中国古代物理学史.ppt
- 文档编号:18784067
- 上传时间:2023-11-12
- 格式:PPT
- 页数:112
- 大小:6.73MB
中国古代物理学史.ppt
《中国古代物理学史.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《中国古代物理学史.ppt(112页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
第一篇古代物理学,第一章中国古代物理学,第一节中国古代的自然观(掌握)第二节中国古代物理学知识的积累(知道)第三节中国古代物理学的特点(了解),概况,中国古代对物理知识的认识历史悠久,内容丰富。
自夏、商、西周起,随着手工技术的发展,物理知识开始积累;春秋战国时期科学技术蓬勃发展,中国古代物理学开始形成;秦汉时期,形成一个发展高峰;宋元时期达到鼎盛。
一、元素与原子的观点,第一节中国古代的自然观,1.阴阳学说把自然界和社会上一切对立的现象抽象为阴阳,用来解释天文气象、四季变化、万物兴衰等自然现象及社会现象。
如气候的寒暖,方位的上下、左右、内外,运动状态的躁动和宁静,以及天地、男女、昼夜、君臣、夫妻等。
阳代表积极、进取、刚强、上升、温热、明亮、雄性、太阳等阳性和具有这些特征的事物;阴代表消极、退让、柔弱、下降、寒冷、晦暗、雌性、月亮等阴性和具有这些特征的事物。
问题1:
简述中国古代的“阴阳说”、“五行说”和“元气说”的主要观点。
阴阳学说认为:
自然界的任何事物都包括着阴和阳相互对立的两个方面,而对立的双方又是相互统一的。
阴阳的对立统一运动,是自然界一切事物发生、发展、变化及消亡的根本原因,是自然界一切事物运动变化的固有规律。
正如素问阴阳应象大论所说:
“阴阳者,天地之道也,万物之纲纪,变化之父母,生杀之本始”。
事物的阴阳属性,并不是绝对的,而是相对的。
这种相对性,一方面表现为在一定的条件下,阴和阳之间可以发生相互转化,即阴可以转化为阳,阳也可以转化为阴。
另一方面,体现于事物的无限可分性。
阴阳学说以阴阳的相互作用来解释一切事物变化的原因,而“阴阳有序、整体和谐”是世间的最佳状态,也是事物稳定的基本保证。
周易以阴阳的范畴为基础,说明天地变化及各种现象:
“易有太极,是生两仪;两仪生四象,四象生八卦”易经系辞上。
意思是说:
宇宙的的本原是太极,由太极产生出两仪(即阴阳亦指天地),由阴阳的作用演化出四象(指时间上的春、夏、秋、冬和空间上的东、西、南、北),然后形成了作为原始之物的“八卦”(天、地、山、泽、水、火、风、雷),由八卦再演化出万事万物。
古人用太极图、八卦图形象地阐明了上述思想。
起源于殷周之际的周易对阴阳说作了充分的阐述,而且提出了作为原始之物的“八卦”和万物本原的“太极”。
白纸称为无极,画上一个圆圈,称为无极生太极(宇宙),中间一条曲线将圆圈分成黑白两个部分,称为太极生两仪,中间的曲线表示了阴阳的相互运动和相互转化。
黑白两个半球中各有一个与之颜色相反的小圆圈,称为阴阳子,表示阴中有阳,阳中有阴。
对立的阴阳两极又统一于宇宙之中。
故事:
著名物理学家尼尔斯玻尔曾提出了量子力学中著名的互补原理。
1937年他访问中国时看到中国古老的太极图,了解到中国的阴阳概念,深受震惊。
玻尔充分认识到古代东方智慧与现代西方科学之间深刻的协调性,便一直保持着对中国文化的兴趣。
当他被封为爵士需要设计族徽时,他选择了中国的太极图作为他的盾形纹章的主要图案,并刻上了“对立即互补”的铭文。
