经典力学大厦的建立与发展分析课件

1

物理学导论经典力学大厦的建立与发展林晓东1物理学导论经典力学大厦的建立与发展2

一、“丈量”物理的尺度

时间

空间

波长（频率or能量）经典力学大厦的建立2经典力学大厦的建立3时间尺度：1年=31536000s1月=2592000s1日=86400s1小时=3600s1分钟=60s1秒=1s1毫秒=10-3s1微妙=10-6s1钠秒=10-9s1皮秒=10-12s1飞秒=10-15s经典力学大厦的建立3时间尺度：经典力学大厦的建立4

位置---坐标经典力学大厦的建立4位置---坐标经典力学大厦的建立5空间尺度

1Terametre垓米=1Tm=1012metres空1Gigametre京米=1Gm=109metres1Megametre兆米=1Mm=106metres间1Kilometre千米=1km=103metres1Metre米=1m=1metres尺1Millimetre毫米=1mm=10-3metres1Micrometre微米=1m=10-6metres度1Nanometre纳米=1nm=10-9metres1Picometre皮米=1pm=10-12metres经典力学大厦的建立5空间尺度经典力学大厦的建立6电磁波谱经典力学大厦的建立6电磁波谱经典力学大厦的建立7

二、力学的起源

人类原始的“梦”

追“星”----探索太空经典力学大厦的建立7经典力学大厦的建立81巨石阵（Stonehenge）巨大的石建筑群位于一个空旷的原野上，占地大约11公顷，主要是由许多整块的蓝砂岩组成，每块约重50吨。巨石阵不仅在建筑学史上具有重要的地位，在天文学上也同样有着重大的意义：它的主轴线、通往石柱的古道和夏至日早晨初升的太阳，在同一条线上；另外，其中还有两块石头的连线指向冬至日落的方向。因此，人们猜测，这很可能是远古人类为观测天象而建造的，可以算是天文台最早的雏形了。

建立时间：公元前4000~2000年位置：英国伦敦西南120公里经典力学大厦的建立81巨石阵（Stonehenge）经典力学大厦的建立92哈勃太空望远镜

1990年4月24日发射，是以天文学家哈勃为名，环绕地球的望远镜，用于从紫外到近红外(115—1010nm)探测宇宙目标。它是世界上最大、图像最清晰的天文望远镜。他的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处——影像不会受到大气湍流的扰动，又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。

经典力学大厦的建立92哈勃太空望远镜经典力学大厦的建立103甚大望远镜（VeryLargeTelescope，缩写为VLT）甚大望远镜是欧洲南方天文台在智利建造的大型光学望远镜，由4台相同的8.2米口径望远镜组成，组合的等效口径可达16米。4台望远镜既可以单独使用，也可以组成光学干涉仪进行高分辨率观测。甚大望远镜位于智利安托法加斯塔以南130千米的帕瑞纳天文台，海拔高度为2,632米，这里气候干燥，一年当中晴夜数量多于340个。经典力学大厦的建立103甚大望远镜（VeryLargeTelescope114射电望远镜

1932年央斯基（Jansky.K.G）用无线电天线探测到来自银河系中心（人马座方向）的射电辐射，这标志着人类打开了在传统光学波段之外进行观测的第一个窗口。第二次世界大战结束后，射电天文学脱颖而出，射电望远镜为射电天文学的发展起了关键的作用，比如：六十年代天文学的四大发现，类星体，脉冲星，星际分子和宇宙微波背景辐射，都是用射电望远镜观测得到的。射电望远镜的每一次长足的进步都会毫无例外地为射电天文学的发展树立一个里程碑。

位于波多黎哥的阿雷西博的大型射电望远镜经典力学大厦的建立114射电望远镜经典力学大厦的建立12三、神学史、哲学史、科学史经典力学大厦的建立托勒密地心宇宙哥白尼日心宇宙第谷布拉赫开普勒时代伽利略12三、神学史、哲学史、科学史经典力学大厦的建立托勒密哥白尼131.古希腊理论：地心宇宙至少在公元前3000年，人们就已经认识到恒星、太阳、月亮以及当时已知的五颗行星的运动方式是不同的。古希腊人的宇宙结构（1）

