古代物理學(xué)公開課獲獎?wù)n件

第一篇古代物理學(xué)第1頁第一章中國古代物理學(xué)中國古代物理思想探索（1.1）我國古代物理思想重要成就（1.2）第二章西方古代及中世紀(jì)物理學(xué)古希臘自然哲學(xué)（2.1）古希臘物理學(xué)（2.2）西方中世紀(jì)簡況（2.3）第2頁第一章中國古代物理學(xué)第3頁從整個中國古代科學(xué)技術(shù)發(fā)展來看，應(yīng)用技術(shù)走在前面（如指南針、造紙、印刷術(shù)、火藥、絲綢、瓷器、農(nóng)業(yè)、中醫(yī)藥等）而基礎(chǔ)科學(xué)理論相對來說發(fā)展緩慢；其中天文、數(shù)學(xué)、化學(xué)又比物理強。

在我國古代物理學(xué)成就中，比較突出有：物理思想比較活躍（尤其是春秋戰(zhàn)國時代）。力、聲、磁、光等方面有較多成就。從研究措施上看：1.基于生產(chǎn)技術(shù)中經(jīng)驗和平常生活中觀測而作定性描述較多。2.有目旳地進(jìn)行試驗或結(jié)合數(shù)學(xué)上推證和計算來思索則比較少。第4頁社會上沒有尊重科學(xué)技術(shù)（包括試驗）風(fēng)氣，因此這些自發(fā)分散成就被埋沒或散失。從時間分期來看有三個科技高潮：春秋戰(zhàn)國（公元前8-3世紀(jì)）兩漢（公元前2世紀(jì)-公元后2世紀(jì)）宋明（10-17世紀(jì)）我們要對旳看待這份寶貴遺產(chǎn)，既不妄自尊大，也不妄自菲薄，一定要實事求是探索。為何我國科學(xué)技術(shù)13世紀(jì)此前處在其他國家望塵莫及領(lǐng)先地位，而近代科學(xué)卻不是從中國開始發(fā)生？這是國際科學(xué)世界目前極感愛好一種研究課題。第5頁第一節(jié)

中國古代物理思想探索

第6頁原始人類用神話和宗教來解釋大自然威力，伴隨生產(chǎn)力發(fā)展（從石器時代，青銅時代到鐵器時代），人們在制造和運用工具征服自然方面，逐漸積累了不少對物質(zhì)世界運動直覺經(jīng)驗。當(dāng)思想家圣哲把群眾實踐經(jīng)驗與自己直覺觀測做出條理性或哲理性解釋、并逐漸掙脫神觀念時，科學(xué)就開始萌芽了。這種初期自然哲理與人間禍福交錯在一起構(gòu)成了人們對自然與社會總體認(rèn)識。2.這些自然哲理影響著后裔對自然認(rèn)識和斗爭，成為物理學(xué)概念最早來源。萌芽特點第7頁一.中國古代自然哲學(xué)中物質(zhì)觀

元氣論原子論陰陽說五行說第8頁原子說和元氣說對物質(zhì)最終構(gòu)成與否持續(xù)問題給出不一樣樣觀點.尤其是元氣說,是我國古代一份獨特寶貴遺產(chǎn).陰陽說五行說我國古代人民對物質(zhì)本原認(rèn)識：世界是由什么物質(zhì)（幾種元素）構(gòu)成及怎樣按陰陽消長而運動變化問題。 第9頁①五行說古代人們把生活中常見幾種物質(zhì)狀態(tài)或運動形式做出初步歸納分類，這是物性學(xué)概念最初萌芽。因此，把萬物歸于幾種基本元素此類樸素觀點，古代各國都是相似。中國五行說產(chǎn)生時代較早（殷末周初，約公元前10世紀(jì)前)。《國語·周語》記載：周幽王九年(773B.C.)太史伯見鄭桓公曰:“以它平它謂之和，故能豐長而物生之，若以同裨同，盡乃棄矣！故先王以土與金、木、水、火雜，以成百物。”在五行中尚有無更主線東西？在我國提出這一問題首推管仲，他認(rèn)為“水者，地之血氣也……基于天地，可藏于萬物。……人，水也，萬物之本原也”這是認(rèn)為水為萬物之本。第10頁②陰陽說

陰陽說是我國古代由巫術(shù)占卜發(fā)展起來并在我國古代哲學(xué)乃至科學(xué)理論（包括醫(yī)學(xué)）中起了重要作用一種哲學(xué)思想。在殷周之際（公元前1100—9左右）逐漸形成《周易》就是：“爻辭”與“卦辭”匯編，它集中反應(yīng)了有關(guān)天文氣象、陰陽交變樸素觀點并用以比擬人間禍福。形成了原始宇宙生成觀和對立統(tǒng)一觀點?！耙子刑珮O，是生兩儀”，“兩儀生四象”“四象生八卦”（天、地、風(fēng)、雷、水、火、山、澤）《老子道德經(jīng)》中提出“萬物負(fù)陰而抱陽”,即萬物自身均有正反、腹背、陰陽,思想十分鮮明。陰陽說后來發(fā)展分兩個方向：一種與元氣說結(jié)合，成為我國獨特科學(xué)思想體系；一種與五行說相結(jié)合而成陰陽五行說。第11頁③原子論（中國發(fā)展較少，立論不多）墨翟（468~382.B.C）《墨經(jīng)》,邏輯嚴(yán)密，注意試驗，包括數(shù)學(xué)、物理邏輯等內(nèi)容，是我國最早比較完整科學(xué)文獻(xiàn)。以惠施為代表名家惠施(370~318.B.C),戰(zhàn)國中期名家。古代對“原子”叫法有“端”“毫”“微”“幾”“鄰虛”等?！班徧摗庇薪诹阋馑?。概念十分精確，但缺乏試驗基礎(chǔ)，我國原子論一直停留在比較原始階段。④元氣論元氣論是我國古代自然哲學(xué)史上占主導(dǎo)地位物質(zhì)運動觀。包括從《易經(jīng)》“太極”到《老子道德經(jīng)》“道”和以荀子為代表“氣”等。第12頁他整頓自己思想，反思宇宙運動本質(zhì)，著有《老子》分為《道經(jīng)》《德經(jīng)》81條，著書五千言。?老子?關(guān)鍵是“道”?！暗馈睙o所不包，無所不在。他自然哲學(xué)部分至少應(yīng)說具有某些原始唯物主義成分。ⅱ尹文、宋钘及后來發(fā)展老子弟子尹文、宋钘將“道”發(fā)展為“氣”。論點舉例：荀子：“水火有氣而無生，草木有生而無知，禽獸有知而無義，人有氣有生有知且有義，故最為天下知也。這里明確提出無機物中“氣”，生物中“生”,動物“知”社會“義”等幾種層次，水火、植物、動物、社會、都是氣不一樣樣發(fā)展階段形式體現(xiàn).?！暗郎?，畢生二，二生三，三生萬物，萬物負(fù)陰抱陽，沖氣認(rèn)為和”i老子:又名李耳，字聃，楚國苦縣（今河南貴德)人第13頁b)王充(東漢，公元27-97年)

