中国传统文化的物理之光 9787122368621

丛书前言 

中华民族历史悠久，中华传统文化博大精深，是中华文明成果根本的创造力，是民族历史上道德传承、各种文化思想、精神观念形态的总体。中华传统文化经历有巢氏 、燧人氏、伏羲氏、神农氏(炎帝)、黄帝(轩辕氏) 、尧、舜等时代，再到夏朝建立，一直发展至今。中华传统文化与人们生活息息相关，以文字、语言、书法、音乐、武术、曲艺、棋类、节日、民俗等具体形式走进人心。中华传统文化以其深邃圆融的内涵、五彩斑斓的外延推进人类文明的进程。

“科学”来自英文science的翻译。明末清初，西方传教士携来有关数学、天文、地理、力学等自然科学知识，当时便借用“格致”称呼之。“格致”早出自《礼记·大学》，“格物、致知、诚意、正心、修身、齐家、治国、平天下”，这是所谓“经学格致”。后来借用的“格致”与“经学格致”已有区别，它更强调自然知识与技术，不仅含实用技术，而且有高深学理，因此又被称为“西学格致”。我国早期的“科学”教育分为文、法、商、格致、工、农、医等科目，格致科以下再分算学、物理、化学、动植物、地质、星学(天文)等。可见，当时人们对“科学”及“科学”教育的理解是比较宽泛的。随着时代的发展，学校的科学课程设置逐渐转为侧重自然科学，科学教育也通常指自然科学教育。不过，对“科学”的广义理解仍然存在，如心理科学、教育科学、社会科学等术语的出现便是例证。

正是由于“中华传统文化”与“科学”的交集，“读中华 学科学”丛书应运而生。该丛书由西南大学科学教育研究中心组织编写，由西南大学教师教育学院教师领衔组建编写队伍，经过大家不懈努力完成。此丛书含四个分册—《中国传统文化的物理之光》《中国传统文化的化学之光》《中国传统文化的生物之光》《中国传统文化的数学之光》，分别从中华传统文化，如节日、古文、古诗、词语、乐曲、赋、民族音乐、民族戏剧、曲艺、国画、书法等，探索中华先辈的理性之光，发掘中华传统文化中蕴含的物理学、化学、生物学及数学知识，并对其进行分析解释，展示这些传统文化蕴含的科学思想等。同时，本丛书既注重实践操作，通过精彩实验等让读者体会“做中学”的乐趣，而且注重联系生活实际与现代科技，引导读者从文化走向科学，从生活走向科学，从科学走向社会，培养广大青少年的科学素养。

为促进科学教育育人功能的落实，促进全民科学素养的提升，西南大学科学教育研究中心自2000年始，集全国相关研究之长，以跨学科、多角度及国际比较的视野，持之以恒地探索科学教育的理论及实践，推出了科学教育系列成果。其中，科学教育理论研究系列，侧重从科学教育理论、科学课程、教材、教学、评价等方面进行研究，如《科学教育学》等；科学普及系列，侧重公民科学素养的提升，如“物理聊吧”丛书、“一做到底——让孩子痴迷的科学实验”丛书等；科学教育跨文化研究系列，从国际比较、不同民族等多元文化视角研究科学教育，如《西南民族传统科技》等；科学教材系列，编写版教材，翻译国外优秀教材，如获首届全国优秀教材一等奖的《物理》以及世界知名“FOR YOU”教材中文版等。现在推出的“读中华 学科学”丛书进一步丰富了科学普及系列的成果，为科学教育理论及实践的探索又增添了一抹亮色。

“文化是一个国家、一个民族的灵魂。文化兴国运兴、文化强民族强。没有高度的文化自信，没有文化的繁荣兴盛，就没有中华民族伟大复兴”，我们推出“读中华 学科学”丛书，旨在弘扬中华民族的灿烂文化，培养广大青少年的文化自信及实现中华民族伟大复兴的责任感与使命感。

廖伯琴

2021年8月19日

于西南大学荟文楼

前言 

物理来源于生活，生活中的物理知识无处不在，大到宇宙星海，小到雨露霜雪。中华文化源远流长，博大精深，在传统文化中也蕴含了很多物理知识。本书通过收集、整理、分析和探索传统文化中的物理知识，尝试以浅显易懂的语言向大家展示其中蕴含的物理道理。

本书将传统文化与物理知识结合，注重将我国优秀传统文化纳入科普内容中，用科学知识解读经典故事、古代发明、神话传说、诗词歌赋中蕴含的物理规律，突出科技与人文的融合，通过趣味性插图和行文基调增强可读性，带领读者阅览不一样的物理长廊。

本书注重联系生活实际，通过“理尽其用”栏目，对生活中的物理知识进行拓展延伸，培养学生应用物理知识的能力。本书强调寓教于乐，通过“躬行实践”栏目，引导读者“做中学”，利用身边的简易材料，动手实验，培养读者的科学兴趣和科学探究能力。本书通过简明易懂的语言描述、生动形象的图文结合、丰富有趣的实验现象，将科学知识变得更加直观形象，激发读者学科学的热情。

