第二章牛顿革命

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1、一 .资 本 主 义 萌 芽 带 来 的 契 机 (15世 纪后 半 期 开 始 ) 二 .哥 白 尼 与 “ 天 体 运 行 论 ”三 .第 谷 与 开 普 勒四 .舍 生 取 义 的 布 鲁 诺 1.新 芽 破 土 1.社 会 物 质 条 件欧 洲 社 会 生 产 力 迅 速 发 展 , 农 耕 得 到改 进 , 风 力 水 力 得 到 普 遍 使 用 。 特 别 是 我国 的 四 大 发 明 经 蒙 古 , 丝 绸 之 路 传 入 欧 洲 ,更 为 其 发 展 推 波 助 澜 。新 芽 破 土 : 一 . 资 本 主 义 萌 芽 带 来 的 契 机一 .资 本 主 义 萌 芽 带 来 的

2、 契 机 (15世 纪 后 半 期 开 始 ) 哥 伦 布 1492年 发 现 美 洲 , 麦 哲 伦 1519年 环游 世 界 , 这 些 都 刺 激 了 资 产 阶 级 对 生 产 技 术 的兴 趣 , 科 学 的 发 展 有 了 社 会 物 质 条 件 。哥 伦 布 航 海 船 图新 芽 破 土 : 一 . 资 本 主 义 萌 芽 带 来 的 契 机 2.社 会 文 化 思 想 方 面 :出 现 了 以 文 艺 复 兴 和 宗 教改 革 为 标 志 的 思 想 解 放 运 动 。但 丁 的 神 曲 , 米 开 朗 基 诺 的 雕 塑 , 莎 士比 亚 的 “ 罗 米 欧 与 朱 丽 叶

3、” 的 出 现 , 代 表 了人 们 要 求 思 想 自 由 , 科 学 要 求 摆 脱 神 学 附 庸地 位 , 反 对 迷 信 和 权 威 的 心 声 。昼 夜 晨 暮新 芽 破 土 : 一 . 资 本 主 义 萌 芽 带 来 的 契 机 3.代 表 人 物 及 其 观 点1)培 根 :“证 明 前 人 说 法 的 唯 一 方 法 , 只 有 观 察 和实 践 。 ”2)达 芬 奇 (1452-1519) :“实 验 在 任 何 情 况 下 都 是 我的 老 师 。 ”有 道 是 “ 山 雨 欲 来 风 满 楼 ” , 一场 科 学 革 命 的 风 暴 已 经 不 可 避 免 了 。新 芽

4、 破 土 : 一 . 资 本 主 义 萌 芽 带 来 的 契 机 新 芽 破 土 : 二 . 哥 白 尼 与 “ 天 体 运 行 论 ”哥白尼像二 .哥 白 尼 与 “ 天 体 运 行 论 ” 1.地 心 说 与 日 心 说 的 主 要 观 点地 心 说 :地 球 是 绝 对 静 止 的 , 一 切 运 动 都 是 相 对于 地 球 而 运 动 的 。 地 心 说 受 到 宗 教 的 吹捧 与 肯 定 。日 心 说 :1)如 果 是 地 心 说 , 这 样 的 观 点 来 描 述 行星 的 运 动 时 , 行 星 有 无 法 解 释 的 忽 快 、忽 慢 、 逆 行 及 留 的 现 象 。2)

5、地 动 日 心 说 可 以 对 天 体 的 运 动 给 予 完满 的 解 释 。3)“ 天 穹 的 周 转 是 一 种 视 运 动 , 实 际 是地 球 运 动 的 反 映 。 ”新 芽 破 土 : 二 . 哥 白 尼 与 “ 天 体 运 行 论 ” 2.“天 体 运 行 论 ” 于 1543年 写 成 , 它 被 誉 为 自 然科 学 的 独 立 宣 言 。新 芽 破 土 : 二 . 哥 白 尼 与 “ 天 体 运 行 论 ” 日心图 日心说新 芽 破 土 : 二 . 哥 白 尼 与 “ 天 体 运 行 论 ” 新 芽 破 土 : 三 . 第 谷 与 开 普 勒第谷像 1 . 丹 麦 人 第