“天地，含氣之自然也?！彼磳Α疤煸烊f物”之說：“如謂天地為之，為之宜用手，天地安得用千千萬萬手，并為萬萬千千之物乎?、獗举|(zhì)①氣是宇宙萬物本源。②氣變化運動規(guī)律是陰陽分合，“精”“形”不變。中國自然哲學(xué)中“氣”，大體可歸納為是一種充斥于天、地、人、萬物內(nèi)外、有生命力（即自運動性）、持續(xù)不絕、變化無窮物質(zhì)本源,它比西方“以太”,“能量”、“流體”、“波”、“場”都要廣泛，或是以上幾種概念總和。第14頁王夫之重視實踐，曾深入手工作坊考察制墨燒汞過程，得出“生非創(chuàng)有，死非消滅”重要結(jié)論。唯一比較系統(tǒng)論述是由“氣”導(dǎo)出守恒原理ⅴ對元氣論初步評價元氣論從我國公元前十世紀(jì)開始形成，流傳兩千數(shù)年，它包括了天與地、陰與陽、無機與有機、物質(zhì)與能量、有形與無形、持續(xù)與斷續(xù)、微觀與宏觀、局部與整體統(tǒng)一。“元氣論”完全不一樣樣于西歐近代科學(xué)發(fā)展模式。它堅持：①物質(zhì)統(tǒng)一性②每一事物矛盾性③基元物質(zhì)（元氣）持續(xù)性分布與運動。④守恒原理等主線規(guī)律。ⅳ守恒原理第15頁c)元氣論在應(yīng)用上尤其是在生物物理方面有不少實際研究價值。如：人體“內(nèi)氣”與“外氣”問題，生物場儀器探測，“外氣”信息傳遞與人體特異功能等。d）元氣論作為自然哲學(xué)派別在開辟認(rèn)識自然道路上有一定作用，但其發(fā)展緩慢，長期停留在定型觀測、推測、玄想階段，缺乏科學(xué)記述、試驗、數(shù)學(xué)處理措施配合，在相稱程度上尚未完全脫離方家道士之類宗教玄學(xué)影響。第16頁二中國古代自然哲學(xué)

時空觀和運動觀第17頁1.有關(guān)時空與宇宙概念：戰(zhàn)國時尸佼（390~330B.C《尸子》成書于漢代）說:“四方上下曰宇，往古今來曰宙”?！坝钪妗卑丝臻g和時間統(tǒng)一性與無限性?！赌?jīng)》：“宇，彌異所也”?！督?jīng)說》：“宇、蒙東西南北”?！熬茫ㄖ妫?，彌異時也”，“久，合古今旦莫（暮）”。運動中時空有關(guān)性《墨經(jīng)》：“動，域徙也”（地點變動）；“俱止，動”（物體上各處作同樣運動）；“偏，際徙”（邊緣移動，轉(zhuǎn)動）?！坝钣蜥?，說在長宇久”（空間位置變動,發(fā)生在一定間隔空間和時間內(nèi)）。這是從直觀觀測中看屆時空統(tǒng)一，看屆時空與運動緊密聯(lián)絡(luò)。

第18頁3.時空（宇宙）無限觀點張衡《靈憲》：“宙之端無窮”王充：“天去人高遠(yuǎn)，其氣蒼茫無端末”柳宗元：“無中無旁，烏際乎天則？”南宋鄧牧：“天地大也，其在虛空不過一栗耳！”謂天地之外無復(fù)天地，豈通論耶？”元《瑯琊記》：“天地亦物也，天地之外更有天地”。4.惠施對直覺時空觀非難。建立科課時空觀，必須勇于懷疑一般建立在知覺經(jīng)驗上時空觀與運動觀，惠施非難應(yīng)當(dāng)是使這一認(rèn)識深化起點，閃爍著我國古代人民智慧光輝，其“歷物十事”和“二十一辯”除前述兩條和個別條之外，可以按性質(zhì)作如下排列：

第19頁（a）“無厚不可積也，其大千里”(二維平面);（b）“天與地卑，山與澤平”（從宇空看地球）（c）“距不方，規(guī)不可認(rèn)為圓”(無理想線條)（d）“南方無窮而有窮”(地也許為球形)（e）“我不知天下之中央，燕之北越之南是也”（2）有關(guān)時間“今日適越而昔來”（沒有絕對“同步性”）。（1）有關(guān)空間第20頁（3）有關(guān)物質(zhì)及其變化（a）“指不至，物不絕”（人眼之外，物質(zhì)連綿不絕）；（b）“日方中方睨，物方生方死”（太陽剛到中心又偏了，萬物也是生死不停）。（4）有關(guān)運動非難

（a）“飛鳥之景（影），未嘗動也”（b）“鏃矢之疾，而有不行不止之時”（飛矢既在一處又不在一處）。這與西方之諾佯謬有異曲同工之妙。（5）有關(guān)非常狀態(tài)第21頁（a）“火不熱”（對高溫而言）；

（b）“目不見”（有不可見光）；

（c）“山出口”（地震）；

（d）“輪不輾地”（飛輪之類，勿須輾地）?；菔┻@些思想都是非常光輝，不過不少儒家學(xué)士認(rèn)為“荒誕不經(jīng)”，而扼殺了物理思想討論和發(fā)展，于是沒有流傳下來。此外，公孫龍還與惠施有“石堅白”之爭，但不僅僅是物理問題而是哲學(xué)問題了。第22頁目前某些學(xué)者對我國古代物理思想頗感愛好。例如湯川秀樹在1974年日本召開十四屆國際科學(xué)史代表大會上“日本科學(xué)一百年”發(fā)言中談到《老子》、《莊子》思想對他影響。我們應(yīng)當(dāng)大力發(fā)掘和深入研究。第23頁第二節(jié)我國古代物理學(xué)各分支重要成就第24頁一.我國古代力學(xué)成就研究措施流體力學(xué)機械與技術(shù)成就剛體力學(xué)動力學(xué)運動學(xué)基本測量第25頁人類工具制造和使用中，慢慢積累了簡樸力學(xué)知識。我國古代在力學(xué)基本理論方面有相稱完整概念體系，但在表述方面卻不精密。1.基本測量

⑴長度《家語》載：“布指知寸，布手知尺，舒肘知尋”等

“以蠶吐絲為忽”（《說文》）“十馬尾為分”（《易緯·通掛臉》）第26頁⑵時間計量與計時器我國古代設(shè)官專司天文歷算，因此在時間計量與測時儀器方面在十四世紀(jì)歐洲出現(xiàn)機械時鐘前一直有很高水平?！巴凉纭恢滤臅r四月”（《周禮·春官》）

“挈壺氏……懸壺……以水火守之，分以日夜”（《周禮·夏官》），“《周禮》挈壺氏，其法總以百刻，分以晝夜，冬至?xí)兟┧氖蹋孤┝?，夏至?xí)兟┝蹋孤┧氖蹋呵锒?，晝夜各五十刻。周漢時代，我國開始用等分一晝夜為百刻（或十二時辰）措施來計時。鏈接第27頁

（3）重量1954年湖南長沙左家公山戰(zhàn)國楚墓出土我國最早天平及砝碼，在半兩范圍內(nèi)比較精確。（4）容積秦始皇公元前2統(tǒng)一中國時，采用統(tǒng)一度量衡制度，采用商鞅方升為原則量具之一。其制作精度在1%以內(nèi)。

（5）比重《漢書·食貨志》：“黃金方寸，其重一斤，白金方寸，重十一兩…”，(16兩=1斤）（詳見下表）第28頁液體比重：古代制鹽工人（如臺州，11世紀(jì)）用十枚蓮子測鹽鹵（十粒有三粒以上直立浮起便是濃鹵，二粒如下且有水平浮氣是稀薄液），以蛋或桃仁也可。

原理近似與近代浮筆式比重計

方寸比重黃金白金玉銅鉛鐵石d(兩)1614127.59.563（6）其他技術(shù)測量第29頁唐代中國人在世界上第一次用科學(xué)措施測量了子午線長度。到了清代又組織了兩次較大規(guī)模子午線實測，并以2部營造尺為原則，把長度單位和地球經(jīng)線一度弧長聯(lián)絡(luò)起來，規(guī)定1800尺為一里，而200里合地球1度最早科技書《考工記》（成書于700—400B.C）匯集有春秋末齊國手工業(yè)生產(chǎn)與科技知識，可惜散失不少。其他技術(shù)測量第30頁運動學(xué)⑴運動與靜止相對性。漢代尤其是后漢盛行一種緯書，有不少天文歷算及自然哲學(xué)方面古雜書匯編。其中，宋均（卒于公元76年）注《尚書緯·考靈曜》有“地有四游”之說。提出了著名論斷：“地恒動而不止，而人不知，譬人在巨舟中閉牖而坐，舟行而不覺也。”⑵快慢與速率《考工記》對羽毛影響箭行速度描寫是：“后弱則翔，…中強則揚，羽豐則遲?！钡?1頁王充《論衡·說心篇》：“日晝行千里，夜行千里，麒麟晝?nèi)找嘈星Ю?，然則日行舒疾，與麒麟相類似也，”“月行十三度（每月按27天計算），十度二萬里，三度六千里，月一晝夜行二萬六千里，與晨鳧（音扶）飛相類似也。天行三百六十五度積凡七十三萬里也。其行甚疾，無認(rèn)為驗，當(dāng)與陶鈞（制陶器之盤）之運，弩矢之流。相類似乎?！卑讶?、月、天、飛鳥、麒麟、弩矢速率都看作“類似”?！跋琛?、“遲”、“疾”是定性對比，數(shù)字只是一種猜測。第32頁