天体是围绕不动的地球旋转的；（2）

所有的恒星相互是步调一致的，每一个恒星都镶嵌在一个透明的球壳内表面；（3）

七大天体对应的七个球壳每天都以不变的（均匀的）速率绕地球旋转，大致每天一圈；（4）

球壳以略微不同的速率绕着通过地球中心的同一轴线旋转。经典力学大厦的建立131.古希腊理论：地心宇宙经典力学大厦的建立14地心宇宙经典力学大厦的建立14地心宇宙经典力学大厦的建立15问题：（1）

透明球壳理论认为：每个行星绕着地球匀速运动。但细心观察表明：并非如此。如火星等。

（2）

行星在逆行期间比其它时间显的更明亮。经典力学大厦的建立15问题：经典力学大厦的建立16修正一：“本轮”与“均轮”

经典力学大厦的建立16修正一：“本轮”与“均轮”经典力学大厦的建立修正二：托勒密学说

托勒密（ClaudiusPtolemaeus

约90-168），古希腊天文学、数学家、地理学家和地图学家。

经典力学大厦的建立修正二：托勒密学说经典力学大厦的建立18

13世纪的西班牙国王阿方索十世曾评论：

如果全能的主在着手创造万物之前先和我商量，我当提供更简单的方案。经典力学大厦的建立18经典力学大厦的建立192.哥白尼理论——日心宇宙哥白尼1473年2月19日出生于。18岁时就读于波兰旧都的克莱考大学，学习医学期间对天文学产生了兴趣。

1496年，23岁的哥白尼来到意大利，攻读法律、

医学和神学，天文学家徳•诺瓦拉对哥白尼影响极大，

在他那里学到了天文观测技术以及希腊的天文学理论。后来在费拉拉大学获宗教法博士学位。哥白尼作为一名医生，由于医术高明而被人们誉名为“神医”。尼古拉•哥白尼哥白尼成年的大部分时间是在费劳恩译格大教堂任职1473.2.19～当一名教士。哥白尼并不是一位职业天文学家，他的1543.5.24

成名巨著是在业余时间完成的。经典力学大厦的建立192.哥白尼理论——日心宇宙经典力学大厦的建立20对“地心宇宙论”产生怀疑的原因

*通过观察，发现托勒密模型的预告有时很不准确，如：1504年是木星和土星在太空中最接近的一年，但两者相会的日期观测结果比模型预告日期差了十天；*托勒密模型对环绕地球运动的太阳和其他五颗行星（金、木、水、火、土星）运动的描述非常繁琐和复杂，太牵强和不自然（不美）；*哥白尼深受柏拉图哲学影响，高度赞美太阳。同时也发现，如果把太阳作为宇宙中心，一切都会变得简单、清晰。经典力学大厦的建立20经典力学大厦的建立21“日心宇宙”模型要点：地球和其它所有行星都绕太阳作匀速圆周运动；地球绕其轴心运转（自转）；月亮绕地球运转。

1512年前后，哥白尼把他的“太阳中心学说”写出了一个提纲，1543年4月在他逝世前发表。经典力学大厦的建立21“日心宇宙”模型要点：经典力学大厦的建立22贡献：观测计算所得数值的精确度是惊人的。

他得到恒星年的时间为365天6小时9分40秒，比现在的精确值约多30秒，误差只有百万分之一；他得到的月亮到地球的平均距离是地球半径的60.30倍，和现在的60.27倍相比，误差只有万分之五。

经典力学大厦的建立22贡献：经典力学大厦的建立233.开普勒理论——以太阳为焦点的宇宙（1）

第谷·布拉赫

1546年12月14日生于丹麦，出身贵族，14岁入哥本哈根大学。第谷从小迷恋天文观测，终身致力于天文仪器制造和天文研究。他一生积累的观察数据和资料，对后来的著名天文学家开普勒有极大帮助。