6、 谷( 1546-1601) ,经 过 20年 的 反 复的 天 文 观 测 , 积累 了 大 量 准 确 的星 体 运 动 观 测 资料 , 被 人 誉 为“ 星 学 之 王 ” 。三 .第 谷 与 开 普 勒 第 谷 的 天 文 台新 芽 破 土 : 三 . 第 谷 与 开 普 勒 第谷使用的天文仪器新 芽 破 土 : 三 . 第 谷 与 开 普 勒 第 谷 的 学 生与 助 手 , 从 第 谷 对 火 星的 观 测 资 料 与 他 理 论 计算 的 8分 之 差 入 手 , 发 表了 开 普 勒 三 定 律 , 写 出“ 宇 宙 和 谐 论 ” , 使 我们 对 天 穹 星 空 的 认

7、识 ,由 杂 乱 到 有 序 。 开 普 勒的 一 生 , 虽 多 病 贫 穷 ,但 都 未 动 摇 他 破 解 天 体奥 秘 的 决 心 , 他 把 他 的一 生 都 贡 献 给 了 科 学 事业 。2.德 国 天 文 学 家 开 普 勒 (1571-1600):开普勒像新 芽 破 土 : 三 . 第 谷 与 开 普 勒 布 鲁 诺 (1548-1600): 因 宣 扬 日 心 说 ,1592年 被 捕 。 1600年 , 面 对 宗 教 法 庭 的 审判 , 他 说 : “ 我 希 望 你 们 到 大 庭 广 众 中 去把 我 点 燃 , 这 是 我 最 大 的 快 乐 , 因 为 我 可

8、以 以 自 身 燃 起 的 大 火 , 去 照 亮 后 人 的 道路 。 ”布 鲁 诺 英 勇 就 义 于 罗 马 的 鲜 花 广 场 。新 芽 破 土 : 四 . 舍 生 取 义 的 布 鲁 诺四 .舍 生 取 义 的 布 鲁 诺 总 之 , 16世 纪 中 期 , 日 心 说 与 地 心 说的 血 与 火 的 斗 争 , 是 自 然 科 学 从 宗 教 桎 梏下 解 放 的 标 志 , 教 会 的 权 威 受 到 挑 战 , 自然 科 学 在 批 判 经 院 哲 学 的 斗 争 中 开 创 着 自己 的 道 路 。新 芽 破 土 : 四 . 舍 生 取 义 的 布 鲁 诺 一 .伽 利 略

9、 对 落 体 问 题 的 研 究二 .意 义 2.运 动 学 的 奠 基 人 伽 利 略 运 动 学 的 奠 基 人 伽 利 略 : 一 .伽 利 略 对 落 体 问 题 的 研 究对 运 动 无 知 , 也 就 对 大 自 然 无 知 。 西 方 谚 语一 .伽 利 略 对 落 体 问 题 的 研 究 了 经 典 力 学 中 运 动 学 的 基础 , 改 进 了 望 远 镜 , 代 表作 两 大 世 界 体 系 的 对话 。 1633年 , 69岁 高 龄时 曾 被 罗 马 宗 教 裁 判 所 判处 终 身 监 禁 。 仍 致 力 于 科研 , 于 1638年 又 写 出 了 关 于 两 门

10、 新 科 学 对 话 一 书 。 直 到 1979年 , 教 会才 宣 布 为 伽 利 略 平 反 。运 动 学 的 奠 基 人 伽 利 略 : 一 .伽 利 略 对 落 体 问 题 的 研 究1.伽 利 略 (1564-1642): 出 生 于 意 大 利 比 萨 。 奠 定 伽利略像 两大世界体系的对话封面运 动 学 的 奠 基 人 伽 利 略 : 一 .伽 利 略 对 落 体 问 题 的 研 究 改进望远镜运 动 学 的 奠 基 人 伽 利 略 : 一 .伽 利 略 对 落 体 问 题 的 研 究 伽 利 略 的 发 现 以 及 他 所 应 用 的 科 学 推 理 方法 是 人 类 思

