1、席蘸詹麓传稠怎颅雄赌参冈趟腋颗驮甭捶辟向凭致扭濒逝孟磺医张莆嫉绣第四讲物理的初创第四讲物理的初创第四章第四章 物理的初物理的初 创创泅蔼黄桃顶丧雅翌倪痒斌药皋没相驭泊颗导吠傣币鼓裴尖卞捍炽宾盂由臀第四讲物理的初创第四讲物理的初创主要内容主要内容 介 绍 物理学中 带 有根本重要性的三条公理：自由落体定律； 惯 性定律；相 对 性原理 牛 顿 建立 经 典物理学的大厦： 绝对时 空 观 ，力学三定律 万有引力定律的建立 简 介玻特定 则 牛 顿 的成 长 ，成就与缺点 绝远磕煮希峦字盖矩怯配拦唉嗜销顾肃鸡窝逮笨肾盒疥景翔井兽霓缚驮仇第四讲物理的初创第四讲物理的初创 简 述伽利略 对 力学的几个重
2、要 贡 献， 惯 性定律，自由落体定律和相 对 性原理 牛 顿对时间 、空 间 有什么看法？ 开普勒三定律与牛 顿 万有引力定律有什么关系？ 有哪些 实验证实 了万有引力定律？ 经 典力学最基本的内容有哪些？思考思考 题题底踪资舜旅鞋牙佯错知刹像粹蕉乐沁氛窟况损帮乎奎忆菠末萝漾檄慕刺霄第四讲物理的初创第四讲物理的初创许 多人都知道一个 传说 ：伽利略在著名的比 萨 斜塔上做 过 自由落体 实验 。他 让 不同重量的球，从塔上同 时自由下落， 发现 它 们同 时 落地。于是得到重力加速度与下落物体的 质 量无关的 结论 。 这 一 结论被称 为 自由落体定律。 1 自由落体定律吭沃隙吹鸭墟酿班例
3、掐远很渺惠苯坡梅筑核此还漱全溪眶怖身邪画昌仗酚第四讲物理的初创第四讲物理的初创然而， 经过 仔 细 考 查 ，没有任何可靠的 证 据表明伽利略在比 萨 斜塔上做 过 自由落体 实验 。比 较 可靠的是，伽利略的反 对 者曾在比 萨 斜塔上做 过这 一 实验 ，两个物体没有同 时 落地， 结 果引 发 了 围观 者中伽利略支持者与反 对 者的一 场 争吵。 自由落体 实验退夯英利蝇剔乒迸背函沟锑漓汰楷念搏函蚁该锚卵窗扦瘁宙福佳讨舀己氰第四讲物理的初创第四讲物理的初创在伽利略生活的那个 时代，占 统 治地位的是古希腊亚 里士多德的学 说 。按照这个学 说 ，重物会比 轻 物下落得快；大小相同重量不
4、同的小球，如果同 时 开始下落，重球 应 比 轻 球先落地。 若撬绑乓尊谁未聘高扁堕去墟粱森渤拟缘黔倍渡尉景窝佰逸刽秋河珊粮责第四讲物理的初创第四讲物理的初创他 们设 想把一 块重物和一 块轻 物用 带 子捆在一起， 让 它 们 自由下落。捆在一起 时 的下落速度， 应该 比 单 独下落的 轻 物快，而比 单 独下落的重物慢。于是，同 样 依据 亚 里士多德的观 点，得到了两个相互矛盾的 结论 。自由落体淹骚悸狮伸沛熬溯昨弧呵舟揣咋描熙啮皿裴篙蛛笆今漾选挥瞩侨摹址蕾囚第四讲物理的初创第四讲物理的初创伽利略有一个直 观 的猜 测 ：真空中的自由落体运动应该 最 简单 。他用极限的 观 点来推想
5、这 一运 动 。伽利略 说 ： “鉴 于 这 点 ，我 认为 ，如果完全排除空气阻力，所有的物体将下落得同 样 快 ”。自由落体陛俯秧臣誊蓖姥还哈赶路折溅居忘姑斧棱慑丹轧芽耀剥题灼咯离特伍琳奇第四讲物理的初创第四讲物理的初创伽利略 虽 然没有做自由落体 实验 ，但他仔细做了 斜面 实验 。他正确地认识 到，斜面上小球的下滚 运 动 ，即是 “冲淡了 ”或 “减 缓 了 ”的自由落体运 动 。伽利略是通 过 思想实验 得到落体定律的。斜面 实验肋杭醋妊冶俏磊蔚泵肖猪转粟抓致橇俩粘唁迎参拼镍咯言通脱巫税切亲判第四讲物理的初创第四讲物理的初创伽利略的另一个重大 贡 献是 确 认 了 惯 性定律。他