唐代《觀象玩占》記風(fēng)速：“動葉十里，鳴條百里，搖之二百里，拔大根三千里，”這種分類措施比較科學(xué)，但只是“平均速率”概念。（3）斜拋《考工記·輪人》談到水在從傘形車蓋邊緣飛灑時說：“上尊而宇卑，則吐水疾而遠(yuǎn)。”但缺乏幾何圖形研究。（4）剛性球滾動《墨經(jīng)》：“正而不可譫（安），說在搏（團(tuán)），”這是說球正放在水平面上隨遇而安狀況。（5）轉(zhuǎn)動速度第33頁“鐘鼓輪”部分描述轉(zhuǎn)動：六牙距為一刻，五十牙距為一時，六百牙距為十二時。我國歷代重視天文觀測與歷法。對日月星辰周年或周日運轉(zhuǎn)時刻與位置十分重視。如：《考工記》“晝參諸日中之景（影）夜考之極星，以正朝夕”。

張衡在《渾儀注》中把圓周分為365.25°;“周天三百六十五度又四分度之一，北極乃天之中也，在正北出地上三十六度……天轉(zhuǎn)如車轂之運也?！边@是很寶貴定量描述。第34頁3.動力學(xué)

⑴慣性《考工記·輪人》：“馬力既竭，辀（轅）猶能一取也”。此結(jié)論要比亞里士多德“運動要靠力維持”直覺結(jié)論高明得多。（2）力定義《墨經(jīng)》：“力，刑之因此奮也”。刑（形）是指受力物體還是施力者（人體），有爭論。注意“奮”由靜到動，有慢到快，明確具有加速度意思，由此可見墨家觀測之細(xì)，用詞之恰當(dāng)?！赌?jīng)》又說：“力，重之謂，下舉，重奮也”，把重歸于力范圍?！皧^”指施力者使物體由下而上抵御重力作用過程。第35頁

⑶力與運動關(guān)系王充《論衡·效力篇》：“鑿因此入木者，槌叩之也，……”“諸鋒刃之器因此能割削者，手能把持之也，力能推引之也”，闡明物體間由于互相作用而運動。

“金鐵在地，焱風(fēng)不能動，毛芥在其間，飛揚千里”；“車行于陸，船行于溝，其滿而重者行遲，空而輕者行疾?！逼浣忉尀椋骸叭沃?，其進(jìn)取疾速，難矣！”這盡管是定性，比牛頓早15。第36頁

⑷功概念《淮南子·謬稱訓(xùn)》：“物之功，動而有益，則損隨之?！薄肮Α备拍睿谶@里明確和“動”相聯(lián)絡(luò)，又和“損”與“益”相聯(lián)絡(luò)。

81B.C.桓寬《鹽鐵論·力耕第二》：“自古及今，不施而得報，不勞而有功，未之有也?！蓖醭洹墩摵狻罚骸扒姨炫c宅懼人所治，興功用力，勞佚均等……必銓功之小大，立遠(yuǎn)近之步數(shù)，……”（5）力平衡古代建筑、橋梁、造船都應(yīng)用了力平衡原理。第37頁例如：隋代李春在公元6建趙州大石拱橋，跨度達(dá)37.02米，主拱旁又用了空腔構(gòu)造，1300數(shù)年來下沉水平差只有5㎝。（6）內(nèi)力與外力王充“力重不能自稱，須人乃舉，”“古之多力者，身能負(fù)荷千鈞，手能決角伸鉤，使之自舉，不能離地”。

（7）運動儲存與轉(zhuǎn)換

4.剛體力學(xué)本標(biāo)重權(quán)

（重臂）

（力臂）（1）杠桿及杠桿原理：公元前18世紀(jì)，春秋末，出現(xiàn)了天平、秤、剪、手鉗、腳踏碓等。

《墨經(jīng)》中杠桿原理第38頁（2）應(yīng)力《墨經(jīng)》“負(fù)：衡木加重焉而不撓（彎曲），極（內(nèi)部）勝重也，若校（絞）交繩，無加焉而撓，極不勝重?！睒O表達(dá)內(nèi)應(yīng)力，衡木加重而不撓，繩不加重就下垂。這是重力和應(yīng)力誰占上風(fēng)問題。（3）回轉(zhuǎn)效應(yīng)陀螺：西漢末（1世紀(jì)初）巧匠丁緩“被中香爐”：“為機轉(zhuǎn)運四面而爐體常平，可置之被褥?！惫?5左右達(dá)·芬奇（1452—1519）才提出類似萬用支架設(shè)計。5.機械與技術(shù)成就中運用力學(xué)原理某些例子（1）杜詩（公元31年）“水排”（王楨《農(nóng)書》）將轉(zhuǎn)動變?yōu)橥鶑?fù)運動，運用水力鼓風(fēng)。（2）龍骨水車（“翻車”），《后漢書》為畢嵐所作，原理類似唧筒。第39頁（3）西漢劉歆《西京雜記》載“記里鼓車”，使用齒輪傳動系統(tǒng)。（4）指南車：機械措施，運用差動齒輪維持原方向。（5）水運渾天儀（1）：體現(xiàn)了我國天文學(xué)、時間測量、機械論系與水力推進(jìn)系統(tǒng)、冶金等方面成就。（6）侯風(fēng)地動儀（32年）侯風(fēng)是預(yù)報風(fēng)向及風(fēng)災(zāi)儀器?！跋喾赉~鳥，遇風(fēng)乃動。”（7）元郭守敬簡儀、仰儀、定期儀、日月食儀等十幾種天文儀器，在構(gòu)造、設(shè)計、精度等方面均有新發(fā)明，抵達(dá)當(dāng)時高水平。第40頁6.流體力學(xué)（1）欹器（手提系繩尖底吸水陶罐）,“虛則欹，中則正，滿則浮，”。（2）有關(guān)沉浮條件《墨經(jīng)》：“形之大，其沉淺也，說在具（衡）”?！俺粒沃咭?，則沉淺，非形淺也，若易五之一”?！傍櫭挥?，在水而沒者，無勢也，黃金萬鈞，在舟而浮，依舟之勢也?！保?）浮力運用“鴻毛之囊，可以渡江”（《淮南萬畢書》）宋治平三年（1066），曹沖稱象僧懷丙以浮船打撈萬斤鐵牛第41頁（4）在國民經(jīng)濟(jì)應(yīng)用方面

水利，造船業(yè)，（在秦漢、唐宋及明代為三次發(fā)展高潮）如“秦有50萬大軍運糧船隊。隋煬帝龍舟高40尺，寬50尺，長200尺。明鄭和“寶船”60多艘，船長44丈，闊18丈，7~8千噸，可容千人，貯糧一年有余?！爸蹫榫奘遥舸固熘啤?。30數(shù)年訪東非、波斯等,比哥倫布早一世紀(jì)。