11、想 史 上 最 伟 大 的 成 就 之 一 , 标 志 着物 理 学 的 开 端 。 爱 因 斯 坦2.对 亚 里 士 多 德 的 观 点 的 怀 疑1)怀 疑 :如 果 轻 物 体 m下 降 的 速 度 比 重 物 M慢 , 那么 用 一 根 绳 子 把 m、 M栓 在 一 起 又 怎 样 ?运 动 学 的 奠 基 人 伽 利 略 : 一 .伽 利 略 对 落 体 问 题 的 研 究2)“ 冲 淡 引 力 思 想 ” 斜 面 理 论 : 为 了 研 究 落体 的 情 况 , 伽 利 略 设 计 了 著 名 的 斜 面 实 验 以 “ 冲淡 引 力 ” , 延 长 落 地 时 间 , 便 于

12、观 测 。 3.斜 面 实 验运 动 学 的 奠 基 人 伽 利 略 : 一 .伽 利 略 对 落 体 问 题 的 研 究 比萨斜塔实验运 动 学 的 奠 基 人 伽 利 略 : 一 .伽 利 略 对 落 体 问 题 的 研 究 不 是 单 纯 做 实 验 , 而 是 从 明 确 的 物 理 思想 出 发 , 进 行 数 学 推 证 , 选 典 型 实 验 , 最 后得 出 结 论 。2.观 察 假 设 逻 辑 推 理 实 验 检 验 的成 功 之 路实 验 物 理 思 维 和 数 学 演 绎 的 巧 妙 结 合 。运 动 学 的 奠 基 人 伽 利 略 : 二 . 意 义1.实 验 方 法

13、与 数 学 方 法 结 合 的 成 功二 .意 义 3.落 体 运 动 也 是 一 种 匀 加 速 运 动1586年 , 斯 蒂 文 和 德 哥 罗 在 一 所 二 层 楼 做实 验 , 两 个 不 同 重 量 的 铁 球 同 时 落 地 。4.伽 利 略 的 预 见 :“ 一 门 广 博 精 深 的 科 学 已 经 启蒙 , 我 在 这 方 面 的 工 作 只 是 它 的 开 始 , 那 些 比我 更 敏 锐 的 人 所 用 的 方 法 和 手 段 将 会 探 索 到 各个 遥 远 的 角 落 。 ”运 动 学 的 奠 基 人 伽 利 略 : 二 . 意 义 一 .牛 顿 简 介二 .牛 顿

14、 取 得 成 功 的 历 史 条 件三 .牛 顿 的 自 然 哲 学 数 学 原 理 的 意义 ( 1687年 发 表 )四 .牛 顿 的 成 功 之 路五 .牛 顿 的 局 限六 .16世 纪 后 , 中 国 科 技 发 展 迟 滞 3.牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 1.牛 顿 1642年 生 于英 国 。 从 小 是 一个 苦 命 的 孩 子 ,还 未 出 生 , 父 亲逝 世 , 两 岁 母 亲改 嫁 , 在 舅 舅 和姥 姥 家 长 大 。牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 牛 顿 像一 .牛 顿 简 介 年轻时的牛顿牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论

15、 飞 跃 2.1661年 考 入 剑 桥大 学 31 学 院 。 由于 学 习 勤 奋 , 受到 巴 罗 教 授 的 赏识 , 1664年 成 为研 究 生 。 巴 罗 像牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 与巴罗教授合作牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 3. 1665年 开 始 研 究 微 分 和 积 分 及 万 有 引 力 定 律 。数学研究牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 1665年 , 伦 敦 大 瘟 疫 , 一 个 夏天 病 逝 3万 人 。 牛 顿 回 到 家 乡 , 留 下了 脍 炙 人 口 的 “ 苹 果 落 地 ” 的 故 事 。( 据