全书框架、体例、内容选定、文稿修改、统稿、定稿等工作由廖伯琴完成；第1章由程超令编写；第2章由黎昳哲编写；第3章由陈丽伉编写；第4章由吴斯莉、谢芳编写；第5章由文婷编写；第6章由王翠丽编写；第7章由邢宏光编写；第8章由刘丽萍编写；全书线条图由彭余泓和朱馨雅绘制；全书古籍推敲及文字修改等由李富强完成；本册编务等由文婷负责。

对于本书引用的内容，我们以参考文献的方式突出被引用者的贡献，全书获得重庆市人文社会科学重点研究基地项目重点项目（项目名称：基于科学素养提升的儿童科普图书研究；项目号：18SKB034)和*人文社会科学重点研究基地重大项目（项目名称：基于“互联网 ”的民族地区科学普及研究；项目号：16JJD880034)资助，在此一并表示由衷感谢！由于能力有限，书中难免出现不足之处，请各位读者不吝赐教，我们会及时修订，以便本书日臻完善。

编者 

2021年4月

本书内容涵盖了力学、热学、电磁学、光学、声学等，用通俗易懂的语言阐述传统文化中蕴含的物理知识并加以科学解释，通过“理尽其用”栏目进一步拓展物理应用，通过“躬行实践”栏目引导读者动手实验。本书适合小学高年级及中学生阅读。

本书内容涵盖了力学、热学、电磁学、光学、声学等，用通俗易懂的语言阐述传统文化中蕴含的物理知识并加以科学解释，通过“理尽其用”栏目进一步拓展物理应用，通过“躬行实践”栏目引导读者动手实验。本书适合小学高年级及中学生阅读。

廖伯琴，西南大学物理科学与技术学院，教授 博导，重庆市重点文科基地西南大学科学教育研究中心主任，*人文社会科学重点研究基地西南民族教育与心理研究中心专职研究员，西南大学物理科学与技术学院教授，博士生导师。全国高等物理教育学会副理事长，重庆市物理学会大学物理专业委员会主任委员，全国基础教育领域核心刊物《物理教学探讨》主编，“国家中学物理课程标准研制”课题组负责人，主持研制了我国《全日制义务教育物理课程标准》、《普通高中物理课程标准》，主编初中物理和高中物理教材。