（5）元氣說對大氣壓強解釋我國元氣論將多種物理運動形式均歸之為“氣”，如：“力氣”、“熱氣”、“電氣”、“磁氣”等等。古代解釋壓強缺陷是缺乏明晰性，帶有幾分猜測成分，但可貴是已經(jīng)有某些試驗或觀測事實做基礎(chǔ)。第42頁（6）液面表面張力明：“水面坐膜，繡針投之則浮。”這一觀測實際已涉及液體分子作用宏觀體現(xiàn)。7.研究措施《墨經(jīng)》中提出了很好理論結(jié)合實踐措施：“聞（知），說（知），親（知），名實合，為?！比胧┛梢赃_(dá)到名實相符并且實用程度。(7)竹蜻蜓和風(fēng)箏中國風(fēng)箏有悠久歷史第43頁1。聲發(fā)生（1）樂器a)打擊樂器鼓.磬.鐘等b)調(diào)頻弦樂器琴.瑟等c)管樂器簫.笛.笙等二、我國古代聲學(xué)成就（2）發(fā)聲原理<考工記>:“瑟者小弦大聲,大弦小聲”,即弦聲與弦粗細(xì)成反比.（3）響度“大而短,則其聲疾而短聞,小而長則其聲舒而遠(yuǎn)聞”.第44頁音色<禮記樂記>:“中者鏗,石者磬,鼓鼙之聲.”音律<通典>:自殷此前,但有五聲.“宮商角徵羽”第45頁2。聲傳播（1）聲速魏<水經(jīng)注>已經(jīng)有記載（2）波公元前3-4<尸子>:“海水三歲一周流,波相薄,故地動.”（3）空穴效應(yīng)宋沈括(1030~1094)記載:“士兵夜枕空牛皮箭囊,虛能納聲.”（4）共振效應(yīng)“漢洗與龍洗”“未央鐘無端自鳴”“紙人共振”等現(xiàn)象（5）聲反射北京天壇回音壁,三音石和圜丘.我國古代有“四大回音建筑”.第46頁三、中國古代熱學(xué)成就（1）熱脹冷縮運用:李冰父子在都江堰工程中,有“積薪燒之”,運用熱脹冷縮開山辟嶺記載.（2）對熱輻射解釋:王充在《論衡?寒溫篇》有精辟論述“近水則寒,近火則溫”.（3）“溫度”概念（即火侯）:《考工記》中記載了火候經(jīng)驗指標(biāo).（4）有關(guān)熱本質(zhì)（5）冷熱空氣對流:如松脂燈孔明燈走馬燈轉(zhuǎn)動.(6)火箭:如“火龍出水”“神火飛鴉”“流星”等第47頁四、我國古代電磁學(xué)成就1、雷電描述“陰陽相薄為雷,激揚為電,”“電,激氣也.”“夫雷之發(fā)動,一氣一聲也.”2、靜電與靜磁現(xiàn)象及其應(yīng)用“琥珀不取腐芥,磁石不受曲針”“山中有磁石,其下有銅金”及磁石吸鐵記載.3、指南針及其發(fā)展（1）天然磁石制成司南（2）指南魚、指南龜、指南針（3）羅盤第48頁1、幾何光學(xué)基本原理1)影之生成與定義2)影和半影3)小孔成像2、鏡及光學(xué)儀器（1）鏡“金燧,取火于日月之器也”.即凹面銅鏡用于取火.尚有“木燧鉆火”（2）平面鏡與球面鏡成像規(guī)律平面鏡反射成像:“臨鑒而立,景倒”凹面鏡:“鑒洼,景一小而易倒,一大而正,說在中之外內(nèi)”凸面鏡:“鑒團(tuán),景一.”（3）潛望鏡“取大鏡高懸,置水盆于下,則見四鄰矣”（4）西漢:“魔鏡”----應(yīng)聲鏡、透光鏡五、

我國古代光學(xué)成就第49頁3、大氣中光學(xué)現(xiàn)象

（1）色散虹霓“陽炙陰為虹”宋朝沈括“虹乃雨中日影也,日照雨見有之”.(2）北極光、地光我國從公元前1世紀(jì)到10世紀(jì),歷史上記載了達(dá)170次,還指出地球磁場960年由東向西轉(zhuǎn)動一周.第50頁第二章西方古代及中世紀(jì)物理學(xué)第51頁本章內(nèi)容古希臘自然哲學(xué)歷史背景古希臘自然哲學(xué)觀西方中世紀(jì)簡況古希臘物理學(xué)以亞里士多德為代表天文學(xué)與物理學(xué)阿基米德物理學(xué)第52頁2.1古希臘自然哲學(xué)一、歷史背景

1.

東方和西方古代文化中心除中國外,尚有埃及、巴比倫、印度等，東方河域文化，巴比倫歷法、水鐘，埃及幾何學(xué)丈量和金字塔建筑，印度數(shù)字等等。這些自然科學(xué)萌芽都首先與天文、數(shù)學(xué)、占卜有關(guān)。第53頁西方古希臘，地處亞非之交海島與半島。在奴隸制、航海和比較自由生活基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了古希臘文化。希臘地理位置與航海、貿(mào)易等，使“自由民”有條件在自由爭辯中認(rèn)識世界，因此形成了與中國東西輝映古希臘文化，或叫希臘羅馬文化。產(chǎn)生了不少著名“智者”、“圣賢”或自然哲學(xué)家。2.希臘羅馬文化分期（1）初期希臘（公元前5世紀(jì)此前）也稱雅典時期，愛奧尼亞時期），奴隸制開始形。

（2）古典希臘（公元前5--4世紀(jì)），文化高漲時期，有希臘和斯巴達(dá)兩種奴隸制度。

（3）希臘化時期（公元前3世紀(jì)--公元30年），也稱作亞歷山大里亞時期。第54頁（4）羅馬帝國時期（公元30--476年）。3.初期希臘最早學(xué)派

（1）泰勒斯（Thales，約公元前640--546年）學(xué)派，也稱米利都學(xué)派。泰勒斯是個商人、哲學(xué)家、政治家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家。他是第一種把哲學(xué)從宗教、神話中分離出來人。創(chuàng)立了初等幾何學(xué)，如下六個命題聽說是他提出。①一種圓被其直徑等分。

②等腰三角形兩底角相等。③兩條直線相交其對頂角相等。

④半圓上弓形角是直角。

⑤相似三角形對應(yīng)邊成比例。

第55頁兩個三角形兩個角及其夾邊對應(yīng)相等，則這兩個三角形全等。

他曾預(yù)言過冬至、夏至和公元前585年5月28日那次日蝕。哲學(xué)方面，他提出了統(tǒng)一物質(zhì)本原命題，還提出物質(zhì)永恒和不滅性思想。

他首先發(fā)現(xiàn)摩擦過琥珀可以吸紙片，elektron在希臘原意為琥珀。

（2）

畢達(dá)哥拉斯（公元前584--497）學(xué)派畢達(dá)哥拉斯生于米利都附近薩摩斯島一種商人家庭。他:①第一種把秤和尺簡介到希臘②第一種指出曉星和昏星是同一顆星(金星)。第56頁

畢達(dá)格拉斯學(xué)派反對米利都學(xué)派物質(zhì)元素觀點，認(rèn)為“數(shù)”才是萬物本原，二、古希臘自然哲學(xué)觀1.物質(zhì)觀（1）物質(zhì)本原問題泰勒斯認(rèn)為“水是萬物本原”

，拋棄了造物主?！皵?shù)支配著世界。數(shù)不僅有量多少，并且有幾何形狀，它是獨立與物質(zhì)外實質(zhì)，是一切事物總本源”。阿那殼米西尼（公元前585—528年）則認(rèn)為只有空氣才是原始物質(zhì)，其他元素由空氣構(gòu)成。第57頁亞里士多德認(rèn)為地上物體是由土、火、水、氣四種元素構(gòu)成，天上物體（星球）則由“以太”這種純粹物質(zhì)構(gòu)成。

（2）物質(zhì)構(gòu)造持續(xù)問題

①赫拉克利特認(rèn)為萬物來自“永生火”，火既是有機世界又是靈魂本質(zhì)，可以持續(xù)進(jìn)行性質(zhì)轉(zhuǎn)化，是無限不可分割基質(zhì)。