1576年2月，丹麦国王将丹麦海峡中的汶风岛赐给第谷，并拨巨款让第谷在岛上修建大型天文台。这座天文台被誉为“天堡”，它规模宏大，设备齐全，所用的天文仪器几乎都是第谷设计制造的。他测定了大气折射改正表，为后人的观测活动提供了很好的参照。第谷通过重新测定恒星的位置，编制成比以往更准确的1000多颗恒星的星表。1601年10月24日，第谷辞世。经典力学大厦的建立233.开普勒理论——以太阳为焦点的宇宙经典力学大厦的建立24（2）用数学总结天体运行规律的第一人------开普勒（JohannesKepler）

继承哥白尼事业之功、揭开行星运动之谜的是不朽的德国天文学家约翰·开普勒。公元1571年～公元1630年11月15日。开普勒出生在德国，从学校毕业后，进入新教的神学院——杜宾根大学攻读，本想将来当个神学者，但却对数学和天文学发生浓厚兴趣和爱好。后来天文学家第谷·布拉赫邀请他去布拉格附近的天文台给自己当助手。开普勒接受了这一邀请，1600年1月加入了第谷的行列。第谷翌年去世。作为第谷·布拉赫的接班人，开普勒认真地研究了第谷多年对行星进行仔细观察所做的大量记录。第谷是望远镜发明以前的最后一位伟大的天文学家，也是世界上前所未有的最仔细、最准确的观察家，因此他的记录具有十分重大的价值。开普勒认为通过对第谷的记录做仔细的数学分析可以确定哪个行星运动学说是正确的：哥白尼日心说，古老的托勒密地心说，或许是第谷本人提出的第三种学说。但是经过多年煞费苦心的数学计算，开普勒发现第谷的观察与这种三学说都不符合。经典力学大厦的建立24（2）用数学总结天体运行规律的第一人------开普勒25开普勒遇到的问题：（1）

精确度问题第谷用了20年时间，得到了太阳、月亮和行星位置的精确数据（观测结果），但无论用托勒密理论还是用哥白尼理论解释，都相差几弧分。

（2）金星的“满盈”相问题

按本轮理论，无满盈相；实际观测结果，有满盈相。经典力学大厦的建立25开普勒遇到的问题：经典力学大厦的建立开普勒的贡献：

1.椭圆定律：每个行星的轨道是一个椭圆，太阳位于一个焦点上。

2.等面积定律：在行星与太阳间作一直线，则此直线在行星运动时于相同时间内扫过相等的面积。（1609年发表于他的《新天文学》）

3.行星运动周期T的平方正比于行星与太阳平均距离R的三次方。

（1619年发表于他的《世界的和谐》）经典力学大厦的建立开普勒的贡献：经典力学大厦的建立四、伽利略和近代力学的诞生伽利略·伽利雷（GalileoGalilei，1564-1642），意大利著名数学家、物理学家、天文学家和哲学家，近代实验科学的先驱者。1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个球同时落地”的著名实验，从此推翻了亚里士多德“物体下落速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。1609年，伽利略创制了天文望远镜（后被称为伽利略望远镜），并用来观测天体，他发现了月球表面的凹凸不平，并亲手绘制了第一幅月面图。经典力学大厦的建立四、伽利略和近代力学的诞生经典力学大厦的建立伽利略贡献之一：坚持真理，支持哥白尼学说1610年1月7日，伽利略发现了木星的四颗卫星，为哥白尼学说找到了确凿的证据，标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜，伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象，以及银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟了天文学的新时代。伽利略著有《星际使者》《关于太阳黑子的书信》《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于两门新科学的谈话和数学证明》。为了纪念伽利略的功绩，人们把木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。人们争相传颂：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙”。经典力学大厦的建立伽利略贡献之一：坚持真理，支持哥白尼学说经典力学大厦的建立伽利略贡献之二：提出落体定律和惯性运动概念

12经典力学大厦的建立伽利略贡献之二：提出落体定律和惯性运动概念经典力学大厦的建立

3小球的加速度与小球重量无关。力不是产生速度的原因。一个不受外力作用的物体将保持它的匀速运动状态。推论：如果把左边的斜面竖起来，情况如何？

经典力学大厦的建立3小球的加速度与小球重量无关。力不是产生速度的原因。伽利略贡献之三：对科学方法的贡献

爱因斯坦：

伽利略的发现以及他所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。

------《物理学的进化》经典力学大厦的建立伽利略贡献之三：对科学方法的贡献经典力学大厦的建立五、牛顿和经典力学的成熟

亚历山大·蒲柏说到:

NatureandNature'slawslayhidinnight;

Godsaid,"letNewtonbe!"andallwaslight.