四象和阴阳的组合再生八卦:
乾、坤、震、巽、坎、离、艮、兑,为阴,为阳,分别称作阴爻和阳爻,阴爻和阳爻的组合构成四象:
八卦:
周易是以阴、阳为基本单位形成的一种对事物的理论性把握。
阴与阳二单位的不同组合形成八卦,将八卦中任意两卦叠合即形成六十四卦。
每卦有六爻,共组成384爻。
八卦的卦、爻、位之间,有复杂的关系,64卦的卦象变化和爻数就更加复杂,它反映了事物之间错综复杂的相互关系。
八卦与二进制:
若以阴爻表示0,阳爻表示1,则坤卦即为000,乾卦即为111,实际相当于十进制:
0和7。
这种只用0和1表示所有数乃至信息的方法正是现代计算机的理论基础。
故事:
德国数学家莱布尼茨1679年提出“论二进位制”,1701年他将二进位制表寄给在中国的法国传教士白晋,白晋立即看出二进位制与中国伏羲八卦的六爻有关,遂回信并附寄伏羲64卦图。
1703年4月1日,莱布尼茨收到回信和图,4月2日又复信,并将论文送出发表,论文题目是:
“二进位制计算的阐述”,副题是“关于只用0和1,兼论其用处和伏羲所用数字的意义”。
莱布尼茨对中国三千年前的古老文化惊叹钦佩不已,据说他曾要求加入中国国籍,并在德国法兰克福建立了一所中国学院。
除太极之外,同义的宇宙本原概念还有数种,其中以老子的“道”为源的思想是中国古代的最重要的哲学思想。
老子和后继者庄子提出了“道”的概念,认为“道”是宇宙万物的本原。
老子认为,道正是在虚实有无之间、恍恍惚惚之中形成了宇宙的形象,它无色、无声、无形,但浑然一体,包含了一切生命物质的原质,绵绵不绝地创生万物。
这个创生的过程是“道生一,一生二,二生三,三生万物”而其中的“天下万物生于有,有生于无”的哲学猜测与现代宇宙学关于宇宙存在起始点,有生于无的研究结果极为相似。
老子,庄子,2.五行说五行说认为世界万物由金、木、水、火、土五种要素构成,随着这五个要素的盛衰,而使得大自然产生变化,不但影响到人的命运,同时也使宇宙万物循环不已。
五行说的起源早于“太极”和“道”,春秋战国时期,五行说与阴阳说相结合,产生了阴阳五行说,形成了五行相生相克的关系。
宋代以后,五行作为由太极到万物的中间环节,被容纳于宇宙生成体系之中,即宇宙由太极而生,太极生出阴阳,阴阳生出五行,五行相互作用,生出男女及世间万物。
3.原子的观点名家:
代表人物慧施(约前375前318):
“至大无外,谓之大一;至小无内,谓之小一。
”(庄子天下篇)。
儒家:
“语小,天下莫能破焉”(中庸)。
墨家:
“端,体之无厚而最前者也”,“非半弗著斤,则不动,说在端”(墨经经上)。
意思是端无厚,不可再分。
墨家观点的特征是:
对物质可进行分割,但分割到端就不能再分割下去。
类似现在的原子观点。
相反观点:
战国时期公孙龙提出:
“一尺之棰,日取其半,万世不竭”(庄子天下篇)。
二、元气说,中国古代的哲人们期望将世界万物本原归结为一种统一的物质,认为世界应该是由一种连续分布于整个空间的物质所构成,而不像“五形说”是各种元素的组合,也不如原子论那样认为由不连续的、间断的原始物质所组成。
在“道”和“太极”的思想指导下,逐渐形成并发展成为在中国古代自然观中重要的、占主流地位的“元气说”。
“气”的概念远在春秋战国时期就已经出现,老子认为由最高范畴的“道”生出阴阳二气,进而产生万物。
庄子继承和发扬老子的学说,提出“通天下一气”的思想。
战国末期的荀况也指出气是构成万物的基本元素。
1.概述,2.“元气说”的主要思想:
(1)气是充满整个宇宙客观存在的物质,是万物本原东汉时期的王充在论衡中说:
“天地,含气之自然也。
”(论衡谈天),“万物之生,皆禀元气。
”论衡言毒。
王充(27-约97):
东汉时期哲学家和思想家,创立了以气为基础的元气自然论。
主要著作有论衡,共30卷,85篇,涉及力学、声学、光学、热学、电磁学等多方面的知识,是我国古代一部百科全书。
柳宗元在天对中说:
“庞昧革化,惟元气存。
”宋代二程遗书卷五说:
“万物之始,皆气化。
”明代王廷相的雅述上篇说:
“元气之上无物。
”,
(2)气有聚集与离散状态,太虚即气,气无生无灭,庄子知北游明确指出气之聚散与物之生灭的关系,文中说:
“人之生,气之聚也,聚则为生,散则为死”王充在论衡道虚中说:
“人之生,其犹冰也,水凝而为冰,气积而为人。
”“天地不生,故不死;阴阳不生,故不死”。
唐代刘禹锡在天论中说,所谓“无形”,并不是绝对的空无。
“空者,形之希微者也”。
王夫之(16191692,明末清初):
“凡虚空者,气也。
聚则显,显则人谓之有;散则隐,隐则人谓之无。
”张子正蒙注太和。
宋代的张载在正蒙太和中说:
“太虚者,气之体形聚为物,形溃反原”,正蒙乾称:
“太虚不能无气,气不能不聚而为万物,万物不能不散而为太虚”。
张载(1020-1077):
宋代唯物主义者,提出“元气本体论”和物质不灭思想,主要著作有正蒙,张载关于元气与万物变化规律的论述受到国际物理学界的重视,被称为量子场论的古代思想渊源。
(3)气分阴阳,永远处于运动变化之中,阴阳二气的相互作用,构成了天地万物存在与变化的多样性,天地万物变化的实质即气的运动变化。
王充在论衡自然中说“天地合气,万物自生”。
张载正蒙:
“气有阴阳,屈伸相感之无穷”。
王夫之张子正蒙注:
“感者,交相感。
阴感于阳而形乃成,阳感于阴而象乃著”。
西周末年的伯阳父解释地震现象时说:
“夫天地之气,不失其序。
若过其序阳伏而不能出,阴迫而不能蒸,于是有地震。
”(国语周语)就是说:
“天地之气”有一定的秩序。
若是失了秩序,阳气和阴气都不在它们应有的位置,不能有它们应有的运动,这就有地震。
(4)物质不灭思想张载在正蒙太和中说:
“聚亦吾体,散亦吾体。
”指出气聚而成为人之形体,固然是存在的;人死后气散入太空,但它依然是存在的。
元气只有聚散,没有生灭,其本身是永恒存在的。
王夫之在张子正蒙注太和中列举了燃烧、汽化和升华三种物质形态变化的实例,生动的论证了“生非创有,死非消灭”,“聚散变化,而气本体不为之损益。
”的物质不灭思想。
3.元气说的成就和局限元气说把物质性的气作为有形宇宙的终极本原,把天地万物联结成一个有机整体,反映了物质世界的统一性与矛盾性、物质连续性与不连续性的辩证统一,否认了绝对真空的存在。
它把矛盾看作运动变化和发展的原因,并且提出了物质不灭的物理思想。
元气说终究是一种思辩理论,气无法观测,缺乏证实,没有实验、数学等科学方法的配合,长期停留在推测、玄想阶段,这个巨大的理论框架反而束缚了人们,致使中国没有走上诞生近代科学的道路。
李约瑟(1900-1995)认为:
“元气,像现代人心目中以太波或辐射线。
”,何祚庥先生则认为气“与其说是接近于以太,不如说更接近于现代科学所说的场”,“元气学说是现代量子场论的滥觞”。
4.评价,三、宇宙论,1.盖天说“盖天说”是我国古代最早的宇宙结构学说。
这一学说认为天是圆形的,像一把张开的大伞覆盖在地上;地是方形的,像一个棋盘,日月星辰则像爬虫一样过往天空,因此这一学说又被称为“天圆地方说”。