②原子論德莫克里特（公元前460—370年）認(rèn)為:宇宙萬物都是由原子構(gòu)成，原子是不可分割最小物質(zhì)單元。宇宙中有無數(shù)原子，并在一種無限虛空中運動著。第58頁原子是自古以來就已存在，它們是既不能發(fā)明出來，也不能消滅。

后來，伊壁鳩魯（公元前342—270年）和盧克萊

修（約公元前95—55年）認(rèn)為原子在重量上各不相似，原子有直線運動與自動偏斜運動。

2.運動觀和時空觀亞里士多德（公元前384—322年）亞氏是古希臘著名哲學(xué)家蘇格拉底（470—399B.C）學(xué)生柏拉圖（427—347B.C）學(xué)生。亞氏在天文、氣象、物理、生物等方面都進(jìn)行過比較廣泛和深入研究。他首先對這些領(lǐng)域里自然現(xiàn)象進(jìn)行觀測，首先對現(xiàn)象進(jìn)行細(xì)致解釋。并善于從同類自然現(xiàn)象中概括出規(guī)律性結(jié)論。第59頁他把一般變化理解為運動，其中包括產(chǎn)生和消滅，數(shù)量增長和減少，性質(zhì)變化，位置移動。提出了物質(zhì)運動和空間、時間不可分割性。有關(guān)空間，提出球形大地觀點。他說“空間這種“上、下、左、右”不是就和我們關(guān)系而言。就和我們關(guān)系而言，它不是永遠(yuǎn)統(tǒng)一，而是伴隨我們轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生相對位置而定，因此統(tǒng)一位置可左可右，可上可下可前可后?！边@就剝奪了空間中特殊方向所賦予尤其優(yōu)越性萌發(fā)了空間各項同性概念，這是人類宇宙觀一種重要進(jìn)步。

亞氏認(rèn)為，宇宙是有限，它以恒星天球為其界面；在恒星天球之外，既無物質(zhì)也無虛空，那么，作為外包物質(zhì)內(nèi)表面位置概念，也失去了意義。第60頁2.2古希臘物理學(xué)古希臘物理學(xué)成就，重要表目前天文學(xué)、力學(xué)和光學(xué)方面，亞里斯多德和阿基米德是古希臘物理學(xué)集大成者。

亞氏從歸納平常生活直覺觀測經(jīng)驗出發(fā)加上哲學(xué)思辨，后來發(fā)展為經(jīng)院哲學(xué)，成為自然科學(xué)革命障礙。阿氏以試驗和觀測、生產(chǎn)實踐為基礎(chǔ)，發(fā)展了靜力學(xué)與流體力學(xué)，成為伽利略重要啟示。一、以亞里士多德為代表天文學(xué)與物理學(xué)1.天文學(xué)第61頁亞氏“地心說”宇宙觀關(guān)鍵是：地心與宇宙中心重疊論。如：“以太運動是圓”，“天是完善圓形”。宇宙是有限，球狀和同心，在此之外沒有任何物體、位置、真空與時間。亞氏—托勒密地心學(xué)與當(dāng)時經(jīng)驗相合，便于航海實際應(yīng)用，符合圣經(jīng)教義，因此成了統(tǒng)治學(xué)說。

古希臘另一派“日心說”，據(jù)猜測太陽、地、月、五大行星、銀河都圍繞“中心火”旋轉(zhuǎn)。阿利斯塔克（315—230B.C）大膽提出“行星與地球沿以太陽為中心圓周繞太陽運動，而恒星所在天球中心與太陽中心相重疊。2.亞里士多德物理學(xué)第62頁（1）首先把“自然”作為客觀存在對象加以科學(xué)研究與分類，把科學(xué)分為理論科學(xué)（數(shù)學(xué)、物理學(xué)、神學(xué)）、實務(wù)科學(xué)（政治學(xué)、倫理學(xué)、修辭學(xué)），認(rèn)為物理學(xué)“以自身包括運動和靜止本源那種本體為對象”，研究那些“容許被推進(jìn)東西”，即一切無生命界構(gòu)成和運動。

（2）亞氏對“運動原因”探索，他將世界分質(zhì)料（物質(zhì)）和形式兩個部分，認(rèn)為質(zhì)料是“潛在”一種也許性，是僵死和被動；非物質(zhì)形式可以獨立于質(zhì)料而存在，形式才是積極，具有活動性和現(xiàn)實，聯(lián)絡(luò)著目旳和運動本原或原因是推進(jìn)者，形式高于質(zhì)料。

第63頁

亞氏把地上物體運動分為自然運動和強迫運動，自然運動即重物下落和輕物上升運動。

（a）強迫運動定律

一切非天然運動（包括勻速直線運動在內(nèi)）都只能在外力強迫下才能進(jìn)行。但這種強迫作用，只有在推進(jìn)者直接接觸下才能實行?！巴埔环N物體力不再推它時，物體便歸于靜止，物體運動速度與施加外力成正比，因此，一輛四匹馬拉車跑起來比兩匹馬拉車要快?！?/p>

（b）落體定律：亞氏通過觀測發(fā)現(xiàn)，下落物體速度越靠近地球時越大，有兩種解釋：（1）落體加速度越奔向天然處所處傾向也越得到加強。第64頁（2）物體下落時，它上面空氣柱重量越來越大，加強了強迫降落作用，下面空氣在縮短，從而減小了對物體阻力。

因此，物體下落速率由它重量被阻力來除決定。二、阿基米德物理學(xué)阿基米德(公元前287--2)生于敘拉古,古希臘亞歷山大時期著名學(xué)者.他曾發(fā)現(xiàn)杠桿原理和浮力定律,確定多面體表面積和體積計算措施,發(fā)明了“阿基米德螺旋提水器”,制造過測量太陽外表直徑儀器--天球儀。設(shè)計多種機械和建筑物。在羅馬帝國攻打敘拉古時，他應(yīng)用機械技術(shù)協(xié)助防御，城破遇難。阿氏在物理學(xué)上重要奉獻(xiàn)是從數(shù)學(xué)上證明了有關(guān)靜力學(xué)方面基本定律，稱之為力學(xué)之父。第65頁1.杠桿定律證明：

“被動重物與積極重物（重量）之比，等于臂長反比，由于凡一物理離杠桿支點越遠(yuǎn)，它就越易運動?！?/p>

他首先從數(shù)學(xué)上應(yīng)用幾何學(xué)證明措施對此加以論證，提出：

（1）相等重物放在距支點相似距離上，則杠桿處在平衡狀態(tài)。

（2）在距支點相等距離上放上不相等重物時，杠桿則不平衡，向較重那個重物傾斜。

（3）距支點不相等距離上放相等重物時，杠桿不平衡，向較遠(yuǎn)距離上那個重物傾斜。

（4）兩重物平衡時，他們對支點距離與重量成反比。第66頁（5）兩個相等重物構(gòu)成一種整體，則它們重心必然在它們各自重心連線中點上。（6）假如把幾種全等平面圖形重疊放在一起，則它們重心必然重疊。

2.重心他引入了重心定義，并用于求出多種簡樸物體、平面及浮體中心與平衡問題，論述了三角形、平行四邊形、梯形、拋物線截面重心求法。3.阿基米德浮體定律：

阿基米德在物理學(xué)上最重要發(fā)現(xiàn)時浸在液體中物體失重定律，即浮體定律。

他發(fā)現(xiàn)：第67頁（1）一種物體浮于液體中時，其重量等于排開液體重量。（2）一種物體沉沒于液體中時，其失去重量等于排開液體重量（這一定律可用于測定物體密度，因而可檢查寶貴金屬純度。）聽說這一定律使阿氏在敘拉古國王檢查王冠與否是純金制成時發(fā)現(xiàn)，為檢查王冠，阿氏絞進(jìn)了腦汁。一天，當(dāng)他疲憊跨進(jìn)浴盆洗澡時，發(fā)現(xiàn)盆里水不停溢出，這使他頭腦中立即形成了處理這一問題方案，從而也使他認(rèn)識了比重這一概念。