16、 说 是 法 国 作 家 伏 尔 泰 从 牛 顿 侄女 那 儿 听 来 的 。 )牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 万有引力定律牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 由 好 朋 友 哈雷 资 助 出 版 。 人们 争 相 购 阅 。4. 1687年 出 版 旷 世 之 作 自 然 哲 学 的 数 学 原 理 。牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 牛顿的成就牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 5. 1703年 任 英 国 皇 家 学 会 终 身 会 长 。6. 1705年 被 英 国 女 王 授 予 爵 士 称 号 。7. 1727年 逝 世 ,

17、葬 于 威 斯 敏 斯 特 教 堂 。 “ 伊 萨 克 牛 顿 爵 士 安 葬 在 这 里 ,让 我 们 欢 呼 曾 经 存 在 过 这 样 一 位 伟 大 的人 类 之 光 。 ” 碑 文牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 航 海 的 发 展 , 需 要 对 天 体 的 运 行 规 律 进行 研 究 , 对 机 械 加 工 作 物 理 原 理 的 解 释 。 哥 白 尼 的 “ 日 心 说 ” , 摧 毁 了 附 着 在神 学 上 的 宇 宙 观 , 得 到 了 几 乎 所 有 科 学 家 的认 同 , 教 会 的 迫 害 反 而 使 真 理 的 声 音 广 为 传播 。 伽 利

18、 略 奠 定 了 在 运 动 观 上 的 正 确 理 论 ,各 种 力 正 在 被 发 现 。1.生 产 力 发 展 的 需 要2.物 理 方 面 的 进 展二 .牛 顿 取 得 成 功 的 历 史 条 件牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 3.在 英 国 , 政 局 比 较 稳 定 , 商 业 发 展 使 新 兴 资 产阶 级 从 自 身 的 角 度 , 开 始 注 重 科 学 研 究 。英 法 成 立 了 “ 皇 家 学 会 ” 及 “ 皇 家 科 学 院 ” 。4.科 学 的 国 际 研 究 联 系 加 强牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 序 言 :“我 把 这

19、 部 著 作 叫 做 自 然 哲 学 的 数 学 原理 , 因 为 哲 学 的 全 部 任 务 看 来 就 在 于 从各 种 运 动 现 象 来 研 究 各 种 自 然 之 力 , 而后 用 这 些 力 去 论 证 其 他 现 象 , 我希 望 能 用 同 样 的 推 理 方 法 , 从 力 学 中 推导 出 自 然 界 的 其 他 现 象 。 ” 三 .牛 顿 的 自 然 哲 学 数 学 原 理 的 意 义 ( 1687年 发 表 )牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 1.它 将 个 别 特 殊 的 情 况 抽 象 概 括 为 普 遍 理 论 , 是当 时 力 学 规 律 的 伟

20、 大 综 合 。2.它 成 为 当 时 科 学 上 判 断 正 误 的 准 绳 。3.它 向 后 来 者 提 供 了 一 种 科 学 研 究 的 方 法 。4.它 发 挥 了 科 学 理 论 的 预 言 作 用 , 引 导 人 们 从 已知 的 现 象 去 预 测 未 来 。牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 1)哈 雷 彗 星1682年 彗 星 出 现 时 , 有 人 说 , 它 是 人 类的 罪 恶 造 成 的 , 因 此 人 们 纷 纷 跪 地 祈 祷 , 惊恐 万 分 。牛 顿 根 据 天 文 资 料 , 应 用 万 有 引 力 定 律 ,说 明 和 计 算 了 彗 星 的

21、 运 动 轨 迹 。彗星图牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 牛 顿 的 好 朋 友 ,英 国 天 文 学 家 哈 雷(1656-1742), 根 据牛 顿 理 论 进 一 步 计算 了 大 量 彗 星 的 运动 轨 道 , 得 出 1531年 、 1607年 、 1682年 出 现 的 彗 星 轨 道相 同 , 因 此 应 是 同一 彗 星 。 由 此 预 言这 彗 星 1758年 还 将出 现 。 哈 雷 像牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 1758年 , 成 了 当 时 一 件 众 人 十 分 瞩 目的 大 事 。 彗 星 到 期 未 出 现 , 科 学 家 着

