中国四大发明-指南针知识拓展(课件)-小学拓展

四大发明讲解人：XX四大发明是中国古代创新的智慧成果和科学技术，包括造纸术、指南针、火药、印刷术。四大发明的说法，源自英国汉学家李约瑟。——指南针1目录01.产生背景02.03.04.发展历史早期形制结语2产生背景013产生背景地球是一个大磁体。地球的两个极分别在接近地理南极和地理北极的地方。地球表面的磁体，当可以自由转动时，就会因磁体同性相斥、异性相吸的性质指示南北——这个道理，古人不够明白；但这类现象，古人已经发现。4磁现象的发现先秦时代的中国劳动人民已经积累了对磁现象的认识，在探寻铁矿的时候，常常遇到磁铁矿，即磁石（主要成分是四氧化三铁——化学式Fe3O4，别名氧化铁黑、磁铁、吸铁石，为具有磁性的黑色晶体，故又称为磁性氧化铁）。《管子》的数篇中早已记载了这些发现：“山上又磁石者，其下有金铜。”《山海经》中也有类似的记载。磁石的吸铁特性很早被人发现，《吕氏春秋》九卷精通篇就有：“慈招铁，或引之也。”5磁现象的发现古人称“磁”为“慈”。古人把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。并认为：“石是铁的母亲，但石有慈和不慈两种，慈爱的石头能吸引他的子女，不慈的石头就不能吸引了。”汉以前古人把磁石写成“慈石”，是慈爱石头的表达。到了西汉，有一个名叫栾大的方士，他利用磁石的特性做了两个像棋子的东西，通过调整两个棋子极性的相互位置，有时两个棋子相互吸引，有时相互排斥。栾大称其为“斗棋”。他把这个新奇的玩意献给汉武帝，并当场演示。汉武帝惊奇不已，龙心大悦，竟封栾大为“五利将军”。古人称“磁”为“慈”。古人把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。并认为：“石是铁的母亲，但石有慈和不慈两种，慈爱的石头能吸引他的子女，不慈的石头就不能吸引了。”汉以前古人把磁石写成“慈石”，是慈爱石头的表达。到了西汉，有一个名叫栾大的方士，他利用磁石的特性做了两个像棋子的东西，通过调整两个棋子极性的相互位置，有时两个棋子相互吸引，有时相互排斥。栾大称其为“斗棋”。他把这个新奇的玩意献给汉武帝，并当场演示。汉武帝惊奇不已，龙心大悦，竟封栾大为“五利将军”。6发展历史027据《古矿录》记载最早出现于战国时期的磁山一带。指南针的前身是中国古代四大发明之一的司南。据1982年3月，《光明日报》报道：磁山（在今河北省邯郸市武安）是我国四大发明之一指南针的发源地。据《古矿录》记载：《明史地理志》称：“磁州武安县西南有磁山，产磁铁石。”[2]又《明一统治》称：“磁州武安县西南有磁山，产磁铁石。又《古矿录》记载：《明一统治》称：磁山，在县西南30里，土产矿石，州名取此。磁山，指南针的故乡。战国时期8典籍记载有关指南针的事情和典籍作者，全都在古代邯郸为中心的燕赵文化区域内；在可考典籍范围内记载的中国古代指南针，全都是用天然磁石磨制而成；且根据先秦典籍记载，产天然磁石的只有武安磁山（今河北省邯郸市武安）。在春秋战国时期有可能制造司南的地方，只能在以邯郸为中心的燕赵文化区域内，武安极有可能就是指南针的故乡。战国时期9早期形制03在中国的方位文化中经历了从天文学方法定位再以磁学方法制成司南，最后由司南演变成指南针的三个阶段，随之而来的是测定方位技术的不断完善。10司南是最早的磁性指向器。“司南”之称，始于战国（公元前475年—公元前221年），终止于唐代（公元618年—公元907年）。因为司南古义不断演化，使它与一系列的古代发明结下了不解之缘。记载司南的最早的文献是《鬼谷子》，其中写道：“郑人之取玉也，必载司南之车，为其不惑也。”(谋篇)从《鬼谷子》中的记载可以看出，郑人去“取玉”，必须要带上司南，就是为了避免方向的迷失。早期形制11在提到司南的文献中，王充的记述是最重要的，他明确指出：“司南之杓，投之于地，其柢指南。”(是应篇)其中的“杓”是指勺子。具备这种“指南”性能的司南，应是磁性指向器。但是，这里的“地”是指古代械盘中的“地盘”。械盘是秦汉时期发明的，用于游戏或占卜。在“地盘”的四周刻有24个方位，中心刻有象征北斗七星的标志。