小故事阿氏定律發(fā)現(xiàn)，并非靠一時靈感而是持續(xù)對問題思索，已構(gòu)成靈感基礎(chǔ)。第68頁2.3西方中世紀(jì)簡況歐洲大部分地區(qū)封建主義，大體從公元五到十七世紀(jì)為止，重要形式是自然經(jīng)濟(jì)為主多種封建城堡和公園，又分為三個階段。

一.中世紀(jì)初期，五世紀(jì)到十一世紀(jì)。這段時期被稱為“黑暗時期”，是歐洲文明衰退時期。古希臘許多有益知識，像德莫克利特、伊壁鳩魯和阿基米德學(xué)說都被丟棄了，此時東方各國做出重大奉獻(xiàn)。

二、中世紀(jì)后期，十一到十五世紀(jì)。

第69頁學(xué)術(shù)復(fù)興時期，是伴隨十一世紀(jì)—--十三世紀(jì)之間工藝和商業(yè)擴(kuò)大，以及營造教堂和建立大學(xué)而出現(xiàn)（十四世紀(jì)末歐洲已經(jīng)有65所大學(xué)）。

如牛津大學(xué)（1168）、劍橋大學(xué)（1209）、巴黎大學(xué)（1253）。西歐教俗兩界為了掠奪東方財產(chǎn)，于十一世紀(jì)末發(fā)動了一場前后八次，歷時近二百年（1069—1270）侵略戰(zhàn)爭，即“十字軍東征”。戰(zhàn)爭增進(jìn)了東西方交往，我國四大發(fā)明傳入歐洲。

三、文藝復(fù)興時期，十五到十六世紀(jì)?！茖W(xué)革命開始。

結(jié)束第70頁造紙術(shù)造紙為我國古代四大發(fā)明之一。早在1800數(shù)年前，造紙術(shù)發(fā)明家蔡倫雖然用樹膚（即樹皮）、麻頭（麻屑）、敞布（破布）、破魚網(wǎng)等為原料制成“蔡侯紙’，于公元1獻(xiàn)給東漢和帝，受到高度贊揚。造紙術(shù)發(fā)明對中國和世界文明進(jìn)步做出了巨大奉獻(xiàn)。

蔡倫第71頁印刷術(shù)活字印刷術(shù)──根據(jù)沈括《夢溪筆談》“卷十八”記載。最早發(fā)明活字印刷術(shù)是我國宋朝人畢升，時間是公元1041─1043年。目前所能看到最早雕版印刷實物，是中國敦煌發(fā)現(xiàn)唐代雕版印刷《金剛經(jīng)》。根據(jù)所注雕版日期確認(rèn)其是公元868年印刷品。專家們認(rèn)為雕版印刷術(shù)誕生年代大概是在公元7世紀(jì)前期唐朝初年。這是世界上最早印刷術(shù)。

第72頁指南針

戰(zhàn)國時代，我國人民運用磁鐵導(dǎo)致了一種指示方向工具，叫“司南”?！八灸稀本褪侵改弦馑?。

司南形狀和目前指南針完全不一樣樣。它是根據(jù)我國古代勺子形狀制成，很象我們目前用湯匙。

第73頁火藥北宋初年，由于生產(chǎn)力發(fā)展，手工業(yè)相稱發(fā)達(dá)，武器制造也不停改善。就在這時候，用火藥做火箭出現(xiàn)了。

據(jù)《宋史》上說，宋太祖開寶三年（公元九七零年），有個馮繼升，向宋朝政府獻(xiàn)上了做火箭措施，宋朝政府還賜了他某些東西，作為獎勵。宋真宗咸平三年（公元一零零零年），有個唐福，又向宋朝政府獻(xiàn)火箭。

返回第74頁墨子、生平簡介墨翟（公元前468—376），人們尊稱墨子。他是戰(zhàn)國初年魯國人，大概生于公元前468年，死于公元前376年。墨子出身于下層，少年時代曾經(jīng)“學(xué)儒者之業(yè)，受孔子之術(shù)”，后來認(rèn)為儒家禮過于煩擾，厚葬揮霍財物，使百姓貧困，而長時間服喪也有傷身體，阻礙生計。因此撇棄儒學(xué)，并進(jìn)而創(chuàng)立了墨家學(xué)說，成了儒家反對派。他有弟子三百人，結(jié)成有組織有紀(jì)律墨家學(xué)派團(tuán)體。第75頁老子老子姓李，名耳，字伯陽，一說即老聃。聽說為春秋末期楚國苦縣（今河南鹿邑）人.道家學(xué)派始祖，是中國，也是全世界最早具有樸素辯證法思想偉大哲學(xué)家。第76頁莊子（約前369—前286）戰(zhàn)國時哲學(xué)家，道家學(xué)派重要代表人物。名周，宋國蒙（今河南商丘東北）人。曾做過蒙地方漆園吏。與梁惠王、齊宣王同步。繼承發(fā)揮老子思想，以“道”為世界本原，認(rèn)為道“自本自根，未有天地，自古以固存；神鬼神帝，生天生地”，無為無形，可得而不可見。又認(rèn)為萬物無時不變化推移，原因在于其內(nèi)部有兩種力量互相作用。但又認(rèn)為，事物之間本質(zhì)上無差異。規(guī)定人們安時處順，逍遙自得，順應(yīng)世俗，隨遇而安。為文汪洋恣肆，想象豐富，善用寓言，富有濃厚文學(xué)氣息和浪漫主義色彩，頗有藝術(shù)價值。著作有《莊子》（其中外、雜篇為其后學(xué)所作）。第77頁荀子（約前3-前238年）名況，又稱荀卿，漢朝時避漢宣帝諱，曾被稱為孫卿。趙國人，戰(zhàn)國后期思想家，在儒學(xué)分化中，代表革命新勢力。第78頁王充字仲任,會稽上虞(今浙江上虞)人。東漢著名唯物主義思想家和無神論者。出身在一種以“農(nóng)桑賈販”為業(yè)“細(xì)族孤門”家庭。他“居貧而志不倦”,致力于寫作，著有《饑俗》、《政務(wù)》、《論衡》、《養(yǎng)性》等，但保留下來只有今本《論衡》一書。他根據(jù)客觀事物真實狀況和當(dāng)時自然科學(xué)研究成果，否認(rèn)了天故意志，批判了封建統(tǒng)治階級宣揚“天人合一”欺騙性。他還抨擊了“人死為鬼，有知，能害人”迷信邪說，表達(dá)了自己大無畏唯物主義精神。墓第79頁王夫之字而農(nóng)，號姜齋，湖南衡陽人。晚年隱居于衡陽石船山，故后人稱船山先生。在哲學(xué)上，對中國古代哲學(xué)作了總結(jié)，把中國老式樸素辯證法和唯物論，推向新高度。故居第80頁張衡我國東漢時期偉大科學(xué)家、文學(xué)家。張衡對中國古代天文學(xué)、地震學(xué)和機械力學(xué)作出了杰出奉獻(xiàn).傳說他還制造過指南車、記里鼓車等，因其機械制造水平很高，被尊稱為“木圣”。第81頁刻漏從一種漏壺流出水，流入一種直柱形容器，箭在其中便逐漸上浮。只要流注均勻，箭刻便可均勻上升，計時易于精確，為了得到均勻水流，自東漢起就采用復(fù)式漏壺：從一種漏壺向第二個漏壺注水，重疊使用二級以至六級，最終漏壺才把水注入放置浮箭壺。返回第82頁觀星臺我國現(xiàn)存最古老天文臺，是世界上著名天文科學(xué)建筑物。觀星臺由臺身與石圭、表槽構(gòu)成。臺身上小下大，形似覆斗。臺面呈方形，用水磨磚砌造。臺高9.46米，連臺頂小屋通高12.62米。臺下邊寬16米多，上邊約為下邊之半。臺頂兩端小屋中間，由臺底到臺頂，有凹槽“高表”。在凹槽正北是三十六塊青石平鋪石圭（俗稱量天尺）。石圭通長31.19米。觀星臺建立反應(yīng)了當(dāng)時我國天文科學(xué)巨大成就。測影臺又名“周公測景臺”。臺用青石制作，分臺座和石柱兩部分：臺座上大下小，呈梯形錐體，四邊稍有偏斜，各邊寬窄不等。石柱為表，臺座為圭返回第83頁日晷“日晷”是運用日影位置變化，計量時間一種儀器，它是由圭演出變而來。我國老式日晷是赤道式，晷面一般為石質(zhì)，晷面和地球面（也是天球赤道面）平行，晷面中心立一根垂直于晷面銅制指針，這個指針，同地球自轉(zhuǎn)軸方向是平行，晷西邊緣刻有子、丑、寅、卯等等十二個時辰，每年春分后來，看盤上面針影，秋分后來看盤下面針影，太陽繞日晷運動，使針影投射向晷面，晷面上指示地方時刻就是真合法地太陽時刻。返回第84頁渾天儀張衡不不過渾天論完畢者，并且還根據(jù)此種理論和實際天象觀測知識，于公元１１７年在洛陽研制成功了觀測天象新型儀器——渾天儀。這是世界上第一臺用水力推進(jìn)大型天文儀器。