22、 急 得很 。 1759年 3月 12日 , 这 颗 星 出 现 了 , 迟到 的 原 因 , 是 因 为 它 受 木 星 和 土 星 的 吸 引而 姗 姗 来 迟 了 , 这 正 说 明 了 万 有 引 力 定 律的 成 功 。牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 2)“笔 尖 下 的 行 星 ” 的 发 现列 威 尔 (法 ) 、 亚 当斯 (英 )根 据 牛 顿 的 理 论 计算 出 了 该 星 的 轨 道 。1 7 8 1 年 , 赫 舍 尔(1738-1822)发 现 天 王 星 ,踞 太 阳 约 28亿 公 里 , 绕 一周 要 84年 。 但 根 据 牛 顿 理论 ,

23、其 运 动 有 偏 差 , 于 是预 言 , 还 应 该 存 在 另 一 颗星 。 赫舍尔像牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 柏 林 天 文 学 家 伽 列 于 1846年 9月 23日 , 在列 威 尔 推 算 处 相 距 不 到 1 的 地 方 发 现 了 这 颗星 海 王 星 , 大 大 拓 宽 了 天 文 科 学 家 的 视 野 。太阳与它的行星图牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 在 牛 顿 和 开 普 勒 、 伽 利 略 共 同 努 力下 , 使 天 体 物 理 学 从 过 去 单 纯 观 察 天象 , 发 展 到 研 究 天 体 之 间 相 互 作 用

24、和探 索 星 体 规 律 的 新 层 次 。 直 到 今 天 ,万 有 引 力 定 律 仍 是 我 们 宇 宙 航 行 和 天文 计 算 种 的 精 密 可 靠 的 理 论 依 据 。牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 九大行星牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 总 之 自 然 哲 学 数 学 原 理 第一 次 显 示 了 科 学 理 论 所 具 有 的 知 识飞 跃 和 能 动 作 用 , 它 为 后 来 的 物 理研 究 开 拓 了 一 条 传 统 思 路 , 奠 定 了经 典 力 学 的 基 础 , 促 进 了 物 理 学 向前 发 展 。牛 顿 的 伟 大 综

25、合 和 理 论 飞 跃 1.站 在 巨 人 的 肩 上 , 勤 奋 学 习 , 积 累 知 识欧 几 里 德 笛 卡 尔 莱 布 尼 兹数 学 哥 白 尼 第 谷 开 普 勒天 文 学 吉 尔 伯 特 布 里 阿 德 玻 列 利引 力 思 想 达 .芬 奇 伽 里 略 惠 更 斯力 学四 .牛 顿 的 成 功 之 路牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 2.讲 求 科 学 研 究 方 法1)分 析 综 合 法牛 顿 在 光 学 一 书 中 曾 说 : 从 结 果 到原 因 , 从 特 殊 原 因 到 普 遍 原 因 , 一 直 论 证 到最 普 遍 的 原 因 为 止 , 这 就 是

26、 分 析 的 方 法 ; 而综 合 的 方 法 则 假 定 原 因 已 经 找 到 , 并 已 把 他们 立 为 原 理 , 再 用 这 些 原 理 去 解 释 由 他 们 发生 的 现 象 。牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 2)归 纳 与 演 绎 相 结 合归 纳 演 绎实 验 规 律 实 际 问 题牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 3)追 求 简 单 、 明 白 的 公 理 体 系牛 顿 根 据 月 球 受 地 球 吸 引 的 现 象 , 归 纳出 一 切 天 体 相 互 吸 引 的 关 系 , 进 而 得 出 了 引力 定 律 , 再 演 绎 出 宇 宙 万