2.浑天说浑天说的代表人物是东汉的张衡,浑天说认为,天和地的关系就像鸡蛋中蛋白和蛋黄的关系一样,地被天包在当中。
浑天说中天的形状,不像盖天说所说的那样是半球形的,而是一个南北短东西长的椭圆球。
大地也是一个球,这个球浮在水上,回旋漂荡,后来又有人认为地球是浮于气上的。
3.宣夜说宣夜说认为宇宙是无限的,宇宙中充满着气体,所有天体都在气体中漂浮运动。
星辰日月的运动规律是由它们各自的特性所决定的,决没有坚硬的天球或是什么本轮、均轮来束缚它们,宣夜说打破了固体天球的观念,这在古代众多的宇宙学说中是非常难得的。
宣夜说创造了天体漂浮于气体中的理论,并且在它的进一步发展中认为连天体自身,包括遥远的恒星和银河都是由气体组成的。
这种十分令人惊异的思想,竟和现代天文学的许多结论相一致。
第二节中国古代物理学知识的积累,一、力学知识二、热学知识三、光学知识四、电磁学知识五、声学知识,一、力学知识的积累,
(1)时间计量干支纪法:
干支纪日在中国古代历法中占有重要地位,从春秋时鲁隐公三年(前722)至清宣统三年(1911),我国已有两千六百多年的干支纪日历史,是世界上最长的连续记日法。
“干支”是“天干”和“地支”的合称。
天干:
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。
地支:
子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。
1.物理计量,表1-1六十甲子表,天干和地支相互组合成“六十干支”:
甲子、乙丑、癸酉、甲戊、乙亥癸亥。
共个组合,也称“六十甲子”,周而复始,不断循环。
表1-2十二时辰与24小时纪日法的对应关系,十二时辰记时法:
对一日之内时间的精确划分,古人采用十二时辰记时法,一日分12时辰,一时辰相当于现代的2小时。
测时仪器:
圭表:
由圭和表垂直构成。
利用太阳投影指示时间的仪器。
表为直立的杆子,圭为一平板,板上有刻度,由表基向北延伸。
百刻时制(漏壶记时制):
采用日晷或漏壶将一昼夜分为十时,一时分为十刻,一昼夜共100刻。
河南登封观星台的圭表,高40尺长128尺,日晷:
和圭表原理相似,是利用太阳投影的方向指示时间的仪器。
由晷盘和晷针组成,晷针安在晷盘中央,并垂直与晷盘。
赤道日晷通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。
铜制的指针叫做“晷针”,垂直地穿过圆盘中心,晷针又叫“表”,石制的圆盘叫做“晷面”,安放在石台上,呈南高北低,使晷面平行于赤道面,这样,晷针的上端正好指向北天极,下端正好指向南天极。
在晷面的正反两面刻划出12个大格,每个大格代表两个小时。
当太阳光照在日晷上时,晷针的影子就会投向晷面,太阳由东向西移动,投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动。
于是,移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针,晷面则是钟表的表面,以此来显示时刻。
漏刻:
我国关于漏刻最早的文献记载是周礼夏官司马:
“挈壶氏:
掌挈壶以令军井,皆以水火守之,以分昼夜。
”,隋制上说:
“周礼挈壶氏,其法总以百刻,分以昼夜,冬至昼漏四十刻,夜漏六十刻,夏至昼漏六十刻,夜漏四十刻;春秋二分昼夜,各五十刻。
”漏壶有两种形式:
泻水型和受水型。
我国最早的西汉青铜挈壶为泻水型漏壶,只有一把挈壶,出水口在壶底侧。
由于挈壶里水位不同时出水速度不同,后来又发展出受水型。
并逐渐由最初的两壶发展成多壶。
下图为根据唐朝吕才历象汇编历法典99卷刻漏图制作的四级漏壶。
浮漏:
宋代沈括在多级漏壶的基础上发明了浮漏,每昼夜误差小于20秒。
宋代燕肃制作的莲花漏改进了刻箭的刻度方法,精度提高到14.4秒;宋代赵友钦则将精度提高6秒。
莲花漏,机械记时:
东汉的张衡在117年发明浑天仪,用于测定天体位置,一天转一周。
后经唐宋发展,成为世界上最早的天文钟。
张衡(78-139)东汉时期伟大的天文学家,在数学、地理、绘画和文学等方面也表现出非凡的才能和广博的学识。
张衡共著有科学、哲学和文学著作三十二篇,其中天文著作有灵宪、灵宪图、浑天仪图等。
为了纪念张衡的功绩,人们将月球背面的一环形山命名为“张衡环形山”,将小行星1802命名为“张衡小行星”。
张衡谦虚谨慎,勤学不倦、勇于进取而不慕名利,在我国和世界自然科学史上有崇高的地位。
郭沫若对张衡的评价是:
“如此全面发展之人物,在世界史中亦所罕见。
”,张衡是浑天说的代表人物之一,他指出月球本身并不发光,月光是日光的反射,他还正确解释了月食的成因。
画出了我国第一张完备的星图,观测记录了两千五百颗恒星,创制了世界上第一架能比较准确地表演天象的漏水转浑天仪,第一架测试地震的仪器候风地动仪,还制造了指南车、自动记里鼓车、飞行数里的木鸟等等,因机械水平很高,被称为“木圣”。
(2)度量衡:
度-长度量-容量衡-重量,计量单位长度:
孔子家语:
“布指知寸,布手知尺,舒肘知寻”。
容量:
一手所盛为“溢”,二手合盛为“掬”,“掬四谓之豆”。
孙子算经:
“度之所起,起与忽。
蚕吐丝为忽。
十忽为一丝,十丝为一毫,十毫为一厘,十厘为一分”。
汉书律历志:
“度者,分、寸、尺、丈、引也,所以度长短也。
本起黄钟之长,以子谷秬黍中者,一黍之广,度之九十分,黄钟之长。
一为一分,十分为寸,十寸为尺,十尺为丈,十丈为引”。
对于量和衡的基准也以黄钟而定。
量者,龠、合、升、斗、斛也,所以量多少也。
本起黄锺之龠,以子谷秬黍中者千有二百实为一龠,合龠为合,十合为升,十升为斗,十斗为斛,而五量嘉矣。
衡权者,铢、两、斤、钧、石也,所以称物轻重也。
本起黄锺之重,一龠容千二百黍,重十二铢,二十四铢为两,十六两为斤,三十斤为钧,四钧为石,而五权谨矣。
衡,平也。
权,重也。
”即律管容积为容量单位一龠。
汉书律历志:
记载了长度、容量、重量各单位及计算:
长度单位:
引、丈、尺、寸、分,十进制;容量单位:
斛、斗、升、合、龠,基本十进制;重量单位:
石、钧、斤、两、铢,非十进制。
计量器具:
长度量具:
最早商代的牙尺,等于现在的16.95cm;战国的铜尺,合现在的23.0cm;公元年,新莽时期的铜卡尺,长度14.22cm,分固定尺和活动尺两部分,相当于现在的游标卡尺。
远距离长度计量:
唐宋时的丈杆、测绳、步车,特别是记里鼓车利用车轮的转动,间接而自动的记录车行里数。
容量量具:
斛、斗、升、合、龠。
重量量具:
古人称之为衡,衡的形式包括:
等臂天平、不等臂天平、杆秤。
权就是砝码或秤砣。
商代牙尺,1954年在湖南长沙战国楚墓出土的我国最早的等臂天平和砝码,天平为木杆,杆端有两盘,还有以两为单位的九个砝码。
2.时间、空间和运动,
(1)时间与空间战国思想家魏国人尸佼(前390前330)在其著作尸子中写有:
“上下四方曰宇,往古今来曰宙”。
这里宇就是空间,宙就是时间。
庄子:
“有实而无乎处者,宇也;有长而无本剽者,宙也。
”即:
宇是实在的和无处不在的,宙有长短但无始终。
墨经:
“久,弥异时也;宇,弥异所也”。
即:
久,包括所有不同的时刻;宇,覆盖东西南北不同的方位和场所。
时空无限性庄子曰:
“天与地无穷”,张衡说:
“宇之表无极,宙之端无穷”,墨家:
“久,有穷,无穷”等。
(2)运动与静止墨经:
“动,域徙也”“止,以久也”。
“俱止动。
”指平动,“偏际徙”指转动。
(3)运动的相对性吕氏春秋:
“刻舟求剑”故事。
隋书天文志:
“乘船以涉水,水去船不徙也”,“仰游云以观,日月常动而云不移”。
尚书纬考灵曜:
“地恒动不止而人不知,譬如人在大舟中,闭牖而坐,舟行而人不觉”。
3.对力的认识,
(2)外力与内力王充论衡:
“古之多力者,身能负荷千钧,手能决角伸钩,使之自举不能离地。
”,
(1)力的概念墨经:
“力,刑之所以奋也”,这里刑即形,指物,奋即飞,动的意思。
王充论衡效力篇:
“人有知学,则有力矣。
文吏以理事为力,而儒生以学问为力”,“故博达疏通,儒生之力也;举重拔坚,壮士之力也”,“故夫垦草殖谷,农夫之力也;勇猛攻战,士卒之力也;构架斫削,工匠之力也;治书定薄,佐史之力也;论道议政,贤儒之力也”,(3)杠杆原理墨经中对不等臂天平的论述:
“衡,加重于其一旁,必捶,权、重相若也。
相衡,则本短标长。
两加焉,重相若,则标必下,标得权也。
”四个术语:
标(力臂)、本(重臂)、权(秤砣)、重(重物)。
西安半坡仰韶文化(距今50006000年前)遗址出土的汲水陶罐:
口小、腹大、底尖,两侧耳环稍低于罐的重心。
两耳系绳,空时倾斜,盛水将满时直立,水全满时自动倾覆,在高岸汲取河水时,罐可以在水中自动汲水而不需外力。
(4)重心与平衡淮南子说山训曾对重心与平衡的关系有:
“下轻上重,其覆必易。
”的记载。
荀子宥坐把它描写作“虚则欹,中则正,满则覆。
”所以会出现这种现象,是由于欹器的重心随盛水的多少而发生变化的缘故。
西周时期,聪明的工匠制造了一件盛水的“欹器”。
“欹”的意思是倾斜。
它可以随盛水的多少而发生倾斜变化。
不装水时,它成倾斜状态;装上一半水时,就中正直立;装满水时,它就自动翻倒,把所盛之水倒出。
据说,有一次孔子去周庙参观,见庙中有个欹器。
孔子问道:
“这是什么器物?
”守庙的人回答说:
“这是佑座器。
”孔子说:
“我听说这种东西灌满了水就翻过去,没有水就倾斜,灌一半的水正好能垂直正立,是这样的吗?
”守庙的人回答说:
“是的。
”孔子让子路取来水试了试,果然这样,于是长叹一声说:
“唉,哪有满了而不翻倒的呢?
”意思是告诫弟子,要谦虚,切戒自满。
清朝皇帝让人在紫禁城里摆设欹器,是借欹器“满则覆,中则正,虚则欹”的特点喻示“满招损,谦受益,戒盈持满”的道理,并以此警戒自己,以利于自己的统治。
(5)惯性:
春秋战国时期的考工记辀人中描述:
“劝登马力,马力既竭,辀犹能一取焉。
”,(6)浮力:
中国关于浮力原理的记述最早见于墨经经下:
“荆之大,其沈浅也,说在衡。
”“荆沈。
荆之衡也,则沈浅,非荆浅也。
若易五之一。
”,东汉王充对平衡问题作了极好的论述:
“圆物投之于地,东西南北无之不可,策杖叩动,才微辄停。
方物集地,一投而止,及其移徙,须人动举。
”(论衡状留篇),曹冲称象的方法,正是浮力原理的具体运用。
在中国历史上,据记载,有比曹冲更早的类似故事。
东周燕昭王(?