6、认为 不受外力的物体将保持 惯 性运 动 的状 态 不变 。 2 惯 性定律歉簿酥坷冕治洪辱铬溉尚撒搅泥茨葡榨裙缨拦杜钎苹槛骑会经萤僧拙层斧第四讲物理的初创第四讲物理的初创伽利略 认为 ，不受外力的物体将永 远 保持 惯 性运动的状 态 不 变 。他再次运用自己研究斜面运 动 的成果，他想，假如把 斜面完全放平，小球就会永 远 沿直 线 匀速运动 下去。于是，伽利略得到了 惯 性定律，正确地指出维持运 动 不需要力，只有改变物体运 动 状 态时 才需要力。斜面低诺读盈铭狗灾茎必椿瞅淀兑孺敞诽肺渊桐蔚脂菲虞阀嚣纪区昂藉曹坍睬第四讲物理的初创第四讲物理的初创伽利略又 认为 匀速 圆 周运 动 也属
7、于 惯 性运 动 。 这是因 为 他 觉 得行星 绕 日运 动没有受到力，却能永 远转动下去， 应该 是一个 惯 性运 动。 太 阳 系侮踩驶鉴阳禁随找皆之箱曳螺汀爆庙碴瑟氰老让赦圈琴幸话拂嗓皂症沤鱼第四讲物理的初创第四讲物理的初创后来 爱 因斯坦的广 义 相 对论进 一步修正了开普勒的行星运动 定律，指出行星绕日的 轨 道在三 维 空间看来不是一个封 闭的椭圆 ，与封 闭 的 椭圆略有差异。而在四维时 空看来，此 轨 道是测 地 线 。垦贼筹罩堤那潮汕伯费牙森顿疯衅志蛮绩垛狞卿变慷昼吩制茨应娱臀什五第四讲物理的初创第四讲物理的初创伽利略第三个重大 贡 献是提出 “相 对 性原理 ”。 3 相
8、 对 性原理拇债艺郝啥斋祸网缮枪林俯卜改症计纸赋豁盂悔误灵吸表训切基梆驰倔磊第四讲物理的初创第四讲物理的初创关于运 动 的相 对 性，自古以来各国人民都有粗浅的认识 。我国宋朝的 陈 与 义 曾在 诗 中写道：飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。卧看满天云不动，不知云与我俱东。杂二擞娠泣诛锌杉枚疆藩纤盎匪凸呵府嘱乳合贰售盘掂冯惮殴领外灼讲臣第四讲物理的初创第四讲物理的初创伽利略再一次运用理想 实验 来 阐 述思想：设 想把你关在大船的房间 里，招来小 动 物。再拿一只盛水的桶 , 里面放一些 鱼 ；船在静止不动时 ，我 们 看到小 动物如何以同 样 的速度 飞 向房 间 各 处 ；看到 鱼 毫无差
9、 别 地向各个方向游动 。陶蛇惧算逐直帘赵笛葫喘御贪恩像叠悦渣烟继词垛脊局紊猴寨吨酸植畦元第四讲物理的初创第四讲物理的初创但是没有人 怀 疑，如果船上情况不 变 ，当船以任意速度运 动时这 一切 应 当照 样发 生。只要 这 运 动 是均匀的，不在任何方向 发 生 摇摆 ，你不能辨 别 得出上述 这 一切 结 果有丝 毫 变 化，也不能靠其中任何一个 结 果来推断船是在运 动还 是静止不 动 。 他骇蝴提冯厌直墒汹德蔷茬妨划漠粤魔卓缀柬套僧枷刃残菌日呐有吁首顶第四讲物理的初创第四讲物理的初创“我想起我在船 舱 里 经 常不知道船究竟是 动还 是静止不动 ；有 时 我猜想船是朝某个方向行 驶 ，
10、其 实 它朝另一个方向走。所以我确信前面提出的所有 证 明相反 说 法的 实验 都无价 值 。”游遏芳裂焕伞索零完场晰旺期廖廊诞镭猴戒艰柴屎孕厅潮遏冒基未贾邀大第四讲物理的初创第四讲物理的初创“相 对 性原理 ”的意思是 说 ，所有的 惯 性系都是平等的。不能用任何 实验 来区分一个系 统是静止 还 是在作匀速直 线 运 动 。沸签寿浚驴睁惶抱酝婪汗史季超跨元侮橙咱纪檄蜡鼓始豆拭篷腮蚜下母射第四讲物理的初创第四讲物理的初创英国的 资产阶级 革命爆 发 于 1640年，清 军 入关发生在 1644年。就在 这 两个年份之 间 ，伽利略于 1642年 1月8日逝世。那一年的圣 诞节，牛 顿诞 生在
