到死都未能如愿。他临死之 前，把这些资料交给了他的助手和合作者开普勒。
2 自由落体定律
亚里士多德的"重物比轻物下落得快，力是维持物体运动的 原因"等观点，一直被人们深信不疑。一直到1586年比利时的 力学家西蒙·斯台文在他的著作中对这些结论提出了异议。后来 伽利略也研究落体问题，他首先从逻辑推理上批驳了亚里士多 德的观点。伽利略又通过著名的斜面实验，得出了物体在真空 中做自由落体运动时，下落的快慢都一样。在这个实验中，伽 利略提出了加速度的概念。
（二） 关于碰撞的研究
1 笛卡儿的运动理论
笛卡儿认为宇宙中无论天上还是地上，到 处充满着的物质和运动，他将运动定义为位移 运动（即力学运动）。他把运动的终极原因归 因于上帝，得到了运动量守恒的结论。
笛卡儿认为物体之间的相互作用只能通过挤压和碰撞发生， 所以关于碰撞的研究在他的物理学中占有重要的单位。
在比萨大学任教时期，伽利略就已经开始研究自由落体问 题。1604年，在致萨皮（F. P. Sarpi）的信中，他明确地得 到了在相等的时间间隔内物体下落的距离呈从1开始的奇数序列 的规律。直到1638年，他才在《两门新科学》中系统地论述了 这一研究结果。
伽利略用图解法求
(2010)第四章 近代科学的兴起第三节
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第 四 章 近 代 科 学 的 兴 起 与 第 一 次 技 术 革 命
第三节 经典力学的建立
一、伽利略的贡献
1.单摆的等时性 单摆的等时性 荷兰物理学家惠更斯 （1629—1695年）研究了单摆 1629 1695年 1695 的振动， 的振动，发现单摆的振动周期 跟摆长的平方根成正比， 跟摆长的平方根成正比，跟重 力加速度的平方根成反比， 力加速度的平方根成反比，跟 振幅、摆球的质量无关， 振幅、摆球的质量无关，并确 定了单摆的周期公式： 定了单摆的周期公式：
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第 四 章 近 代 科 学 的 兴 起 与 第 一 次 技 术 革 命
第三节 经典力学的建立
一、伽利略的贡献
2.对自由落体的研究 对自由落体的研究
伽利略用逻辑推理的方法进行论证分析， 伽利略用逻辑推理的方法进行论证分析，发现了亚里士 多德自由落体观点中的逻辑矛盾。 多德自由落体观点中的逻辑矛盾。他设想把一个重物和一个轻 g 物捆在一起下落，会发生什么情况。若按照亚里士多德的观点， 物捆在一起下落，会发生什么情况。若按照亚里士多德的观点， l 一方面，它们的重量是两个物体重量之和， 一方面，它们的重量是两个物体重量之和，也就是说两物体捆 在一起应比重物单独下落的速度快。但另一方面， 在一起应比重物单独下落的速度快。但另一方面，两个不同下 落速度的物体捆在一起， 落速度的物体捆在一起，下落快的重物必然被下落慢的轻物拖 住而减慢下落速度，同时， 住而减慢下落速度，同时，轻的物体也会被快的重物所带动下 落速度有所增加。这样， 落速度有所增加。这样，捆在一起的两个物体最终以相同速度 下落，这个速度比原来重物单独下落的速度慢， 下落，这个速度比原来重物单独下落的速度慢，比轻物单独下 落的速度快，根据亚里士多德的观点推出两个不同的结论。 落的速度快，根据亚里士多德的观点推出两个不同的结论。伽 利略对亚里士多德的观点提出疑问， 利略对亚里士多德的观点提出疑问，他认为解决这一逻辑矛盾 的唯一途径是：下落速度与重量无关。 的唯一途径是：下落速度与重量无关。
《力学的建立》课件
经典力学面临的挑战与未来发 展
相对论与量子力学的挑战
01
相对论与量子力学对经典力学的挑战
相对论和量子力学的发展对经典力学提出了新的挑战，因为它们揭示了
经典力学在高速和微观尺度上的局限性。