前279)有一大猪,他命司衡官用杆秤称它的重量。
结果,折断十把杆秤,猪的重量还没有称出来。
他又命水官用浮舟量,才知道猪的重量。
(见玉函山房辑佚书卷七十一苻子),除了用舟称物之外,用舟起重也是中国人的发明。
宋代的僧怀丙曾利用浮力打捞铁牛。
据说,山西蒲州的黄河上有一座浮桥,桥缆用铁牛固定在两岸,1064年的洪水将铁牛冲入河中。
怀丙用两只装满土的船与铁牛连起来,而后将土除去,使得铁牛浮出水面。
(7)弹力:
由于弹性材料的长期使用,人们开始注意到材料形变的规律。
考工记弓人中有“量其力,有三钧”的说法。
东汉的郑玄(127-200)对此进行了注释,他写道:
“假令弓力胜三石,引之中三尺,弛其弦,以绳缓擐之,每加物一石,则张一尺。
”,(8)大气压力南北朝成书的关尹子:
“瓶存二窍,以水实之,倒泻;闭一则水不下,盖(气)不升则不降。
”唐代王冰素问:
“虚管溉满,捻正悬之,水固不泄,为无升气而不能降也;空瓶小口,顿溉不入,为气不出而不能入也。
”,
(1)水转筒车:
一种以水流作动力,取水灌田的工具。
其原理为:
在水流很急的岸旁打下两个硬桩,制一大轮,将大轮的轴搁在桩叉上。
大轮上半部高出堤岸,下半部浸在水里,可自由转动。
大轮轮辐外受水板上斜系有一个个竹筒,岸旁凑近轮上水筒的位置,设有水槽。
当大轮受水板受急流冲激,轮子转动,水筒中灌满水,转过轮顶时,筒口向下倾斜,水恰好倒入水槽,并沿水槽流向田间。
此种筒车日夜不停车水浇地,不用人畜之力,功效高,约产生于隋唐时代。
唐诗人刘禹锡有机汲记加以描述。
4.简单机械和力学知识应用,
(2)水转连磨:
中国古代由水轮驱动的粮食加工机械。
据魏书记载,最早为晋人杜预所创制。
其原动轮为一具大型水轮,由水力驱动运转。
水轮的长轴上联结3个齿轮,每个齿轮联动3个石磨。
因有9台石磨同时工作,其效率很高。
水转连磨模型,(3)水碓:
出现于西汉末年,它是利用水力舂米的机械。
水碓的动力机械是一个大的立式水轮,轮上装有若干板叶,转轴上装有一些彼此错开的拨板,拨板是用来拨动碓杆的。
每个碓用柱子架起一根木杆,杆的一端装一块圆锥形石头。
下面的石臼里放上准备加工的稻谷。
流水冲击水轮使它转动,轴上的拨板拨动碓杆的梢,使碓头一起一落地进行舂米。
利用水碓,可以日夜加工粮食。
(4)水排鼓风机:
东汉建武七年(公元31年),南阳太守杜诗为解决冶铁耗费人力过大问题,发明了一种鼓风机械水排。
即以水为动力,通过滚动机械,使皮制鼓风囊连续开合,将空气送入冶铁炉,一改中国冶炼鼓风装置靠人力和畜力为动力的状况,大大提高了劳动效率,被后人称为“杜诗水排”,是世界上最早的水力鼓风机,比欧洲早了1200年。
(5)被中香炉:
一个铜制的容器,里头放入火炭,置于被中,就成了中国古代用于冬天取暖、薰香的被中香炉。
不论香炉在被子里怎么翻滚,香炉四周的环形支架都能保证香炉呈水平放置,丝毫不用担心火炭会倾覆。
(6)指南车:
指南车,又称司南车,是中国古代用来指示方向的一种机械装置。
它与指南针利用地磁效应不同,它是利用齿轮传动系统,根据车轮的转动,由车上木人指示方向。
出发前,先设定方向,行进中不论车子转向何方,木人的手始终指向南方,“车虽回运而手常指南”。
(7)记里鼓车:
古代能自报行车里数的车。
又称大章车。
出现于东汉以后。
车每行一里,车上木人受凸轮牵动,由绳索拉起木人右臂击鼓一次。
其工作原理是,利用车轮带动大小不等的若干齿轮,当车轮走满一里时,其中一个齿轮恰转一圈,拨动木人去打鼓。
(8)水运浑象仪:
(水运仪象台)北宋时代把浑仪、浑象和报时装置结合在一起的大型天文仪器,是苏颂、韩公廉等人在开封设计制造的,它是中国古代的卓越创造。
其中的擒纵器是钟表的关键部件。
因此,英国科学家李约瑟等人认为水运仪象台“可能是欧洲中世纪天文钟的直接祖先”。
(9)候风地动仪,隋代李春建造的赵州桥,是我国古代留传至今最古老、跨度最大、弧度最浅的石拱桥。
赵州桥最大的科学贡献,则在于它的“敞肩拱”的创造。
在大拱的两肩,砌了四个并列的小孔,既增大流水通道,节省石料,减轻桥身重量,又利于小拱对大拱的被动压力,增强了桥身的稳定性。
这就有力地保证了安济桥在1400多年的历史中,经受住无数次洪水冲击,8次大地震摇撼,以及车辆
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 中国古代 物理学