Soon，everythingreturnedbacktothedarkasAll

bethere…

自然和自然的法则在黑夜中隐藏；

上帝说，“让牛顿去吧！”于是一切都被照亮经典力学大厦的建立五、牛顿和经典力学的成熟经典力学大厦的建立艾萨克·牛顿简介

艾萨克·牛顿，Isaacnewton(1643.1.4—1727.3.20)是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家，同时他也是一个神学爱好者，晚年曾着力研究神学。1643年1月4日生于英格兰林肯郡格兰瑟姆附近的沃尔索普村,1727年3月20日在伦敦病逝。牛顿1661年入英国剑桥大学圣三一学院，1665年获文学士学位。随后两年在家乡躲避瘟疫。这两年里，他制定了一生大多数重要科学创造的蓝图。1667年回剑桥后当选为圣三一学院院委，次年获硕士学位。1669年任卢卡斯教授直到1701年。1696年任皇家造币厂监督，并移居伦敦。1703年任英国皇家学会会长。1706年受女王安娜封爵。他晚年潜心于自然哲学与神学。牛顿在科学上最卓越的贡献是创建了微积分和经典力学。

经典力学大厦的建立艾萨克·牛顿简介经典力学大厦的建立经典力学大厦的建立经典力学大厦的建立牛顿成就之一：力：使物体加速的原因

牛顿第一定律（惯性定律）：

一切物体在不受任何外力的作用下，总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

——它明确了力和运动的关系及提出了惯性的概念

经典力学大厦的建立牛顿成就之一：力：使物体加速的原因经典力学大厦的建立牛顿成就之二：把力和加速度联系起来

牛顿第二定律：物体的加速度跟物体所受的合外力

F成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。

公式：经典力学大厦的建立牛顿成就之二：把力和加速度联系起来经典力学大厦的建立牛顿成就之三：作用力与反作用力定律

每个力都是两个物体之间的相互作用。因此力一定成对出现：只要一物体施力于第二个物体，第二个物体就施力于第一个物体，而且这两个力大小相等，方向相反。牛顿第三定律：

两个物体之间的作用力和反作用力，在同一条直线上，大小相等，方向相反。为什么我们只看到苹果下落，未见地球上升呢？经典力学大厦的建立牛顿成就之三：作用力与反作用力定律为什么我们只牛顿成就之四：万有引力牛顿晚年的描述：

当他在自家农场期间，看到一个苹果从树上落下，而他同时又能在天上看到月亮时，他产生了万有引力的定律的概念。

当每一个人都看到月亮不往下掉时，只有牛顿才看到月亮正在往下掉。

-----瓦莱里，法国诗人和哲学家经典力学大厦的建立牛顿成就之四：万有引力经典力学大厦的建立

亚里斯多德说：使月亮做圆周运动不需要力，因为这是它的自然运动。

惯性观点认为：为了使月亮偏离直线运动，必须有一个力作用于它。月亮为什么不掉下来？经典力学大厦的建立亚里斯多德说：月亮为什么不掉下来？经典力学大厦的建立

牛顿的论据：在地球上抛苹果经典力学大厦的建立牛顿的论据：经典力学大厦的建立万有引力表现形式：

与质量的相关性：

观点：两个物体之间的引力随着每个物体质量的增大一定也增大。理由：苹果质量越大，重量也越大；如果把一个苹果换成两个粘在一起的苹果而使其质量加倍，其重量也加倍。与距离的相关性：已知：地球与月亮的距离是地球半径的

60倍，月亮绕地球一周需27天.

