中国古代物理学贡献【课题研究】

古代中国的物理学贡献

一、问题提出

中华古典文化博大精深，古代物理学更是领先世界，那么古代中国对世的物理学巨大贡献都有哪些?让我们追寻前辈的步伐，走进神秘的古代物理学殿堂。

二、研究目的

通过小组分工与合作，收集整理有关古代物理学贡献的资料，进行交流与分析，最终以报告的形式呈现，在增强对物理学兴趣的同时培养团队合作精神。

三、研究过程

1.进行开题讨论，明确每人兴趣，进行小组分工。

2.收集资料过程中进行信息交流，互帮互助解决收集资料遇到的困难。

3.资料收集完毕后，由老师主持开题报告会，小组成员讨论研究报告的具体细节。

4.小组成员合作，完成研究报告的草稿。

5.老师对报告草稿进行批阅，提出改进意见。

6.小组成员再分工，完成研究报告。

7.举行经验交流会，小组成员交流报告心得。

四、研究成果

古代中国的物理学贡献不可胜数，比如喷水鱼洗、指南针、游标卡尺、常平架、地动仪等等。

1.喷水鱼洗

震盆有双耳，大小如脸盆，盆底绘有四条鱼，鱼与鱼间刻有四条清晰的《易经》河图抛物线。只要在盆内加一半水，然后用手轻摩双耳，盆中刹那间就会波浪翻滚，汹涌澎湃，然后涌出四股二尺许高的喷泉，并发出易经中念震卦六爻的音响。

喷水鱼洗

2.世界上最早的游标卡尺

公元初年，王莽变法改制，制作了一种铜卡尺。它长14．22厘米，分固定尺和活动尺两部分。尺的正面刻有寸、分等刻度。从原理、性能、用途看，这个游标卡尺同现代的游标卡尺十分相似，但它比西方科学家制成的游标卡尺早1700多年。

铜卡尺

3.常平架装置

公元4世纪前成书的《西京杂记》记载了长安工匠丁缓发明的被中香炉。当将香炉中的檀香木块点燃后，可以把香炉随便放进被子里，不仅不会烧坏被子，连香炉灰也不会撒出来。奥妙在于炉内有一种叫“常平架”的装置，它由内外两个金属环组成，两环用转轴联结，外环又通过另一转轴与外架联结。这种常平架装置在近代航海磁罗经、电罗经上有广泛应用。欧洲直到16世纪才出现常平架装置，比中国晚了1600多年。

4.对雪花晶体的认识

古代欧洲对雪花晶体的认识始于13世纪，阿尔伯特斯于1260年提到“雪花是星状的。”但对雪花晶体六角对称性的认识，西方直到开普勒才实现。1611年，开普勒在《把六角形的雪花作为新年礼物》的论文中肯定了雪花的六角晶体结构。中国古人对雪花晶体六角对称性的认识始于西汉的韩婴，公元前135年，他在《韩诗外传》中说：“凡草木花多五出，雪花独六出”。这比欧洲要早十几个世纪。

5.时空观的先进性

在欧洲，人们对时间和空间的认识是割裂的，孤立的，直到20世纪初，相对论才把空间和时间科学地统一起来。但在中国古代，远在先秦时期，不少哲人就把空间和时间联系起来考虑。战国时期成书的《管子·宙合》篇，把时间称为“宙”，空间称为“合”，其中说，“天地，万物之橐，宙合又橐天地”，意思是说，万物都包涵在天地之内，而天地又包涵在时空的“宙合”之中。墨家对时空的认识又有了新发展，他们把空间称为“宇”，包括东南西北、四面八方的各种不同场所和方位，把时间称为久，“宇久”就是现代的宇宙。

6.司南

据两千多年前战国末期成书的《管子》和《吕氏春秋》记载，中国人就发现山上的一种石头具有吸铁的神奇特性，他们管这种石头叫做慈石。司南的磁性指南特性是我国著名科技史学家王振铎根据根据春秋战国时期的《韩非子》书中和东汉时期思想家王充写的《论衡》书中“司南之杓，投之于地，其柢指南”的记载，考证并复原勺形的指南器具[1]。磁石的南极（S极）磨成长柄，放在青铜制成的光滑如镜的底盘上，再铸上方向性的刻纹。这个磁勺在底盘上停止转动时，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就是正北，这就是传统上认为的世界上最早的磁性指南仪器，叫做司南。其中，“司”就是“指”的意思。

司南

7.力学方面

《论衡.状留篇》中的:“是故车行于陆，船行于沟，其满而重者行迟，空而轻者行疾". “任重，其进取疾速，难矣”.意即在一定外力条件下，较重的物体运动较慢，其开始运动和加快运动也难.《论衡》中:“古之多力者、身能负荷千钧.手能决角伸钧，使之自举，不能离地”.最早提出系统的内力不能使物体运动

的结论.

8.热学方面

《论衡》中:“云雾、雨之徽也，夏则为露，冬则为霜，温则为雨，寒则为雪，雨露冻凝者，皆由地发，不从天降也”的论述，是世界上最早分析一年四季物态变化形成的原因.《论稀 .寒温篇》中的论述:“夫近水则寒，近火则温，远则渐微.何则?气之所加，远近有差也”.是世界上最早对热传导的论述.

9.光学方面

《论衡·率性篇》中:“取火于天，五月丙午日中之时，消炼五石(五石可能指石英石). 铸以为器，磨砺生光，仰以向日，则火来至” 《淮南万毕术》载道:削冰为圆，举以向日，以艾承其影，则火生”.以上说明用透镜聚光取火，即叫“阳隧”.《淮南万毕术》中的“取大镜高悬，盛水盆于其下，则见四邻矣”记述了

我国最早创制的开管式潜望镜.

10. 光学方面

《梦溪笔谈》记述的:“阳艘向日照之.则光聚向内，离镜一二寸，光聚为一点，大如麻寂，着物则火发”.“阳健面洼，以一指迫而照之则正，渐远则无所见，过此遂倒”.这是说手指在镜面与焦点之间处成正立像.在焦点处无像，在焦点以外成倒立像.说明当时对凸透镜聚光及球面镜成像已进行相当成功的研究. 宋末元初赵友钦用上千只炽光作为光源进行小孔成像的大型光学实验，证明了光源大小、强度与小孔的大小、距离以及像的大小、亮度三者之间的关系.说明了当时物理学研究已经进人实验科学时代.

11. 候风地动仪

是世界上第一架测验地震的仪器。中国东汉时期天文学家张衡于汉顺帝阳嘉元年（132）制成，候风地动仪用精铜制成，直径2.7米，其外形像一个大型酒樽。地动仪里面有精巧的结构，主要为中间的都柱（相当于一种倒立型的震摆）和它周围的八道（装置在摆的周围的8组机械装置）。在樽的外面相应地设置8条口含小铜珠的龙，每个龙头下面都有一只蟾蜍张口向上。如果发生较强的地震，都柱因受到震动而失去平衡，这样就会触动八道中的一道，使相应的龙口张开，小铜珠即落入蟾蜍口中，由此便可知道地震