返回第85頁趙州橋趙州橋最大科學(xué)奉獻(xiàn)，則在于它“敞肩拱”發(fā)明。在大拱兩肩，砌了四個并列小孔，既增大流水通道，節(jié)省石料，減輕橋身重量，又利于小拱對大拱被動壓力，增強了橋身穩(wěn)定性。這就有力地保證了安濟(jì)橋在１４００數(shù)年歷史中，經(jīng)受住無多次洪水沖擊，８次大地震搖撼，以及車輛重壓，至今仍巍然挺立在河之上。又名安濟(jì)橋，坐落在石家莊東南約四十多公里趙縣城皎河之上，建于隋代大業(yè)元年至十一年,由匠師李春監(jiān)造。它以最古老石拱橋獨領(lǐng)風(fēng)騷，是中國現(xiàn)存最著名一座古代石拱橋。第86頁水運儀象臺水運儀象臺是我國古代一種大型天文儀器，由宋朝天文學(xué)家蘇頌等人創(chuàng)立。它是集觀測天象渾儀、演示天象渾象、計量時間漏刻和匯報時刻機械裝置于一體綜合性觀測儀器，實際上是一座小型天文臺。整個水運儀象臺高12米，寬7米，共分3層，這臺儀器制造水平堪稱一絕，充足體現(xiàn)了我國古代人民聰穎才智和富于發(fā)明精神第87頁應(yīng)縣木塔中國古代所建木塔數(shù)以千計，然而僅應(yīng)縣木塔保存至今，它也是目前世界上最高，最古老木構(gòu)建筑，被譽為“天下第一塔”。返回第88頁龍骨水車亦稱“翻車”、“踏車”、“水車”，省稱“龍骨”。一種用于排水澆灌機械。其構(gòu)造是以木板為槽，尾部浸入水流中。另一端有小輪軸，固定于堤岸木架上。用時踩動拐木，使大輪軸轉(zhuǎn)動，帶動槽內(nèi)板葉刮水上行，傾灌于地勢較高田中。后世又有運用流水作動力水轉(zhuǎn)龍骨車，運用牛拉使齒輪轉(zhuǎn)動牛拉翻車。以及運用風(fēng)力轉(zhuǎn)動風(fēng)轉(zhuǎn)翻車。廣東等地用手搖較輕便，施于田間水溝，稱“手搖拔車”。返回第89頁候風(fēng)地動儀公元132年，我國著名科學(xué)家張衡發(fā)明了最早地震儀，稱為候風(fēng)地動儀。它有八個方位，每個方位上均有一條口含銅珠龍，在每條龍下方均有一只蟾蜍與其對應(yīng)。任何一方如有地震發(fā)生，該方向龍口所含銅珠即落人蟾蜍口中，由此便可測出發(fā)生地震方向。當(dāng)時運用這架儀器成功地測報了西部地區(qū)發(fā)生一次地震，引起全國重視。這比起西方國家用儀器記錄地震歷史早一千數(shù)年。返回第90頁汲水陶罐

返回第91頁「寶船」實際尺寸大小至今仍十分有爭議,根據(jù)文獻(xiàn)所載船長為44.4丈,寬為18丈;但其和現(xiàn)代度量衡之間換算關(guān)系卻眾說紛紜.有專家根據(jù)在南京出土一段舵桿長度來推算,又假設(shè)其為「沙船」(平底船)型式,認(rèn)為「鄭和寶船」船長44丈4呎應(yīng)合125.65公尺,寬18丈應(yīng)合50.94公尺;再依此尺寸推算其吃水為8公尺,排水量約為15,000噸,載重為7,000噸.

鄭和寶船返回第92頁竹蜻蜓和風(fēng)箏

中國風(fēng)箏有悠久歷史，聽說漢朝大將韓信曾運用風(fēng)箏進(jìn)行測量。梁武帝時曾運用風(fēng)箏傳信，但未成功。南北朝有人背著風(fēng)箏從高處跳下而沒有跌死。唐朝張丕被圍困時曾運用風(fēng)箏傳信求救兵，獲得了成功。這些闡明，中國風(fēng)箏歷史至少有數(shù)年了。

返回第93頁古樂器之一灰陶塤：商代安陽殷墟婦好墓出土

塤是我國最早吹奏樂器之一，這種塤以出自安陽殷墟陶塤為藍(lán)本。古書曾記：“伏羲氏灼土為塤”，闡明這種陶土燒制樂器出目前三皇五帝那遙遠(yuǎn)年代。這里簡介塤呈倒置螺形，頂端有一圓形吹口，為五音孔塤，這種中國特有閉口氣振樂器，保留了一種古老音響世界，引導(dǎo)人們走入一種蒼茫悲愴意境之中。第94頁古樂器之二木瑟：春秋固始縣侯古堆出土瑟是古史記載中原始絲弦樂器之一，它有二十五根弦，是根據(jù)信陽長臺關(guān)出土瑟復(fù)制而成。早在上古時期就流傳著許多擅長鼓瑟吹笙音樂家，孔子從衛(wèi)國師襄學(xué)琴，鄭國師文如癡如醉膜拜瑟前，魏師曠，伯牙與鐘子期，高山流水遇知音故事更是千古流傳。古人言：“伏羲作瑟、伏羲作琴”伏羲是中華民族始祖，也是一位造樂之神?！斑线下锅Q，食野之蘋，我有嘉賓，鼓瑟吹笙。”今日賓朋滿座，琴瑟樂聲，如流水，如鳳鳴，如南風(fēng)，如月行，引我們走進(jìn)大自然深深芬芳里。

第95頁簫河南出土上古排簫，有骨質(zhì)、石質(zhì)、竹質(zhì)三種。淅川下寺楚墓出土石排簫，以整塊石料制成十三個長短不等編管，管壁厚度只有一毫米。這種精確音律排列與令人嘆為觀止作工，證明了二千數(shù)年前中國古樂高超藝術(shù)水平。石排簫：春秋淅川下寺楚墓出土“簫韶九成，鳳凰來儀”第96頁鼓虎座木鼓：戰(zhàn)國信陽長臺關(guān)出土黃帝是鼓發(fā)明者。傳說黃帝在與蚩尤作戰(zhàn)時，80面夔鼓齊鳴，聲震千里，使蚩尤聞聲喪膽。此鼓根據(jù)長臺關(guān)一號墓出土木鼓復(fù)制。鼓座為兩只對尾伏虎，其通體繪黃、紅、褐相間鱗紋與卷云紋，與虎背連結(jié)鳳足鼓架上，是一桐木制成黑紅色云紋大鼓。第97頁編鐘“八音之中，金石為先，”編鐘是先奏時期宮廷樂器，它也是古代帝王權(quán)力象征。王孫誥編鐘共26枚角鐘，是目前我國出土春秋時期數(shù)量最多、規(guī)模最大、音域最廣、音色最佳、制作最精，富有穿透力音色，氣勢磅礴輝煌鐘聲，將我們帶入二千五百年前楚王神秘廟堂之上。王孫誥編鐘春秋淅川下寺楚墓出土返回第98頁天壇回音壁北京天壇回音壁由于內(nèi)側(cè)墻面平整光潔，使外來音響沿內(nèi)孤傳遞，久久回蕩。如站在壁前輕輕哼唱，和聲隨之而起，深沉婉轉(zhuǎn)，娓娓動聽；如放聲喚之，則回聲四起，洪亮粗獷，縈繞耳畔，蕩人心懷。皇穹宇第99頁三音石