所以：月亮绕地球圆周运动的加速度是

0.0027m/s2

相当于地面物体下降时加速度9.8m/s2

的1/3600倍，即1/602

经典力学大厦的建立万有引力表现形式：经典力学大厦的建立

结论：

推论：在地球上摘朵花，你就移动了最远的星球！

----狄拉克（物理学家）经典力学大厦的建立结论：经典力学大厦的建立卡文迪许扭称实验被评为十大最优美物理实验。经典力学大厦的建立卡文迪许扭称实验被评为十大最优美物理实验。经典力学大厦的建立六、经典力学大厦

1.什么是经典力学？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。牛顿在前人研究和实践的基础上，经过长期的实验观测、数学计算和深入思考，提出了力学三大定律和万有引力定律，把天体力学和地球上物体的力学统一起来，建立了系统的经典力学理论。

2.两个基本假定：（1）假定时间和空间是绝对的，长度和时间间隔的测量与观测者的运动无

关，物质间相互作用的传递是瞬时到达的；（2）一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。

经典力学大厦的建立六、经典力学大厦经典力学大厦的建立3.经典力学内容牛顿第一定律

牛顿第二定律牛顿第三定律万有引力定律力学量单位位移m速度ms-1加速度m

s-2转动惯量kg

m2动量kg

m

s-1角动量kg

m2

s-1力kg

m

s-2力矩kg

m2

s-2能量kg

m2

s-2功率kg

m2

s-3压力kg

m-1

s-2表面张力kg

s-2辐照度kg

s-3动粘性kg

m-1

s经典力学大厦的建立3.经典力学内容牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律万经典力学大厦的建立经典力学大厦的建立47经典力学大厦的建立经典力学大厦的建立47经典力学大厦的建立经典力学大厦的建立48经典力学大厦的建立48经典力学大厦的建立49经典力学大厦的建立49经典力学大厦的建立50

物理学导论经典力学大厦的建立与发展林晓东1物理学导论经典力学大厦的建立与发展51

一、“丈量”物理的尺度

时间

空间

波长（频率or能量）经典力学大厦的建立2经典力学大厦的建立52时间尺度：1年=31536000s1月=2592000s1日=86400s1小时=3600s1分钟=60s1秒=1s1毫秒=10-3s1微妙=10-6s1钠秒=10-9s1皮秒=10-12s1飞秒=10-15s经典力学大厦的建立3时间尺度：经典力学大厦的建立53

位置---坐标经典力学大厦的建立4位置---坐标经典力学大厦的建立54空间尺度

1Terametre垓米=1Tm=1012metres空1Gigametre京米=1Gm=109metres1Megametre兆米=1Mm=106metres间1Kilometre千米=1km=103metres1Metre米=1m=1metres尺1Millimetre毫米=1mm=10-3metres1Micrometre微米=1m=10-6metres度1Nanometre纳米=1nm=10-9metres1Picometre皮米=1pm=10-12metres经典力学大厦的建立5空间尺度经典力学大厦的建立55电磁波谱经典力学大厦的建立6电磁波谱经典力学大厦的建立56

二、力学的起源

人类原始的“梦”

追“星”----探索太空经典力学大厦的建立7经典力学大厦的建立571巨石阵（Stonehenge）巨大的石建筑群位于一个空旷的原野上，占地大约11公顷，主要是由许多整块的蓝砂岩组成，每块约重50吨。巨石阵不仅在建筑学史上具有重要的地位，在天文学上也同样有着重大的意义：它的主轴线、通往石柱的古道和夏至日早晨初升的太阳，在同一条线上；另外，其中还有两块石头的连线指向冬至日落的方向。因此，人们猜测，这很可能是远古人类为观测天象而建造的，可以算是天文台最早的雏形了。

建立时间：公元前4000~2000年位置：英国伦敦西南120公里经典力学大厦的建立81巨石阵（Stonehenge）经典力学大厦的建立582哈勃太空望远镜

1990年4月24日发射，是以天文学家哈勃为名，环绕地球的望远镜，用于从紫外到近红外(115—1010nm)探测宇宙目标。它是世界上最大、图像最清晰的天文望远镜。他的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处——影像不会受到大气湍流的扰动，又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。

