中國(guó)古代科技史3.ppt

1、第三章 物理學(xué),3.1 中國(guó)古代的力學(xué)知識(shí) 1）杠桿原理： 秤是杠桿原理的典型應(yīng)用。長(zhǎng)沙戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的古墓中出土一種 等臂秤，不等臂秤可能早在春秋時(shí)期就已經(jīng)使用了。 墨經(jīng)一書(shū)記述了秤的杠桿原理?！昂?，加重于一旁，必垂； 權(quán)重不相若也相衡，則本短標(biāo)長(zhǎng)；兩加焉，重相若，則標(biāo)必下?！?支點(diǎn)到重物的距離稱為本，支點(diǎn)到權(quán)一端的距離稱為標(biāo)。,桔槔：取水工具，春秋戰(zhàn)國(guó)已普遍使用 轆轤：起源于商末。,2）重心與平衡 古代，人們已認(rèn)識(shí)到保持平衡與重心相關(guān)。 西周時(shí)工匠制造了一種欹（傾斜）器，“虛則欹，中則正， 滿則覆“，因?yàn)樗闹匦臅?huì)隨水的多少而發(fā)生變化。 據(jù)說(shuō)孔子帶弟子參觀之后說(shuō)：吁！惡有滿而不覆者哉！ 3）力的

2、概念 墨子：力，形之所以?shī)^也。用現(xiàn)代的話說(shuō)，就是：力是改變 事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。 力學(xué)中有一條法則：系統(tǒng)的內(nèi)力對(duì)系統(tǒng)的作用為零 韓非子說(shuō)明了這一現(xiàn)象：“有烏獲之勁，而不得人助， 不能自舉?！埃瑸醌@：秦國(guó)大力士,4）運(yùn)動(dòng)相對(duì)性 尚書(shū)緯：地恒動(dòng)不止，二人不知，譬如人在大舟中， 閉牖而坐，舟行二人不覺(jué)也。“這就是伽利略相對(duì)性原理。 之前1500年就由中國(guó)人提出。 5）浮力 曹沖稱象 懷丙打撈鐵牛：水淺時(shí)把兩只大船裝滿土石，中間架橫梁巨木， 巨木系鐵牛，待水漲時(shí)卸掉船中土石，將鐵牛拉出水面。,3.2中國(guó)古代聲學(xué)知識(shí) 1）振動(dòng)和波 波是由振動(dòng)而產(chǎn)生的，公元1世紀(jì)，東漢王充發(fā)現(xiàn)了聲音在空氣 中的傳播形式和

3、水波是一樣的。“今人操行變氣源近，宜與魚(yú)等 氣應(yīng)而變，宜與水均“ 當(dāng)兩個(gè)物體振動(dòng)頻率相同時(shí)，會(huì)發(fā)生共振。呂氏春秋：聲 比則應(yīng)。 古人不僅發(fā)現(xiàn)了共振現(xiàn)象，而且知道消除共振的方法。 唐朝時(shí)，洛陽(yáng)某寺一僧人房中掛一樂(lè)器磬，經(jīng)常自鳴， 僧人因此驚恐成疾。他的一個(gè)朋友看了之后，拿出鐵銼，在磬 上磨了幾下，磬便不再自鳴了。問(wèn)其原因，朋友說(shuō)：此磬與,寺中鐘聲律和，故擊彼應(yīng)此。 2）弦和管的振動(dòng) 確定弦長(zhǎng)與音調(diào)的關(guān)系，在春秋戰(zhàn)國(guó)之際就已明確。 明代王子朱載堉提出的“十二平均律”到現(xiàn)在還被普遍采用。 春秋戰(zhàn)國(guó)的編鐘，世界奇跡。 編鐘截面是橢圓形的，與西方的圓鐘不同，它的發(fā)聲短，易 衰減，可作為樂(lè)器使用。而圓鐘聲

4、音悠揚(yáng)長(zhǎng)久，連續(xù)敲打會(huì) 相互干擾。 編鐘還有一個(gè)特點(diǎn)：一鐘雙音。在正中敲發(fā)出一個(gè)樂(lè)音，在 旁邊敲又發(fā)出一個(gè)樂(lè)音。,5)噴水魚(yú)洗 震盆有雙耳，大小如臉盆，盆底繪有四條魚(yú)， 魚(yú)與魚(yú)間刻有四條清晰的易經(jīng)河圖拋物線。 只要在盆內(nèi)加一半水，然后用手輕摩雙耳， 盆中剎那間就會(huì)波浪翻滾，洶涌澎湃，然后涌出 四股二尺許高的噴泉 唐宋期間發(fā)明。,另外，北京天壇的回音壁，也是對(duì)聲學(xué)知識(shí)的精彩應(yīng)用,3.3中國(guó)古代的磁學(xué)知識(shí) 1）指南針 四大發(fā)明之一，在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期已經(jīng)出現(xiàn)了，最初叫“司南”,但由于 其極性不容易找準(zhǔn)，未能得到廣泛的應(yīng)用，后來(lái)出現(xiàn)指南魚(yú)， 用于軍事。宋代則發(fā)展成為指南針。夢(mèng)溪筆談?shì)d：“方家以 磁石磨針?shù)h，

5、則能指南”，說(shuō)明了指南針的做法：用磁石磁化鋼 針。指南針與方位盤(pán)相結(jié)合形成羅盤(pán)，這是指南針發(fā)展史上的 一大進(jìn)步。 指南針大約在公元12世紀(jì)末傳入歐洲。,3.4 中國(guó)古代的光學(xué)成就 1）光的直線傳播 墨子小孔成像：2500年前，墨子和他的學(xué)生做了世界上第一個(gè) 光學(xué)實(shí)驗(yàn)：小孔成像。在一間黑暗小屋朝陽(yáng)的墻上開(kāi)一個(gè)小孔， 人對(duì)著小孔站在屋外，墻上就出現(xiàn)一個(gè)倒影。墨子解釋說(shuō)：這 是因?yàn)楣獯┻^(guò)小孔如射箭一樣，是直線行進(jìn)的。墨子還利用光 的這一特性解釋了物與影的關(guān)系，解開(kāi)了影子自身并不參加運(yùn) 動(dòng)的秘密：影子的運(yùn)動(dòng)只不過(guò)是影子不斷更新的結(jié)果。,2）鏡面成像原理 早在3000年前，我國(guó)就制造了銅鏡，對(duì)光的反射有了深刻 的認(rèn)識(shí)。 公元前4世紀(jì)以前，就已認(rèn)識(shí)到月亮本身并不發(fā)光， 它的光是太陽(yáng)光的反射光。沈括還做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用一個(gè) 彈丸（代表月亮），半面涂粉（代表受光面），這樣，“側(cè)視 之則粉處如鉤，對(duì)視之則正圓”，解釋了月亮的陰晴圓缺。 公元前2世紀(jì)，我國(guó)制成了世界上最早的潛望鏡。漢初淮南 萬(wàn)畢術(shù)記載“取大鏡高懸，置水盆于下，則見(jiàn)四鄰矣?！?沈括還正確表述了凹面鏡成像的原理。一千多年前的晉代的 張華載博物志中記載：“