第100頁?dān)L鶯塔地處永濟(jì)縣城西北12公里西廂村，始建于唐代武則天時(公元689-7)著名《西廂記》故事就發(fā)生在這里。普濟(jì)寺內(nèi)有山門、佛洞、天雪殿、塔院等建筑。塔院后西廂別院相傳是《西廂記》中老夫人與鶯鶯居住地方。塔院內(nèi)有“舍利塔”一座，塔身13層，高約50米。《西廂記》問世后，人們把這座古塔叫做“鶯鶯塔”。該塔系古人根據(jù)回音聲學(xué)原理建造，人立塔側(cè)擊石，便可聽到“呱呱”蛙叫聲，被稱為中國奇塔之一。第101頁?dān)L鶯塔1、塔內(nèi)是中空，站在塔中層聽上面人說話，由于聲學(xué)反射效應(yīng)，聲音仿佛從下面?zhèn)鱽恚?、塔檐上復(fù)雜構(gòu)造有反射作用；3、墻壁反射。而天壇回音壁重要是通過墻壁反射。因此在塔四面擊石拍手，均可聽到清晰旺音回聲；伴隨位置變換，這蛙音回聲也可以發(fā)生從空中或地面?zhèn)鱽碜兓?。?02頁河南蛤蟆塔該塔外形作唐塔，內(nèi)部構(gòu)造承襲宋塔建塔措施，融合了唐宋密檐式塔和樓閣式藝術(shù)特點和構(gòu)造措施，是比較特殊塔形。寶輪寺塔風(fēng)格典雅，構(gòu)造堅實，雖然歷經(jīng)16次地震，其中4次破壞性地震，塔身仍基本完好。游人立于塔四面數(shù)丈，叩石、擊掌，會聽到“呱呱呱”類似蛤蟆拍叫聲。叩石或擊掌越響、越快，這種哈蟆中聲音也越逼真、越響亮，因此群眾俗稱“蛤蟆塔”。

第103頁四川潼南縣大佛寺石琴潼南縣大佛寺石琴位于涪江岸邊，有三十六級石梯，似一把巨大石琴，每個階梯，如同一根琴弦，只要把腳踏上石磴，拾級而上，腳下便會響起美妙悅耳琴聲，故又稱“石磴琴聲”。返回第104頁都江堰都江堰位于四川成都平原西部岷江上，建于公元三世紀(jì)，是中國戰(zhàn)國時期秦國蜀郡太守李冰及其子率眾修建一座大型水利工程，是全世界至今為止，年代最久、唯一留存、以無壩引水為特性宏大水利工程。２２００數(shù)年來，至今仍發(fā)揮巨大效益，李冰治水，功在現(xiàn)代，利在千秋，不愧為文明世界偉大杰作，造福人民偉大水利工程。返回第105頁小制作:自制孔明燈（１）用薄紙剪成如圖所示規(guī)格紙片.將第一張紙片一邊與第二張一邊粘在一起,再將第三張,第四張......依次同樣粘上去,直到拼成一種兩端漏空,直徑約60厘米球狀物.再剪一張圓形薄紙片,把上面圓空口糊住.待干后,把氣球吹脹,找一條薄而窄竹條,彎成與下面洞口同樣大小竹圈,在竹圈內(nèi)交叉兩根互相垂直細(xì)鐵絲,并系牢在在竹圈上,再把竹圈粘牢在下面洞紙邊上,糊成氣球不能漏氣.趣味物理注意安全第106頁（２）把酒精棉球點燃扎在鐵絲中心,等氣球內(nèi)部空氣燒熱后,氣球就會由平地直升天空.如圖所示.（３）這是由于氣球內(nèi)部空氣受熱膨脹，向外跑了一部分，使氣球受到空氣浮力不小于氣球（包括氣球內(nèi)部熱空氣）重量，這樣氣球就會上升．第107頁走馬燈中國也很早就運用熱力作為動力,目前中國民間很流行走馬燈,就是在八百數(shù)年前發(fā)明。走馬燈雖然是一種玩具式燈,但它原理和近代燃?xì)廨啓C是同樣,而燃?xì)廨啓C是近十幾年才研制成功,在歐洲,1550年有過一種雛型燃?xì)廨啓C記載,但也比中國發(fā)明走馬燈要遲四百數(shù)年。返回第108頁神火飛鴉“神火飛鴉”，這是用竹蔑扎成“烏鴉”，它內(nèi)部裝滿火藥，發(fā)射后來，能飛一百多丈遠(yuǎn)才落地。就在這時候，裝在“烏鴉”背上跟起火相連藥線也燒著了，引起“烏鴉”內(nèi)部火藥爆炸，一時烈火熊熊，在陸地上可以燒敵人軍營，在水面上可以燒敵人船只。第109頁火龍出水火龍出水是一種用于水戰(zhàn)兩級火箭。“火龍”有龍身、龍頭、龍尾，龍身為約1.6米長薄竹筒制成，前邊裝一種木制龍頭，后邊裝一種木制龍尾。體內(nèi)裝有神機火箭數(shù)枚，引線所有扭結(jié)一起，從龍頭下孔中引出。龍身下前后共裝4個火箭筒。前后兩組火箭引線各將其引線扭結(jié)在一起。前面火箭藥筒底部和龍頭引出第110頁震天雷炮在元、明時期，中國古人深入發(fā)明了“飛空擊賊震天雷炮”。這是一種雛形飛彈，在《武備志》中相有關(guān)它詳細(xì)記載。“飛空擊賊震天雷炮”是一根裝有火藥圓筒，運用火藥做推進(jìn)器（“送藥”）。戰(zhàn)斗時，點燃送藥，飛彈便直飛向敵營，當(dāng)發(fā)藥燃燒完后，圓筒中火藥便在敵營中燃燒、爆炸。返回第111頁指南魚北宋初年，曾公亮主編《武經(jīng)總要》（約成書于1044年）中簡介了一種“指南魚”?！棒~法用薄針葉剪裁，長二寸闊五分，首尾銳如魚形，置炭火中燒之，候通赤，以鐵鈐（鉗）鈐魚首出火，以尾對正子位，蘸水盆中，沒尾數(shù)分則止，以密器收之?！睆默F(xiàn)代科學(xué)觀點來看，這是一種磁化過程。薄針葉應(yīng)是一種碳鋼，把魚燒紅至居里點以上后,讓它在地磁場中急速冷卻,使其產(chǎn)生相變,以獲得剩磁性。第112頁指南龜元代《事林廣記》中記載有木刻指南魚和木刻指南龜。木魚、木龜都只有拇指大，腹開一竅，嵌入天然磁石，然后用蠟封住。木魚沒入水中即可指南；木龜則是采用有固定支點裝置，于其腹部下方挖一小穴，安放在竹釘子上，可以自由旋轉(zhuǎn)，旋定后來也會指南第113頁司南最早出現(xiàn)指南工叫司南,戢國時已普遍使用。它是運用天然磁石揣摩而成,樣子像一只勺,重心位于底部正中,底盤光滑,四面刻二十四向,使用時把長勺放在底盤上,用手輕撥,使它轉(zhuǎn)動,停下后長柄就指向南方。第114頁羅盤這是宋朝時期出現(xiàn)羅盤針，它是將磁針裝在有方位標(biāo)識羅盤上制成。羅盤針運用于航海，使航海精確性和可靠性大大提高。返回第115頁透光鏡

銅鏡是古人照面容用器物。這件西漢透光鏡卻具有特殊效應(yīng)。它