经典力学大厦的建立92哈勃太空望远镜经典力学大厦的建立593甚大望远镜（VeryLargeTelescope，缩写为VLT）甚大望远镜是欧洲南方天文台在智利建造的大型光学望远镜，由4台相同的8.2米口径望远镜组成，组合的等效口径可达16米。4台望远镜既可以单独使用，也可以组成光学干涉仪进行高分辨率观测。甚大望远镜位于智利安托法加斯塔以南130千米的帕瑞纳天文台，海拔高度为2,632米，这里气候干燥，一年当中晴夜数量多于340个。经典力学大厦的建立103甚大望远镜（VeryLargeTelescope604射电望远镜

1932年央斯基（Jansky.K.G）用无线电天线探测到来自银河系中心（人马座方向）的射电辐射，这标志着人类打开了在传统光学波段之外进行观测的第一个窗口。第二次世界大战结束后，射电天文学脱颖而出，射电望远镜为射电天文学的发展起了关键的作用，比如：六十年代天文学的四大发现，类星体，脉冲星，星际分子和宇宙微波背景辐射，都是用射电望远镜观测得到的。射电望远镜的每一次长足的进步都会毫无例外地为射电天文学的发展树立一个里程碑。

位于波多黎哥的阿雷西博的大型射电望远镜经典力学大厦的建立114射电望远镜经典力学大厦的建立61三、神学史、哲学史、科学史经典力学大厦的建立托勒密地心宇宙哥白尼日心宇宙第谷布拉赫开普勒时代伽利略12三、神学史、哲学史、科学史经典力学大厦的建立托勒密哥白尼621.古希腊理论：地心宇宙至少在公元前3000年，人们就已经认识到恒星、太阳、月亮以及当时已知的五颗行星的运动方式是不同的。古希腊人的宇宙结构（1）

天体是围绕不动的地球旋转的；（2）

所有的恒星相互是步调一致的，每一个恒星都镶嵌在一个透明的球壳内表面；（3）

七大天体对应的七个球壳每天都以不变的（均匀的）速率绕地球旋转，大致每天一圈；（4）

球壳以略微不同的速率绕着通过地球中心的同一轴线旋转。经典力学大厦的建立131.古希腊理论：地心宇宙经典力学大厦的建立63地心宇宙经典力学大厦的建立14地心宇宙经典力学大厦的建立64问题：（1）

透明球壳理论认为：每个行星绕着地球匀速运动。但细心观察表明：并非如此。如火星等。

（2）

行星在逆行期间比其它时间显的更明亮。经典力学大厦的建立15问题：经典力学大厦的建立65修正一：“本轮”与“均轮”

经典力学大厦的建立16修正一：“本轮”与“均轮”经典力学大厦的建立修正二：托勒密学说

托勒密（ClaudiusPtolemaeus

约90-168），古希腊天文学、数学家、地理学家和地图学家。

经典力学大厦的建立修正二：托勒密学说经典力学大厦的建立67

13世纪的西班牙国王阿方索十世曾评论：

如果全能的主在着手创造万物之前先和我商量，我当提供更简单的方案。经典力学大厦的建立18经典力学大厦的建立682.哥白尼理论——日心宇宙哥白尼1473年2月19日出生于。18岁时就读于波兰旧都的克莱考大学，学习医学期间对天文学产生了兴趣。

1496年，23岁的哥白尼来到意大利，攻读法律、

医学和神学，天文学家徳•诺瓦拉对哥白尼影响极大，

在他那里学到了天文观测技术以及希腊的天文学理论。后来在费拉拉大学获宗教法博士学位。哥白尼作为一名医生，由于医术高明而被人们誉名为“神医”。尼古拉•哥白尼哥白尼成年的大部分时间是在费劳恩译格大教堂任职1473.2.19～当一名教士。哥白尼并不是一位职业天文学家，他的1543.5.24

