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导言 1

上篇 物理学 21

第一章 力学 21

第一节 杠杆、滑轮和浮体的物理规律 21

一、杠杆原理 21

二、滑轮起重 23

三、浮体定律 24

四、浮力秤重 25

第二节 力和运动 27

一、对力的认识 27

二、时空和运动 29

三、滚动、转运和自由落体运动 31

四、箭的飞行轨道问题 32

五、动力学知识 34

第三节 力学的相对性原理 35

一、相对运动 35

二、相对性原理的古代说法 36

三、东西方运动学和动力学知识的总考察 38

第四节 材料力学 40

一、《考工记》与《墨经》论材料 40

二、发绳与应力 42

三、试弓定力和弓的弹性规律的发现 43

四、梁木断面的高宽比 49

第五节 液体的物性 51

一、水的比重 51

二、卤水浓度和比重计 52

三、表面现象 54

一、丰富的音乐实践奠定了声学发展的基础 57

第一节 声学发展的文化背景 57

第二章 声学 57

二、音乐文化的交流促进了声学的发展 59

三、庞大的国家音乐机构 60

四、乐律家的社会地位及学术之争 62

五、乐和政平与天人感应 63

第二节 对声波及其性质的认识 65

一、水波与声波 65

二、声波的反射、衍射和折射现象 66

三、声音的分类 68

四、声速问题 69

第三节 共振 70

一、关于振动的知识 70

二、共振现象 72

三、消除共振的方法 73

第四节 钟磬与壳板振动 75

一、磬与板振动 75

二、编钟发展史 77

三、壳体振动知识 79

四、喷水鱼洗 81

第五节 声音的利用 83

一、地听器 83

二、利用声响捕鱼 85

三、建筑与声音 86

四、活簧的安装 88

第六节 音调的数学计算 90

一、三分损益法及其起源 90

二、三分损益律的发展 93

三、纯律的理论与实践 95

四、十二平均律的创建 98

五、朱载堉及其平均律在国内外的影响 99

第七节 音高标准器与管口校正 101

一、弦准的发展 101

二、律管 102

三、管口校正 104

第三章 光学 106

第一节 灯和镜 106

一、灯 107

二、冷光 109

三、反射镜 113

四、透镜 115

第二节 光的直线行进性质及其利用 118

一、小孔成像实验 118

二、影子形成的道理 121

三、赵友钦的“小罅光景”实验 122

四、影戏 125

第三节 有关反射的知识 126

一、对光反射的认识 126

二、平面镜的组合与潜望镜的发明 128

三、透光镜的创制 129

四、对月球发光的解释 131

五、彩色雨伞滤光效果的发现 132

第四节 镜面成像原理的探讨 133

一、平面镜成像 133

二、凹面镜成像 134

三、凸面镜成像 136

第五节 有关色散的知识 137

一、雨虹的成因 137

二、晶体和露珠的色散 139

第六节 大气光象 141

一、海市蜃楼 141

二、峨眉宝光 143

三、小儿辩日 145

第四章 电学和磁学 147

第一节 电学知识 147

一、对雷电的认识 147

二、摩擦起电 149

第二节 静磁学知识 152

一、磁体特性的发现 152

二、司南 155

三、指南鱼与地磁倾角的利用 156

四、指南针的制造与安装方法 157

五、地磁偏角的发现 158

六、航海用指南针与罗盘 160

第五章 热学 165

第一节 摩擦取火和对热的本质的认识 165

一、摩擦取火 165

二、活塞式点火器 167

三、对热的本质的探讨 168

第二节 对热与冷的认识 169

一、物态变化，雪花与冰花 169

二、自燃现象 171

三、热胀冷缩 172

四、沸腾过程 173

五、热传导现象 174

六、火候的概念 175

七、体温与温度标准 177

一、儒家的“莫能破” 178

第一节 不可分的思想 178

第六章 古代的物质结构观念 178