02 03
相对论的时空观念
相对论提出了新的时空观念，即时间和空间是相对的，并且质量和能量 可以相互转换。这使得经典力学在描述高速运动和强引力场中的物体时 遇到困难。
详细描述
万有引力定律由牛顿提出，他通过观察行星运动规律和地球 上物体自由落体的规律，发现了物体之间普遍存在的相互吸 引力。这一发现为经典力学的发展奠定了基础。
三大运动定律的提
总结词
三大运动定律是经典力学的基本规律，它们分别描述了物体运动的基本属性、 改变运动状态的原因以及力的作用方式。
详细描述
牛顿提出的三大运动定律包括：惯性定律、动量守恒定律和力的作用定律。这 些定律构成了经典力学的基本框架，为描述和预测物体运动提供了重要的理论 依据。
Part
03
经典力学的基本原理
绝对时空观
01
绝对时空观认为时间和空间是绝 对的，不受物质和运动的影响。 时间和空间是绝对的量度，不受 物体运动状态的影响。
02
绝对时空观是经典力学的基础， 为经典力学提供了确定性和可预 测性的框架。
经典力学的数学基础
经典力学主要基于微积分和线性代数 的数学工具。微积分用于描述物体的 运动状态随时间的变化，线性代数用 于描述物体之间的相互作用。
经典力学在工业制造领域中，如 机械设计、制造工艺等方面有重 要应用。
相对论力学的发展
相对论力学的基本原理
相对论力学是由爱因斯坦提出的，其基本原理包括相对性 原理、光速不变原理和等效原理等。
经典力学体系的建立
经典力学体系化的知识基础 牛顿和他的力学体系 牛顿时代其它科学的发展 科学观与自然观的变革
.
经典力学体系化的知识基础
欧洲经过16世纪百余年的宗教和政治改革的大变 动之后，到17世纪下半叶进入了一个政治上较为 安宁，经济上趋于繁荣的时期。生产实践为力学研 究提出了许多问题，这就给科学的发展以推动
.
经典力学体系化的知识基础
航海迫切需要天文表和计时器
.
经典力学体系化的知识基础
伽利略通过对自由落
体的研究，已经发现
了惯性运动和在重力
作用下的匀加速运动，
奠定了牛顿第一定律
和第二定律的基本思
想。伽利略关于抛物
体运动定律的发现，
对牛顿万有引力的学
说也有深刻的启示作
用。
.
经典力学体系化的知识基础
1609年，开普勒出版了他的《新 天文学》一书，公布了太阳系行星 运动的两条基本定律： 行星运动第一定律：行星的 轨道为椭圆，太阳在椭圆的一个焦 点上； 行星运动第二定律：在相等 的时间内，行星和太阳的联线所扫 过的面积相等，亦称面积定律。 在这之后，开普勒又发现了 行星运动第三定律：太阳系中任何 两颗行星公转周期的平方比等于它 们轨道半径（半主轴长）的立方比， 亦称周期定律。
推动科学家们研究天体运动规律的另一个原因则是 由于科学自身发展的要求。例哥白尼学说提出了许 多悬而未决的问题。诸如行星运动的轨道形状问题， 为什么行星要沿着一定的轨道绕日运行问题等等。 这些问题的研究并不是出于某种实用的目的，但它 对科学未来的发展却具有极重要的价值。正是这种 研究为近代力学的体系化奠定了知识基础
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经典力学体系的建立
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经过许多科学家的努力，在天文学和力学方 面已经积累了丰富的资料。在此基础上，牛 顿实现了天上力学和地上力学的综合，形成 了统一的力学体系。这是人类认识自然历史 的第一次大飞跃和理论大综合。它开辟了一 个新的时代，并对科学发展的进程以及后代 科学家们的思维方式产生了极其深刻的影响。 牛顿力学的建立是科学形态上的重要变革， 标志着近代理论自然科学的诞生，并成为其 他各门自然科学的典范。然而，在十七八世 纪里其他自然科学仍处在积累资料的阶段