第1章　行走在时空中

1.1　孙悟空的一个筋斗有多远 2

1.1.1　从“十万八千里”聊聊长度与空间 3

1.1.2　理尽其用——探索浩瀚星空的大小 3

1.1.3　躬行实践——绘制太阳系行星位置示意图 5

1.2　月上柳梢头，人约黄昏后 7

1.2.1　从古诗词中看看古代的时间 8

1.2.2　理尽其用——寻觅时间 9

1.2.3　躬行实践——制作一个水漏 11

1.3　混沌英雄唯盘古，开天辟地挥神斧 12

1.3.1　从“盘古开天辟地”谈谈我国古代宇宙起源说 13

1.3.2　理尽其用——宇宙大爆炸理论 13

1.3.3　躬行实践——感受多普勒效应 14

第2章　华夏之声

2.1 若言琴上有琴声，放在匣中何不鸣 18

2.1.1　从琴声说声音的产生原理 19

2.1.2　理尽其用——声音产生原理的应用 20

2.1.3　躬行实践——自制神奇的塑料笛 20

2.2 大弦嘈嘈如急雨，小弦切切如私语 22

2.2.1　从“大弦小弦”说声音的特征 23

2.2.2　理尽其用——声音特征的应用 25

2.2.3　躬行实践——自制吸管风笛 27

2.3　怕得鱼惊不应人 28

2.3.1　声音的传播 30

2.3.2　理尽其用——声音传播的应用 30

2.3.3　躬行实践——一根绳子、两个杯子体验声音的快乐 31

第3章　五彩斑斓的光世界

3.1　探秘古老的小孔成像 34

3.1.1　小孔成像的秘密 34

3.1.2　理尽其用——独特的天文奇观 36

3.1.3　躬行实践——重温儿时游戏 38

3.2　杯中为何有“蛇” 41

3.2.1　探寻镜子的奥秘 42

3.2.2　理尽其用——反射的应用 45

3.2.3　躬行实践——自制无限镜 46

3.3　折射带来的七十二变 47

3.3.1　海市蜃楼成因 48

3.3.2　理尽其用——折射的神奇妙用 51

3.3.3　躬行实践——水中魔术 52

3.4　雨后何来虹 54

3.4.1　彩虹成因之色散 55

3.4.2　理尽其用——多彩的光谱图 57

3.4.3　躬行实践——自制彩虹 59

第4章　力，形之所以奋也

4.1 漫漫平沙走白虹，瑶台失手玉杯空 62

4.1.1　钱塘江大潮与万有引力 63

4.1.2　理尽其用——嫦娥奔月 65

4.1.3　躬行实践——用弹簧测力计测一测一个鸡蛋所受的重力是多少 66

4.2　揭秘古代的“宥坐之器” 67

4.2.1　重心与宥坐之器 68

4.2.2　理尽其用——比萨斜塔为什么不倒 69

4.2.3　躬行实践——试做不倒翁 70

4.3　一张一弛，弓箭知几许 72

4.3.1　从弓箭的使用说弹力 73

4.3.2　理尽其用——从跳板跳水说弹力的应用 73

4.3.3　躬行实践——制作气球“小飞镖”，感受弹力 74

4.4　白毛浮绿水，红掌拨清波 75

4.4.1　用浮力的原理解释“曹冲称象” 76

4.4.2　理尽其用——浮力的应用：潜水艇 76

4.4.3　躬行实践——自制“浮沉子” 77

4.5　磨刀不误砍柴工 79

4.5.1　从“磨刀不误砍柴工”说压强原理 80

4.5.2　理尽其用——从飞机的飞行说压强的应用 81

4.5.3　躬行实践——验证大气压强的存在 82

第5章　巧夺天工

5.1　铢秤与缕雪，谁觉老陈陈 84

5.1.1　《墨经》中的杠杆 85

5.1.2　理尽其用——从桔槔、筷子到金融杠杆 87

5.1.3　躬行实践——自制简易杆秤 88

5.2　小滑轮，大作用 90

5.2.1　从滑轮的分类说起 91

5.2.2　理尽其用——电梯中滑轮的应用 92

5.2.3　躬行实践——梦回古代泗水取鼎 93

5.3　会挽雕弓如满月，西北望，射天狼 94

5.3.1　机械能守恒 95

5.3.2　理尽其用——人类对能量转化的利用 96

5.3.3　躬行实践——勇敢者的游戏 98

第6章　冷暖如何自知

6.1　近水则寒，近火则温 100

6.1.1　从温度到热传递—揭秘古瓦瓶 101

6.1.2　理尽其用——爱斯基摩人的冰屋 102

6.1.3　躬行实践——点不着的纸 104

6.2　开山造渠，看看古人的智慧 105

6.2.1　“煮之胖胀”的现代解释 106

6.2.2　理尽其用——权衡热胀冷缩之利弊 107

6.2.3　躬行实践——忽大忽小的气球 108

6.3　蓦然回首，那人却在灯火阑珊处 110

6.3.1　从日月星辰到电子跃迁—发光原理 111

6.3.2　理尽其用——从“日出而作”到“万家灯火” 113

6.3.3　躬行实践——发光的鸡蛋 114

第7章　 顿牟掇芥，磁石引针

7.1　琥珀熟于布上拭，吸得芥子者真 118

7.1.1　从“琥珀”“玳瑁”谈谈摩擦起电 119

7.1.2　理尽其用——摩擦起电的利与弊 119

7.1.3　躬行实践——巧让气球带电 120

7.2　千红万紫安排著，只待新雷声 122

7.2.1　从“风筝实验”谈谈雷电的成因 123

7.2.2　理尽其用——看看古人的“防雷”智慧 124

7.2.3　躬行实践——雷雨天气安全小贴士 126

7.3　小小磁针石，何以指南方 127

7.3.1　从“指南针”谈谈地球的磁场 128

7.3.2　理尽其用——了解古今的定位工具 129

7.3.3　躬行实践——动手做个指南针 132

第8章　看我七十二变

8.1　樵夫的铁斧头 134

8.1.1　物质的“名片” 135

8.1.2　理尽其用——关于密度的古今应用 135

8.1.3　躬行实践——测量蜡块的密度 136

8.2　蒹葭苍苍，白露为霜 137

8.2.1　从科学视角看“蒹葭苍苍，白露为霜” 138

8.2.2　理尽其用——物态变化的巧妙应用 139

8.2.3　躬行实践——模拟霜的形成 140

8.3　山蜩金奏响，荷露水精圆 141

8.3.1　科学揭秘露水“精圆”之道 141

8.3.2　理尽其用——表面张力的应用 142

8.3.3　躬行实践——体验水的表面张力 143

8.4　近朱者赤，近墨者黑 144

8.4.1　“近朱者赤，近墨者黑”的科学解释 145

8.4.2　理尽其用——扩散现象的应用 145

8.4.3　躬行实践——验证温度对扩散速度的影响 146

参考文献

本书内容涵盖了力学、热学、电磁学、光学、声学等，用通俗易懂的语言阐述传统文化中蕴含的物理知识并加以科学解释，通过“理尽其用”栏目进一步拓展物理应用，通过“躬行实践”栏目引导读者动手实验。本书适合小学高年级及中学生阅读。

廖伯琴，西南大学物理科学与技术学院，教授 博导，重庆市重点文科基地西南大学科学教育研究中心主任，*人文社会科学重点研究基地西南民族教育与心理研究中心专职研究员，西南大学物理科学与技术学院教授，博士生导师。全国高等物理教育学会副理事长，重庆市物理学会大学物理专业委员会主任委员，全国基础教育领域核心刊物《物理教学探讨》主编，“国家中学物理课程标准研制”课题组负责人，主持研制了我国《全日制义务教育物理课程标准》、《普通高中物理课程标准》，主编初中物理和高中物理教材。