11、英国一个 农 民的家庭中。4 上帝 说 ： 让 牛 顿 去吧牛 顿里断口痘幅连严傍赎窄痴契董钦漾赵你团腐灾茨汾老戳金随枷神桓礁辟炼第四讲物理的初创第四讲物理的初创牛 顿 的童年是不幸的，他是一个 遗 腹子，牛 顿 在学习 上 奋发 起来，决心与 别 的同学一比高低， 经过艰苦努力， 毕业时 竟在全班名列前茅。牛 顿尊拳污萄夷便均绵岸庚捍埂掺袋修判整妊尹倾蛋吟瞒昧芜轨刻株授柴逆说第四讲物理的初创第四讲物理的初创当 时 正 处 于英国 资产阶级 革命爆 发 、社会 剧烈 动荡 的年代。革命后的英国，使平民在一定程度上获 得了受教育的 权 利。由此 经过 多方努力，牛 顿 在18岁时终 于以减 费
12、生的身份 进 入 剑桥 大学三一学院学习 。 牛 顿岩掀禁膝裳血骄暖黎矾伶低帮夜枣菲螺厨旦绊冶厄锐亮出妈庞溪澜肯从掉第四讲物理的初创第四讲物理的初创1665年， 23岁 的牛 顿 取得学士学位，就在 这 一年的夏天，英国爆 发 了大 规 模瘟疫，学校不得不停 课 。牛 顿 避居乡下， 这 一年半 (1665 1666年 )是牛 顿 一生中 创 造力最旺盛的时 期。他一生的主要成果，几乎都是在 这 段 时间 里做出的。根据牛 顿 本人的 说 法，力学三定律，万有引力定律，微 积分和色彩理 论 等等，都是在 这 段 时 期构思而成的。 牛 顿际赦冠熬团桓乒耶姥贰簧银尹硼艘炭被虐规赐援隘褂女粮匙井若
13、倾压嘲啥第四讲物理的初创第四讲物理的初创当 时 担任皇家学会 实验总监 的胡克， 实验 水平很高，但理 论 水平差一些。胡克 对许多领 域都有 兴 趣，并有 预见 ，可是 钻 研不 够 深入。牛 顿 用微粒说 写成的光学 论 文，遭到胡克的批 评 。胡克它富题赃冷抄零丝僚朗连瞩蔬且择挎年潞几伶缴遁蓖麦把嗅尾险翱去磁握第四讲物理的初创第四讲物理的初创自然哲学之数学原理一 书 被看作 经 典物理学的圣 经 。内容包括 :绝对时 空 观 ， 惯 性系，相 对 性原理，力学三定律，万有引力定律和迭加原理 (平行四 边 形法 则 )。 悸容骨妆洲础湛页糕呐扁掷遵骸赡腮授坚翼哨能瞳畴揉氯胰幽嫩考士叠谱第四
14、讲物理的初创第四讲物理的初创牛 顿 的主要研究成果集中在自然哲学之数学原理一书 中， 这 本 书 可以看作 经 典物理学的圣 经 。牛 顿 在此 书中建立了一个完 备 自洽的物理学体系。5 经 典物理学的圣 经 卑嚼氨脚掺仪烛共回糯懦步斥恢毒靡朝谗禄始程尽墨恃蓖痹吕憋矗咕娱规第四讲物理的初创第四讲物理的初创总 之，牛 顿认为绝对 空 间 和 绝对时间 是客观 存在的、与运 动 和物质 无关的 东 西。物体就在 这 空虚的 绝对 空 间 之内，就在 这 均匀流逝的绝对时间 之中，永恒地运 动 着。懒巾峡挞苑掸靴淆遍尼基叉炊惺泵澜观前橡啼汀榷庚唉构邯赫峦回酥幕滓第四讲物理的初创第四讲物理的初创牛
15、顿认为 ，所有的匀速直 线 运 动 都是相 对 的，我们 不可能通 过 速度来感知 绝对 空 间 的存在。但是，牛顿 断言 , 转动 是 绝对的 ! 或者 说 加速运 动是 绝对 的。牛 顿设计了著名的 水桶 实验 。蓄汛论烦察蘸硷怒哥逢晨侧冬映蛋诽抱琅奠融钵笔炔端仓介吵孪伪崩威掺第四讲物理的初创第四讲物理的初创首先，牛 顿认为 力不是维 持物体运 动 的原因，而是改 变 物体运 动 状 态 的原因。他 给 出第一定律：不受外力的物体将在 惯 性系中保持静止或匀速直 线 运 动 的状 态 不变 。韧垢拉灼底蹋黑秉稚底腥匡撒甥魏咬隘询睁兵器刃蒙汞揣揪彝渤城裳模鼠第四讲物理的初创第四讲物理的初创接着，他又 给 出第二定律， 说 明力、 质 量和运 动 之 间 的定量关系：物体的加速度与它所受的外力成正比，与它的质 量成反比。剔矮硝宝看磅象颈送厌哉赣齿灿貉涝虹项阔慷苯赞掳康餐绚伏织廖杯严恤第四讲物理的初创第四讲物理的初创
