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2020年河北教师资格物理学科之谈谈牛顿前面的那些巨人们

来源:河北教师资格考试网   时间:2020-07-15 16:33:04

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伟大的物理学家、数学家牛顿曾说过:“如果说我看得远,那是因为我站在巨人们的肩上”,这并不是什么谦虚之词,它真实反映了物理学不断向前发展的艰辛过程,任何一个物理规律、定理都不是一蹴而就的,牛顿不可能因为一个苹果砸到脑袋上就发现了万有引力定律,今天就让我们谈一谈牛顿前面的那些巨人们。

首先,我们从大约1900年前,也就是公元100年说起,这一年,有个叫克罗狄斯·托勒密,就是大家都熟知的托勒密,相传他生于埃及的一个希腊化城市赫勒热斯蒂克,他是那个时代的佼佼者:罗马帝国统治下的著名的天文学家、地理学家、占星学家和光学家。托勒密是“地心说”的集大成者,他认为地球居于宇宙的中心,日、月、行星和恒星围绕着它运行。

直到1513年,艺复兴时期的波兰天文学家、数学家、教会法博士、神父哥白尼,在其40岁时提出了日心说,否定了教会的权威,改变了人类对自然对自身的看法。当时罗马天主教廷认为他的日心说违反《圣经》,哥白尼仍坚信日心说,并认为日心说与其并无矛盾,并经过长年的观察和计算完成他的伟大著作《天体运行论》。1533年,60岁的哥白尼在罗马做了一系列的讲演,可直到他临近古稀之年才终于决定将它出版。1543年5月24日哥白尼去世的那一天才收到出版商寄来的一部他写的书。

当时间轴来到了17世纪初即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球表面图。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。伽利略是近代物理开始进入快速发展的奠基人,他把逻辑推理和实验紧密联系在一起,被称为“近代力学之父”、“现代科学之父”。

伽利略在学术上建树颇丰。1590年,伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名试验,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2000年之久的错误结论。但是伽利略在比萨斜塔做试验的说法后来被严谨的考证否定了。尽管如此,来自世界各地的人们都要前往参观,他们把这座古塔看做伽利略的纪念碑。伽利略为了研究自由落体运动的特点,利用斜面加上合理外推的方法,得到了落体运动实际上是一种匀变速直线运动,同时也是他引入了加速度、速度、瞬时速度的概念。伽利略设计的理想现象斜面实验,推翻了亚里士多德的观点,为牛顿第一定律的提出奠定了坚实的基础。

第谷·布拉赫曾提出一种介于地心说和日心说之间的宇宙结构体系,十七世纪初传入我国后曾一度被接受。第谷所做的观测精度之高,是他同时代的人望尘莫及的。第谷编制的一部恒星表相当准确,至今仍然有价值。

第谷于1601年去世,没赶上伽利略发明望远镜的好时代,但这也不妨碍第谷长为以为伟大的天文学家,实际上第谷是最后一位也是最伟大的一位用肉眼观测的天文学家。1599年开普勒来到第谷身边以后,师徒俩朝夕相处,形影不离,结成了忘年交。第谷不但把才华出众的开普勒推荐给国王,而且把自己几十年辛勤工作积累下来的观测资料和手稿,全部交给开普勒使用。开普勒根据第谷的资料发现了行星运动的三大定律,分别是轨道定律、面积定律和周期定律。这三大定律最终使他赢得了“天空立法者”的美名。同时他对光学、数学也做出了重要的贡献,他是现代实验光学的奠基人。

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