二、名家的“无内” 180

三、墨家的“端” 181

第二节 连续的物质形态 182

一、元气说的特点 182

二、波动的世界图景 185

第七章 近代物理学 189

第一节 近代物理学的启蒙时期 190

一、西方物理学知识的早期传播及其影响 190

二、物理学书籍的翻译 195

三、物理教育的萌芽 200

四、教育体制初步确立时的物理教育 204

一、“五四”新文化运动和近代物理学知识的普及 207

第二节 近代物理学的创立时期 207

二、物理学留学生 210

三、物理教育的发展 212

四、研究机构的建立 216

五、中国物理学会 219

第三节 二十世纪上半叶中国物理学的主要成就 222

下篇 机械工程 234

第八章 简单机械 234

第一节 杠杆 234

一、杠杆和秤 234

二、桔槔及其他 237

第二节 滑车与轮轴 240

一、滑车 240

二、辘轳 242

三、绞车 244

一、尖劈 246

第三节 尖劈、斜面与螺旋 246

二、斜面与螺旋 248

第四节 改变运动形式或运动速度的机械 249

一、绳、链、铰链、连杆和曲柄机构 249

二、轮、齿轮和弹簧 255

第五节 工具 263

第九章 车辆和畜力的利用 266

第一节 有效挽具的创制与发展 266

第二节 车辆 270

第三节 独轮车 274

第四节 指南车 280

第五节 记里鼓车 285

第六节 畜力磨与车磨 288

一、历史的叙述 288

二、畜力磨 292

三、车磨 296

第七节 畜力的其他应用 298

第十章 利用水力的机械 302

第一节 升水机械 302

一、刮车 302

二、筒车 303

三、龙骨水车 304

第二节 水碓与水磨 307

一、水碓 307

二、水磨 309

三、舟磨 314

第三节 水排与罗面机 315

第四节 橹、舵与轮船 319

第五节 打捞船 324

一、橐与风箱 326

第十一章 利用风力的机械 326

第一节 风箱和猛火油柜 326

二、唧筒与猛火油柜 332

第二节 风扇车 336

第三节 风车 341

第十二章 武器和热力机械 345

第一节 弓弩与炮车 345

一、弓弩 345

二、炮车 349

第二节 火箭、地雷和水雷的发火装置 351

一、火箭 351

二、地雷和水雷的发火装置 355

第三节 走马灯与省油灯 358

一、走马灯 358

二、省油灯 360

第一节 宋代以前的计时机械 362

第十三章 计时机械 362

一、张衡的水运浑象 363

二、一行的“水运浑天” 365

第二节 宋代的计时机械 367

一、宋代天文钟的历史概述 367

二、张思训的浑象 371

三、苏颂的水运仪象台 372

四、宣和玑衡 382

第三节 宋代以后的计时机械 383

一、元代的灯漏与宫漏 383

二、明代的计时机械 385

第十四章 地动仪和自动机械 390

第一节 侯风地动仪 390

一、机械木偶 394

第二节 机械木偶和捕鼠器 394

二、自动门 395

三、捕鼠器 396

第三节 水饰和自动船 399

第十五章 飞行机械 403

第一节 各种飞行器的创制 404

一、飞行木鸢 404

二、雏形热气球 405

三、风筝的起源 407

四、葛洪“飞车” 409

五、陀螺与平衡环 411

六、降落伞 414

第二节 飞行尝试及其机械设想 416

一、飞行尝试 416

二、飞行机械的设想 418

第十六章 近代机械工程 422

第一节 近代机械工程的兴起 423

一、明清之际西方机械知识的传入 423

二、洋务运动时期创办的军事工业 428

三、江南制造总局与福建船政局 431

四、外商与民营机械工业 434

五、机械产品的制造 436

六、近代机械工程教育的肇始 439

第二节 近代机械工程的初步发展 442

一、机械工业的发展和仿制技术的提高 442

二、教育、科研机构和学会 447

结语 451

参考文献 459