成名巨著是在业余时间完成的。经典力学大厦的建立192.哥白尼理论——日心宇宙经典力学大厦的建立69对“地心宇宙论”产生怀疑的原因

*通过观察，发现托勒密模型的预告有时很不准确，如：1504年是木星和土星在太空中最接近的一年，但两者相会的日期观测结果比模型预告日期差了十天；*托勒密模型对环绕地球运动的太阳和其他五颗行星（金、木、水、火、土星）运动的描述非常繁琐和复杂，太牵强和不自然（不美）；*哥白尼深受柏拉图哲学影响，高度赞美太阳。同时也发现，如果把太阳作为宇宙中心，一切都会变得简单、清晰。经典力学大厦的建立20经典力学大厦的建立70“日心宇宙”模型要点：地球和其它所有行星都绕太阳作匀速圆周运动；地球绕其轴心运转（自转）；月亮绕地球运转。

1512年前后，哥白尼把他的“太阳中心学说”写出了一个提纲，1543年4月在他逝世前发表。经典力学大厦的建立21“日心宇宙”模型要点：经典力学大厦的建立71贡献：观测计算所得数值的精确度是惊人的。

他得到恒星年的时间为365天6小时9分40秒，比现在的精确值约多30秒，误差只有百万分之一；他得到的月亮到地球的平均距离是地球半径的60.30倍，和现在的60.27倍相比，误差只有万分之五。

经典力学大厦的建立22贡献：经典力学大厦的建立723.开普勒理论——以太阳为焦点的宇宙（1）

第谷·布拉赫

1546年12月14日生于丹麦，出身贵族，14岁入哥本哈根大学。第谷从小迷恋天文观测，终身致力于天文仪器制造和天文研究。他一生积累的观察数据和资料，对后来的著名天文学家开普勒有极大帮助。

1576年2月，丹麦国王将丹麦海峡中的汶风岛赐给第谷，并拨巨款让第谷在岛上修建大型天文台。这座天文台被誉为“天堡”，它规模宏大，设备齐全，所用的天文仪器几乎都是第谷设计制造的。他测定了大气折射改正表，为后人的观测活动提供了很好的参照。第谷通过重新测定恒星的位置，编制成比以往更准确的1000多颗恒星的星表。1601年10月24日，第谷辞世。经典力学大厦的建立233.开普勒理论——以太阳为焦点的宇宙经典力学大厦的建立73（2）用数学总结天体运行规律的第一人------开普勒（JohannesKepler）

继承哥白尼事业之功、揭开行星运动之谜的是不朽的德国天文学家约翰·开普勒。公元1571年～公元1630年11月15日。开普勒出生在德国，从学校毕业后，进入新教的神学院——杜宾根大学攻读，本想将来当个神学者，但却对数学和天文学发生浓厚兴趣和爱好。后来天文学家第谷·布拉赫邀请他去布拉格附近的天文台给自己当助手。开普勒接受了这一邀请，1600年1月加入了第谷的行列。第谷翌年去世。作为第谷·布拉赫的接班人，开普勒认真地研究了第谷多年对行星进行仔细观察所做的大量记录。第谷是望远镜发明以前的最后一位伟大的天文学家，也是世界上前所未有的最仔细、最准确的观察家，因此他的记录具有十分重大的价值。开普勒认为通过对第谷的记录做仔细的数学分析可以确定哪个行星运动学说是正确的：哥白尼日心说，古老的托勒密地心说，或许是第谷本人提出的第三种学说。但是经过多年煞费苦心的数学计算，开普勒发现第谷的观察与这种三学说都不符合。经典力学大厦的建立24（2）用数学总结天体运行规律的第一人------开普勒74开普勒遇到的问题：（1）

