经典力学的建立课件.ppt

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1、经典力学的建立和发展运动定律的建立万有引力定律的发现牛顿和他的<<原理>>分析力学的发展16世纪，伽利略首先对动力学进行了系统研究。他首创科学实验方法，探索力和运动的普遍规律，发展了足以描述质点加速运动的数学理论。后来，牛顿总结、阐明和推广了伽利略的动力学原理，在前人研究成果的基础上建立了著名的牛顿运动定律。1687年，他在他的名著《自然哲学的数学原理》中，总结了当时所了解到的力学规律，奠定了经典力学理论体系的基础。牛顿之后，历经半个多世纪的争论，人们建立了三大守恒定律。后又经高斯、拉普拉斯、拉格朗日、哈密顿等人几十年的努力，创建了分析力学，对力学

2、的研究提供了一种崭新的方法。它不仅使经典力学上升到一个更新的高度，而且对后来物理学的发展起到了举足轻重的作用。一.运动定律的建立(一)伽利略的运动理论经典力学是在众多科学家取得的成果基础上，由牛顿集大成而建立的。它首先从推翻托勒玫的地心说和批判亚里士多德的一些错误力学观点上拉开序幕的。15、16世纪，由于地理大发现，促进航海事业急速发展。航海需要精确测定船位，这又推动了天文学的发展。随着天文观察资料的积累，人们提出了托勒玫体系无法回答的新问题。波兰的天文学家哥白尼对天象进行了长期的观测，发现了一些问题，打算修订天文学。为了修订天文学，他读了大量古希

3、腊的哲学著作，希望从中了解古代人们研究天体运动的各种各样的观点，在古人朴素的日心地动观点启发下，他开始考虑地球的运动问题，终于写出了划时代的科学巨著《天体运行论》。在《天体运行论》一书中，哥白尼提出了日心说。哥白尼（公元1473～1543年）出生在波兰托伦城的一个商人家里。他十岁的父亲就去世了。后来靠学识渊博的舅父抚养大。受舅父的影响，他从小酷爱自然科学知识。1491年他进克拉科夫大学和意大利的大学学习。1503年回到波兰。他在工作之余，倾心于天文学的观察、计算和研究，三十年如一日，终于完成了科学巨著《天体运行论》。哥白尼的日心说彻底动摇了中世纪宗

4、教世界观的基础，把科学从神学和经院哲学中解放了出来，导致了自然科学的变革。伽利略的运动理论是经典力学的开创性工作。运动的描述和分类定义了匀速运动；给出了匀加速运动的定义伽利略（公元1564～1642年）是意大利天文学家、哲学家、数学家和物理学家。17岁时，他进入比萨大学学医，同时钻研数学和物理学。伽利略在25岁时被比萨大学聘为数学教授。两年后，伽利略因为著名的比萨斜塔实验，触怒了教会，失去这份工作。伽利略离开比萨大学后，于1592年去威尼斯的帕多瓦大学任教，一直到1610年。1616年开始，伽利略开始受到罗马宗教裁判所长达二十多年的残酷迫害。164

5、2年1月8日，凌晨4时离开了人世，享年78岁。亚里士多德的"重物比轻物下落得快，力是维持物体运动的原因"等观点，一直被人们深信不疑。一直到1586年比利时的力学家西蒙·斯台文在他的著作中对这些结论提出了异议。后来伽利略也研究落体问题，他首先从逻辑推理上批驳了亚里士多德的观点。伽利略又通过著名的斜面实验，得出了物体在真空中做自由落体运动时，下落的快慢都一样。在这个实验中，伽利略提出了加速度的概念。2自由落体定律在比萨大学任教时期，伽利略就已经开始研究自由落体问题。1604年，在致萨皮（F.P.Sarpi）的信中，他明确地得到了在相等的时间间隔内物体下

6、落的距离呈从1开始的奇数序列的规律。直到1638年，他才在《两门新科学》中系统地论述了这一研究结果。ABE匀加速运动图示伽利略用图解法求去了从静止开始的匀加速运动的距离和时间的关系。伽利略是日心论者，为了解释为什么人在地球上住，却感觉不到地球在动的问题，他提出了力学相对性原理。即在惯性系中做任何力学实验都无法测定惯性系运动的速度。伽利略的这些工作为经典力学的形成打下了基础。伽利略设计了将两个光滑斜面对接起来的理想实验，推理出物体运动并不需要外力维持的结论。3惯性原理5相对性原理4抛体运动轨迹伽利略在《两门新科学》中详细研究了抛射体的运动，他指出：假

7、设物体以某一水平速度抛出，这时物体将同时参与一个匀速的水平运动和一个匀加速的下落运动。他假定这两个运动既不彼此影响、干扰，也不互相妨碍。这就是运动的独立进行原理。伽利略对物理规律的论证过程是：一般观察--假说--数学分析、推论--实验验证，这种论证思想方法为后人揭开物理学的各种规律提供了范例。6伽利略的研究方法（二）关于碰撞的研究1笛卡儿的运动理论近代科学的始祖——笛卡儿（Descartes）,生于法国土伦省，西方近代资产阶级哲学奠基人之一。他的哲学与数学思想对历史的影响是深远的。人们在他的墓碑上刻下了这样一句话：“笛卡儿，欧洲文艺复兴以来，第一个

8、为人类争取并保证理性权利的人。”笛卡儿认为宇宙中无论天上还是地上，到处充满着的物质和运动，他将运动定义为位移运动（即力学运