物理学的研究方法

开普勒（Johannes Kepler， 1571-1630），德国天文学家。
1600年，开普勒到布拉格担任 第谷的助手。1601年第谷去世 后，他继承了第谷的事业，利 用第谷多年积累的观测资料， 仔细分析研究，发现了行星沿 椭圆轨道运行，并且提出行星 运动三定律（即开普勒定律）， 为牛顿发现万有引力定律打下 了基础。
第谷对天文学的贡献是不可磨灭的， 他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，至今仍然有使用价值。
第谷用过的望远镜
第谷在天文台工作
在第谷的工作基础上，开普勒经过大量的 计算，编制成《鲁道夫星表》，表中列出 了1005颗恒星的位置。
这个星表比其他星表要精确得多，因 此直到十八世纪中叶，《鲁道夫星表》仍 然被天文学家和航海家们视为珍宝，它的 形式几乎没有改变地保留到今天。
（1）实验 （2）唯象理论 （3）理论构架 （4）数学
以经典力学的发展为例，理解物理学的分野。 （三个代表人物：第谷、开普勒、牛顿）
源自文库谷
开普勒
牛顿
第谷（丹麦科学家）
经过20年的天文观测，第谷发现了许 多新的天文现象，如黄赤交角的变化、月 球运行的二均差，并重新测量了岁差数值 （每年51''）。
①物理现象虽被发现和记录下来，但 未形成系统的理论。
②受神学的支配很强。
③天才的臆测建立在笼统的直觉观察 之中。
④在研究方法上主要是表面的观察、直觉 的猜测和形式逻辑的演绎。
⑤在知识水平上基本上是现象的描述、经 验的肤浅的总结和思辨性的猜测。
⑥在内容上主要有物质本原的探索、天体 的运动、静力学和光学等有关知识，其中 静力学发展较为完善；在发展速度上比较 缓慢，社会功能不明显 。
（2）代表人物
亚里士多德(公元前384-公元前322）:马其
顿国王私人医生的儿子，18岁进入柏拉图学院 ，
约在公元前342 年，他成为亚力山大大帝的私人
教师。一生著作颇丰，在科学领域里起着奠基性
的作用。
主要观点： （1）提出物理学名称的第一人，强调科学分类。 （2）若物体不受力，运动即停止。 （3）物体越重，下落速度应该越大。 （4）地球是宇宙的中心，太阳、行星和月亮应该围
牛顿还通过了大量实验，证明了任何两 物体之间都存在着吸引力，总结出了万有引 力定律。
牛顿的理论贡献得益于数学。在同一时 期哈雷和胡克等科学家都在探索天体运动奥 秘，其中以胡克较为突出，他早就意识到引 力的平方反比定律，但他缺乏象牛顿那样的 数学才能，不能得出定量的表示。
经典力学 从第谷开始（主要是观测）——实验领域（1） 开普勒——唯象理论（从现象开始）（2） 牛顿——变成了理论构架（与数学有密切关系）
绕它转。 亚氏观点从归纳日常生活出发，加上哲学思辩，
后来发展为经院哲学，成为自然科学的障碍。
某些大科学家“比起亚里士多德不过是小 学生。” ——达尔文
（3）中国古代的物理学 ①力学方面
我国古代力学知识源远流长，积累丰富。 早在2000多年以前的战国时期，在“墨经”中， 记述了墨子。 (公元前478－前392)等哲学家对力学方面的一 些精辟见解，如“力，刑之所以奋也。”，表
物理学的分支
经典物理
物理学
现代物理
力学 热学 电磁学 光学
相对论 量子论 非线性
二、物理学的发展历程
关
键 概
力学
念
的
发
展
1600
电磁学 热学
相对论
1700
1800
1900
量子论
时间 t
三、物理学的分野(在古代将天上星空区域 与地上的国州互相对应，称作分野。 “分 野”是指划分的范围或界限）
（3） 电磁学 从库仑开始——实验领域（1） 安培、法拉第——发展了唯象理论（2） 麦克斯韦——方程式（完全解释了电磁现象） 赫兹——预言了电磁波的存在——理论构架（3）
三、物理学各个时期的特点、代表人物、 研究方法等
1、古代物理学时期（公元前8世纪至公元 15世纪 ）
（1）古代物理学的特点
④物理学是一门基础科学，是其他自然科学和各种工程 技术、国民经济、特别是现代新技术革命的基础。
⑤物理学是一门带有方法论性质的科学。 物理学同时具备以上五个特点，这正是物理学作为一门 成熟的、精确的基础自然科学的标志。
换句话说，物理学的学科结构中要有：实验基础、 逻辑体系、数学表述、思想方法、应用价值这五种基成 分。
物理学的过去、现在与未来
主讲 昭通师专物理系 卢巧
一、物理学的学科特点:
①物理学是一门实验科学。它的根基是实 验，一切理论都要以实验作为惟一的检验 者。
②物理学是一门严密的理论科学，以物理 概念为基石，以物理规律为主干，建立了 经典物理学与现代物理学及其各分支的严 密的逻辑体系。
③物理学是一门定量的精密科学，它与数 学密切结合。
达 了力是使人和物的“奋”即由静到动的根本原 因。
还对杠杆进行了研究，指出:“相衡，则本 短标长。”说明了在称量重物时，要想与砝
码 平衡，就要调整重臂“本”和力臂“标”，
这一 记录比阿基米德早二百多年。我国科学家的 朴素的宇宙观，例东汉的张衡强调:“宇之表 无极，宙之端无穷”。
②电磁学方面
在静电学方面，在西汉末年，(公元前 20年)就有记载，在磁学方面更有骄人记录:
开普勒第一定律（椭圆定律）
T 2 kR3
开普勒第三定律（和谐定律）
开普勒第二定律（等面积定律）
牛顿 在整个科学史上，牛顿被认为是最伟大 的科学家，因为他是一个真正集实验科学 家、理论科学家和数学家三位一体的人物。
牛顿的理论贡献最辉煌的成就是万有引 力定律的发现。他认为太阳吸引行星，行星 吸引行星，以及吸引地面上一切物体的力都 是具有相同性质的力，还用微积分证明了开 普勒定律中太阳对行星的作用力是吸引力。
1) 4000年前，黄帝与蚩尤打仗，但蚩尤作 雾，黄帝则使用指南车来辨别方向，使蚩 尤大败。
2)郦道元在“水经注”中，写到秦始皇为 了防避刺客，用磁石建造阿房宫的北阙门， 若刺客身怀刀刃将被磁门吸住。
3)指南针比法人古约特早几百年。
③天文学
比较突出的是张衡(公元78年－139年)， 生于河南南阳石桥镇，公元111年担任了东 汉主持天象观测、编订历法的太史令，发 明了浑天仪、候风地动仪。国际天文学组 织用他的名字命名了一颗小行星和月球上 的一座环行山。