精确度问题第谷用了20年时间，得到了太阳、月亮和行星位置的精确数据（观测结果），但无论用托勒密理论还是用哥白尼理论解释，都相差几弧分。

（2）金星的“满盈”相问题

按本轮理论，无满盈相；实际观测结果，有满盈相。经典力学大厦的建立25开普勒遇到的问题：经典力学大厦的建立开普勒的贡献：

1.椭圆定律：每个行星的轨道是一个椭圆，太阳位于一个焦点上。

2.等面积定律：在行星与太阳间作一直线，则此直线在行星运动时于相同时间内扫过相等的面积。（1609年发表于他的《新天文学》）

3.行星运动周期T的平方正比于行星与太阳平均距离R的三次方。

（1619年发表于他的《世界的和谐》）经典力学大厦的建立开普勒的贡献：经典力学大厦的建立四、伽利略和近代力学的诞生伽利略·伽利雷（GalileoGalilei，1564-1642），意大利著名数学家、物理学家、天文学家和哲学家，近代实验科学的先驱者。1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个球同时落地”的著名实验，从此推翻了亚里士多德“物体下落速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。1609年，伽利略创制了天文望远镜（后被称为伽利略望远镜），并用来观测天体，他发现了月球表面的凹凸不平，并亲手绘制了第一幅月面图。经典力学大厦的建立四、伽利略和近代力学的诞生经典力学大厦的建立伽利略贡献之一：坚持真理，支持哥白尼学说1610年1月7日，伽利略发现了木星的四颗卫星，为哥白尼学说找到了确凿的证据，标志着哥白尼学说开始走向胜利。借助于望远镜，伽利略还先后发现了土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象，以及银河是由无数恒星组成等等。这些发现开辟了天文学的新时代。伽利略著有《星际使者》《关于太阳黑子的书信》《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于两门新科学的谈话和数学证明》。为了纪念伽利略的功绩，人们把木卫一、木卫二、木卫三和木卫四命名为伽利略卫星。人们争相传颂：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙”。经典力学大厦的建立伽利略贡献之一：坚持真理，支持哥白尼学说经典力学大厦的建立伽利略贡献之二：提出落体定律和惯性运动概念

12经典力学大厦的建立伽利略贡献之二：提出落体定律和惯性运动概念经典力学大厦的建立

3小球的加速度与小球重量无关。力不是产生速度的原因。一个不受外力作用的物体将保持它的匀速运动状态。推论：如果把左边的斜面竖起来，情况如何？

经典力学大厦的建立3小球的加速度与小球重量无关。力不是产生速度的原因。伽利略贡献之三：对科学方法的贡献

爱因斯坦：

伽利略的发现以及他所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。

------《物理学的进化》经典力学大厦的建立伽利略贡献之三：对科学方法的贡献经典力学大厦的建立五、牛顿和经典力学的成熟

亚历山大·蒲柏说到:

NatureandNature'slawslayhidinnight;

Godsaid,"letNewtonbe!"andallwaslight.

Soon，everythingreturnedbacktothedarkasAll

bethere…

自然和自然的法则在黑夜中隐藏；

上帝说，“让牛顿去吧！”于是一切都被照亮经典力学大厦的建立五、牛顿和经典力学的成熟经典力学大厦的建立艾萨克·牛顿简介

艾萨克·牛顿，Isaacnewton(1643.1.4—1727.3.20)是英国伟大的数学家、物理学家、天文学家和自然哲学家，同时他也是一个神学爱好者，晚年曾着力研究神学。1643年1月4日生于英格兰林肯郡格兰瑟姆附近的沃尔索普村,1727年3月20日在伦敦病逝。牛顿1661年入英国剑桥大学圣三一学院，1665年获文学士学位。随后两年在家乡躲避瘟疫。这两年里，他制定了一生大多数重要科学创造的蓝图。1667年回剑桥后当选为圣三一学院院委，次年获硕士学位。1669年任卢卡斯教授直到1701年。1696年任皇家造币厂监督，并移居伦敦。1703年任英国皇家学会会长。1706年受女王安娜封爵。他晚年潜心于自然哲学与神学。牛顿在科学上最卓越的贡献是创建了微积分和经典力学。

经典力学大厦的建立艾萨克·牛顿简介经典力学大厦的建立经典力学大厦的建立经典力学大厦的建立牛顿成就之一：力：使物体加速的原因

牛顿第一定律（惯性定律）：

一切物体在不受任何外力的作用下，总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

——它明确了