中国现代著名的科技史家和文物复制专家王振铎曾依据这些记载成功地复原了汉代的司南司南12此司南模型(王振铎复原)勺形司南尚无实物出土，但汉代画像石上，有类似勺形司南形象的画面(如图2所示)，这表明王充的记载应该是可信的。在这幅石像中，可看到，画面主体是魔术师和杂技演员在表演，上面一行人是贵族观众，右上角的小方台上放着一个疑似司南的长柄匙，一个人在跪着观察它。司南13此模型藏于苏黎世里特堡博物馆的汉代石浮雕(本图引自李约瑟《中国科学技术史·物理学卷》)从所留下的材料看，利用磁石指极性的司南就是磁性指向器具有的最早的形制。司南140102磁体定向装置的出现，就使人从靠观察天体定向的被动性转向靠地磁定向的主动性。人类最早的磁体定向装置，是以天然条状磁石制成的司南，它出现后在中国战国末期(前三世纪)而在汉代得到进一步的发展。司南仪的出现具有重要历史意义，因为它是以与天文定向原理截然不同的磁学原理制成的新型导向装置，在任何天气条件下都能昼夜工作，迅速指出方向，操作简便易于携带。最初，“司南”指测影的表杆。如《韩非子·有度篇》说，“故先王立司南，以端朝夕。”“端朝夕”即正东西，引申为确定东西南北方向。“立司南”来源于殷商甲骨文中的“立中”和战国时的“立朝夕”，它们的意思都是立表以测日影。司南15磁勺磁勺是一种天然磁石琢成的勺形指向器，当它被发现的时候，其状取法北斗七星，名称则沿用“司南”。古文“司南”可以推定为磁勺的至少有《鬼谷子》、《论衡》、《玄览赋》、《飘赋》四项记载。《宋书·礼志》引《鬼谷子》曰：“郑人取玉，必载司南，为其不惑也。”《鬼谷子·谋篇》至迟成书于西汉，或许是先秦之书，其中关于“郑人取玉，必载司南”的传说，暗示了磁勺与玉器业的联系，甚难加工的磁勺应是玉工高手的杰作。东汉王充的的《论衡·是应篇》说：“司南之勺，投之于地，其柢指南。”句中的“地”一般解释为“地盘”，也可能是“池”字误写。这句话应释为：勺状的司南，放在“地盘”上（或投入盛有适量液体（如水银）的容器中），它的勺柄必然自动指向南方。此后，梁元帝萧绎的《玄览赋》说：“见灵乌之占巽，观司南之候离。”唐韦肇的《飘赋》说：“挹酒浆，则仰惟北（北斗）而有别；充玩好，则校司南以为可。”再次介绍了司南（磁勺）的功用和形状。16磁勺磁勺的实物虽然迄今尚未发现，但与此有关的文物至少有两件。一是瑞士苏黎世的Rietberg博物馆中所藏的一块公元114年的东汉画像石，其右上角有一人正在观测一件可能是“司南之勺”的东西。二是那志良《玉器通释》上册著录的一件“司南佩”古玉器，此玉“长不过寸许，一端琢成一个小勺，一端琢成一个圆形的小盘，中间有一个横穿。”“司南佩”的制作年代不明，推测为唐代之物。除了上述的表杆和磁勺之外，司南又是指南车、指南舟和报时刻漏的代称。晋人葛洪所作的《西京杂记》中提到的“司南车”即半自动机械装置指南车。《宋书·礼志》记载：“晋代又有指南舟。”南朝任昉的《奉和登景阳山》诗吟道：“奔鲸吐华浪，司南动轻枻。”诗中的司南即指皇家园池中的指南舟，可是，“指南舟”究竟怎样导航，至今依然是一个迷。唐代大诗人杜甫的咏《鸡》诗云：“气交亭育际，巫峡漏司南。”意谓夜半零时正，诗人恰闻司南的报时之声。17磁针指南针的发明应当是在一个很漫长的时间中，慢慢地改进的结果，而不同时期的形式，应以不同的形式出现。唐代堪舆家的活动相当活跃，并开始强调方向的选择，寻找比磁勺更方便的指向器成了当务之急。于是指南铁鱼或者蝌蚪形铁质指向器及水浮磁针应运而生。18磁针活动于唐开元年间（713—741年）的山西堪舆家丘延瀚，被后世堪舆家推崇为堪舆术三针（正针、缝针和中针）中最早出现的正针法的创始人。明代雅好科技的宁献王朱权则在其《神机秘籍》中说：“针法古无所传，自昔玄真始制。”玄真即唐代浙江金华道家张志和（约730—约810年），他的道号叫玄真子，所著《玄真子》十二卷，残存三卷。从这残卷中知道他颇好物理，但未找到与指南针或针法直接有关的记载。然而，这个道号不禁使人联想到旧题晋崔豹所作的《古今注》中把蝌蚪称为“玄针”。其文曰：“虾蟇子，曰蝌蚪，一曰玄针，一曰玄鱼，形圆而尾大，尾脱即脚生。”十世纪时马缟的《中华古今注》中也有类似的记载。这项记载似乎把磁针与指南鱼的发明和应用从形状和性能上联系到了一起。19磁针活动于唐开元年间（713—741年）的山西堪舆家丘延瀚，被后世堪舆家推崇为堪舆术三针（正针、缝针和中针）中最早出现的正针法的创始人。