力學中的物理學史

1．在對待「力與運動的關係」問題上，亞里士多德錯誤的認為「維持物體運動需要力」。17世紀，義大利物理學伽利略通過理想斜面實驗法指出：在水平面上運動的物體若沒有摩擦，將保持這個速度一直運動下去，提出了慣性的概念；同時代的法國物理學家笛卡兒也指出：如果沒有其它原因，運動物體將繼續以同速度沿著一條直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向。

2．1638年，義大利物理學家伽利略在《兩種新科學的對話》中用科學推理論證重物體不會比輕物體下落得快；他研究自由落體運動程序如下：

提出假說：自由落體運動是一種對時間均勻變化的最簡單的變速運動；

數學推理：由初速度為零、末速度為v的勻變速運動平均速度和得出；再應用從上式中消去v，導出。

實驗驗證：由於自由落體下落的時間太短，直接驗證有困難，伽利略用銅球在阻力很小的斜面上滾下，上百次實驗表明：；換用不同質量的小球沿同一斜面運動，位移與時間平方的比值不變，說明不同質量的小球沿同一斜面做勻變速直線運動的情況相同；不斷增大斜面傾角，重複上述實驗，得出該比值隨斜面傾角的增大而增大，說明小球做勻變速運動的加速度隨斜面傾角的增大而變大。

合理外推：把結論外推到斜面傾角為90°的情況，小球的運動便成為自由落體，伽利略認為這時小球仍保持勻變速運動。（外推得出的結論不一定都正確，還需經過實驗驗證）

伽利略對自由落體的研究，開創了物理學研究的規範方法步驟，這是伽利略在物理學上的最重要的貢獻。

3．伽利略的主要貢獻：提出了加速度、平均速度、瞬時速度等描述運動的基本概念；巧妙地運用科學的推理，給出了勻變速運動的定義，最早研究「勻加速直線運動」，導出S正比於t2並給以實驗檢驗，論證「重物體不會比輕物體下落得快」，通過斜面實驗外推研究自由落體運動，推斷並檢驗得出，自由落體是勻加速運動，且加速度都一樣，即無論物體輕重如何，其自由下落的快慢是相同的；利用著名的「斜面理想實驗」得出「在水平面上運動的物體若沒有摩擦，將保持這個速度一直運動下去即維持物體運動不需要力」的結論；發明了空氣溫度計；理論上驗證了落體運動、拋體運動的規律；還製成了第一架觀察天體的望遠鏡；第一次把「實驗」引入對物理的研究，開闊了人們的眼界，打開了人們的新思路；發現了「擺的等時性」等。

4．人們根據日常的觀察和經驗，提出「地心說」，古希臘科學家托勒密是代表；而波蘭天文學家哥白尼提出了「日心說」，大膽反駁地心說。1609年到1619年，德國天文學家開普勒根據丹麥天文學家第谷對行星觀測記錄提出關於天體運動的三個定律，即開普勒定律，為牛頓發現萬有引力定律的奠定了基礎。牛頓於1687年正式發表萬有引力定律；1798年英國物理學家卡文迪許巧妙的利用扭秤裝置（體現放大和轉換的思想）比較準確地測出了引力常量；並在此基礎上測出了地球的平均密度，驗證了萬有引力定律。1846年，英國劍橋大學學生亞當斯和法國天文學家勒維烈應用萬有引力定律，計算並觀測到海王星；美國天文學家湯苞用同樣的計算方法發現冥王星，充分證明了萬有引力定律的正確性；英國天文學家哈雷根據萬有引力定律計算了一顆著名彗星的軌道並正確預言了它的回歸。

5．1660年英國物理學家胡克對發現胡克定律，認為只有在一定的條件下，彈簧的彈力才與彈簧的形變數成正比。他還提出了關於「太陽對行星的吸引力與行星到太陽的距離的平方成反比」的猜想。

6．1683年，英國物理學家牛頓在《自然哲學的數學原理》著作中提出了三條運動定律。牛頓的主要貢獻是他作為動力學的奠基人，總結和發展前人的發現得出牛頓運動定律和萬有引力定律，奠定了以牛頓定律為基礎的經典力學。另外牛頓還發現了光的色散原理；創立了微積分、發明了二項式定理；研究光的本性並發明了反射式望遠鏡。

7．17世紀荷蘭物理學家惠更斯確定了單擺的周期公式。周期是2s的單擺叫秒擺。

8．奧地利物理學家多普勒（1803-1853）首先發現由於波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率發生變化的現象——多普勒效應。（相互接近，f增大；相互遠離，f減少）

9．20世紀初建立的量子力學和愛因斯坦提出的狹義相對論表明經典力學不適用於微觀粒子和高速運動物體。

10．俄國科學家齊奧爾科夫斯基被稱為近代火箭之父，他首先提出了多級火箭和慣性導航的概念。

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