27、 物 间 相 互 吸 引 的 因果 关 系 。牛 顿 在 原 理 中 写 道 : “ 自 然 界 喜 欢 简 单化 , 而 不 爱 用 什 么 多 余 的 原 因 以 夸 耀 自 己 。 ”所 以 他 努 力 寻 找 支 配 自 然 界 的 尽 可 能 简 单 的原 理 , 总 结 其 规 律 。牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 4)数 学 物 理 方 法 :原 理 是 数 学 与 物 理 的 完 美 结 晶5)实 验 抽 象 方 法万 有 引 力 定 律 既 有 观 测 实 验 的 基 础 , 同时 也 是 科 学 抽 象 的 产 物 。大 自 然 追 求 的 是 一 本 用

28、数 学 语 言 所 写的 巨 著 , 他 追 求 的 是 一 个 精 确 的 , 完 完 本本 用 数 学 表 示 的 定 律 。 牛 顿牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 3.热 爱 科 学 , 追 求 真 理人 们 问 :“你 是 怎 么 发 现 万 有 引 力 的 ?”牛 顿 说 :“By thinking on it continually.”牛 顿 终 身 没 娶 。 1727年 , 牛 顿 遗 言 :“ 我 不知 道 世 人 对 我 是 怎 样 的 看 法 , 但 是 在 我 看 来 ,我 不 过 象 一 个 在 海 边 玩 耍 的 孩 子 , 为 时 而 发 现一 块

29、 美 丽 的 石 子 而 高 兴 , 但 那 浩 瀚 的 真 理 的 海洋 , 却 还 在 我 的 面 前 未 曾 发 现 呢 。 ”牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 1)绝 对 时 空 观 。2)当 一 些 问 题 牛 顿 解 释 不 了 时 , 他 就 只 好用 上 帝 的 万 能 来 解 释 , 为 此 花 费 了 后 半生 的 心 血 , 这 正 是 牛 顿 的 悲 剧 。五 .牛 顿 的 局 限牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 万有引力定律的应用牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 恩 格 斯:“ 这 是 一 次人 类 从 来 没 有经 历 的

30、最 伟 大的 进 步 的 变 革, 是 一 个 需 要巨 人 而 且 产 生了 巨 人 的 时 代。 ”西 方 恩格斯像六 .16世 纪 后 , 中 国 科 技 发 展 迟 滞牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 光 绪 时 康 有 为 的 公 车上 书 痛 心 疾 首 地 指 出 :“ 姚 燮 谓 : 我 之 所 为 ,彼 皆 知 之 , 彼 之 所 为 , 我独 不 闻 , 安 得 不 为 所 制乎 ! 学 塾 经 费 少 于 兵 饷数 十 倍 , 士 人 能 通 古 今 达中 外 者 , 郡 县 乃 或 无 人焉 。 ” 也 说 明 了 这 一 问 题 。由 于 封 建 统 治

31、 , 闭 关 锁 国 , 教 育 僵 化 , 科 技发 展 迟 滞 。中 国 康有为像牛 顿 的 伟 大 综 合 和 理 论 飞 跃 一 .实 验 研 究 的 开 展二 .独 立 应 用 学 科 的 出 现三 .力 学 概 念 的 争 论 与 不 断 完 善 4.力 学 的 逐 步 发 展 1.对 万 有 引 力 定 律 的 检 验力 学 的 逐 步 发 展英 国 的 “ 弦 丝 挂 , 火 漆 封 ” 派 , 测 定了 万 有 引 力 常 数 。一 .实 验 研 究 的 开 展 2.地 球 运 动 的 实 验 研 究 傅 科 摆 图力 学 的 逐 步 发 展 1.流 体 力 学 的 发 展2.分 析 力 学 的 发 展力 学 的 逐 步 发 展二 .独 立 应 用 学 科 的 出 现3.天 体 力 学 的 进 展 三 .力 学 概 念 的 争 论 与 不 断 完 善力 学 的 逐 步 发 展

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