明代雅好科技的宁献王朱权则在其《神机秘籍》中说：“针法古无所传，自昔玄真始制。”玄真即唐代浙江金华道家张志和（约730—约810年），他的道号叫玄真子，所著《玄真子》十二卷，残存三卷。从这残卷中知道他颇好物理，但未找到与指南针或针法直接有关的记载。然而，这个道号不禁使人联想到旧题晋崔豹所作的《古今注》中把蝌蚪称为“玄针”。其文曰：“虾蟇子，曰蝌蚪，一曰玄针，一曰玄鱼，形圆而尾大，尾脱即脚生。”十世纪时马缟的《中华古今注》中也有类似的记载。这项记载似乎把磁针与指南鱼的发明和应用从形状和性能上联系到了一起。20磁针五代乱世的《管氏地理指蒙·释中第八》曰：磁针“体轻而径所指必端应一气之所召，土曷中而方曷偏，较轩辕之纪，尚在星虚丁癸之躔”。轩辕黄帝时代的磁偏角，作者以为尚在“星（午）虚（子）丁癸”方向，而当时“针指坎离定阴阳之分野，格偏壬丙探僭越之津涯”。偏角变为南偏东15°。21磁针由于堪舆术的神秘性，中国唐宋堪舆著作在流传中又相互影响，有所增删，要从众多早期堪舆著作中理出磁针、磁偏角以至罗盘的发明、发现年代，诚非易事，然而，北宋司天监杨惟德于庆历元年（1041年）奉命编撰的相墓大全《茔原总录》卷一位磁偏角的发现订定了下限。书中说：“客主的取，宜匡四正以无差，当取丙午针，于其正处，中而格之，取方直之正也。”这里明确地记载了“丙午针”，即后世沈括在《梦溪笔谈》卷二十四中所说的磁针“常微偏东，不全南也”。在西方，直到13世纪才知道磁针偏南。1429年哥伦布（ChristopherColumbus，1451—1506年）横渡大西洋时，正式测到磁偏角现象。22磁针中国发现了元代水浮法指南针瓷碗。1959年，在辽宁旅顺甘井子元代墓葬中出土了两件磁州窑白釉褐花大碗，大碗内底部彩绘两个同心圆，圆内绘并排的三点，中间一线相连。乍看此图形似一个不规则的“王”字，故被称为“王字纹碗”。碗外底圈足内又墨书一个“针”字。经科技史学家王振铎先生研究证实，这种碗就是航海时指示方向所用的针碗。它的使用方法是这样的：针碗的水面上漂着穿在浮漂上的磁针，碗内底的“王”字形标志则有助于标明方向。先将“王”字中的细道与船身中心线对直，如船身转向，磁针便和该细线形成夹角，从而显示航向转移的角度。类似的碗在江苏丹徒照临村元代窖藏和河北省磁县漳河故道元代沉船内都有发现。23罗盘01磁针问世后，先后用于堪舆和航海。为了使用方便，读数容易，加上磁偏角的发现，对指南针的使用技巧提出了更高的要求，方家首先将磁针与分度盘相配合，创制了新一代指南针——罗盘。02不过有些场合，碗中的水浮磁针仍在使用，故沈括《梦溪笔谈》卷二十四称“水浮多荡摇”。江苏、河北和辽宁旅大曾出土元代的不带刻度的指南针专用针碗。当航船还在使用浮针加针碗时，堪舆罗盘却远远地跑到了前面。考古资料表明，堪舆家选择墓穴采用二十四向表示法大约始于唐末。南唐何溥主持建徽城，看风水时也用二十四向表示法。何溥所撰的《灵城精义》“理气章正诀”中说，“地以八方正位，定坤道与舆图，故以正子午为地盘，居内以应地之实。”03天以十二分野，正躔度之次舍，故以壬子丙午为天盘，居外以应天之虚。”作者、时代不明的《九天玄女青囊海角经》“理气篇”中有一段几乎相同的文字，两者应同出一源。0424罗盘罗盘古称“地螺”、“地罗”。南宋曾三聘的《因话录》（作于公元1200年前后）“子午针”条说：“地螺，或有子午正针，或用子壬丙午间缝针。”曾三聘是江西临江俯峡江（今江西西清江）人。离峡江不远的江西临川，于1985年出土了世界上最早的堪舆旱罗盘模型，正可与《因话录》的记载相互印证。1985年5月，江西临川南宋朱济南墓（葬于1198年）出土了座底墨书“张仙人”的瓷佣一式两件。风水先生“张仙人”佣，左手抱一罗盘。值得注意的是，该罗盘的磁针与水罗盘的磁针根本不同，中部增大呈菱形，菱形中央有一明显圆孔，明确现象地表示这是一种用轴支承的旱罗盘。25罗盘中国的磁针和罗盘先后经由陆水两路西传，曾给人类的文明的进程带来重大的影响。以前史学界认为磁针在水中的水罗盘与指南针一脉相承，是中国的发明，但旱罗盘是欧洲所发明，16世纪才经由日本船传入中国。而今临川罗盘证明：旱罗盘的发明权也属于中国。26结语0427结语旱罗盘后来经