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自然科学导论 认识物理学家 历史10-2班 马学玲 冯祥梅冯祥梅 高年花高年花 韩雪儿韩雪儿 何欢欢何欢欢 李俊男李俊男 刘春红刘春红 马佳萍马佳萍 马学玲马学玲 马雪丹马雪丹 马燕燕马燕燕 沈菊菊沈菊菊 田慧霞田慧霞 王慧凤王慧凤 王云霞王云霞 王娟宏王娟宏 翟凤娟翟凤娟 嘎格玛嘎格玛 赵麦君赵麦君 张晓洁张晓洁 刘可斌刘可斌 说说你知道的物理学家 温馨提示： 不限古今 不限男女 不限国界 Archimedes 英国科学家史家 W.C.丹皮尔誉为 “古代世界第一位 也是最伟大的 近代型物理学家” 阿基米德是科学史最早把观察、 实验同数学方法融为一体的科学家， 这种结合体现了“真正的时代精神” 一、他十分注重科学研究与实际的结合 ，通过观察、实验和数学方法，在静力 学方面，发现了浮力原理 二、杠杆原理：不止是发明了杠杆，而 在于把大量杠杆知识给予系统分析和整 理，从而概括出普遍适用的一般原理。 三、阿基米德还运用他的力学知识搞出 许多发明创造。 阿基米德与皇冠 据说，叙拉古国经常大胜仗，国王 为了感激神灵保佑，打制了一顶王 冠献给神灵，国王又怀疑掺假，便 让阿基米德鉴定，阿基米德凭借他 丰富的经验和灵感，在洗澡时萌生 了鉴定王冠的方法。 阿基米德与皇冠 他把称好重量的王冠及与之相同重 量的纯金块和纯银块，分别装入盛 满水的容器中，由排除水的多少测 得它们的不同体积。 阿基米德与皇冠 结果发现 V纯金块V王冠V纯银块 从而断言王冠掺了假 阿基米德适用数学方法 推出了“浮力原理”， 即物体在液体中所受的浮力， 等于它所排开液体的重量。 浮体论 开普勒（JohannesKepler，1571-1630），德国天 文学家。开普勒于1571年12月27日出生在一个德 国小市民家庭。他一来到人世间就遭到了许多不 幸，天花使他成了麻子，猩红热弄坏了他的双眼 。 17岁那年，开普勒进入了连蒂宾根大学学习，攻 读神学，1591年他获得了神学硕士学位。但因父 亲负债累累，使他不得不中途退学。由于他体弱 多病，他的父母认为他只适合做一名牧师，因为 这个职业轻松一些。可是开普勒的数学才华非常 出众，当他了解到一些有关自然科学的理论之后 ，就把当牧师的想法抛得一干二净，终于在奥地 利的一所大学里教了自然科学。 开普勒第一定律 也称椭圆定律； 也称轨道定律： 每一个行星都沿各自的椭圆轨道环 绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个 焦点中。 开普勒第二定律 也称面积定律： 在相等时间内，太阳和运动中的行星的 连线（向量半径）所扫过的面积都是 相等的。 这一定律实际揭示了行星绕 太阳公转的角动量守恒。用公式表示 为 开普勒第三定律 也称调和定律；也称周期定律：各个行星 绕太阳的椭圆轨道的半长轴的立方和它们 的公转周期的平方成正比。 由这一定律不 难导出：行星与太阳之间的引力与半径的 平方成反比。这是牛顿的万有引力定律的 一个重要基础。 这里，a是行星公转轨道半长轴，T是行星 公转周期，K是常数。 “天哪！这么个小不点儿，简直可以把他塞进杯子里去！” 接生婆摆弄着满身血污的小生命惊讶地嚷道。这时恰好 是1642年圣诞节的清晨，英国东部林肯郡沃尔斯索普村 教学的大钟敲响了，“咚！咚！”的钟声召唤着虔诚的村 民去作礼拜。这位早产的男孩随着教学的钟声降临到人 世间，他的哭声是那么的微弱，体重也仅及正常婴儿的 一半。尤其不幸是的是，婴儿的父亲在他出生前几个月 就死去了。出于对亡夫的思念，母亲给这位婴儿取了个 与他父亲一样的名字伊萨克牛顿。 这位苦命的遣腹子显然不些先天不足，他的亲戚们见他 体弱多病，都担心他不能长大成人。出乎意料的是，这 个婴儿不但活下来，而且居然活到了85岁；更为重要的 是，他成了科学的巨人。 秋高气爽，金色的阳光透过繁茂的枝叶，斑斑驳 驳地洒在树下。成熟了的苹果被阳光镀上了一层 金黄色，好看极了。然而跟前的田园美景，并不 能使盘旋在牛顿脑海里的科学问题让位。他坐在 树下的石凳上，依旧沉浸在苦苦的思索之中。太 阳快要落山了。牛顿仰视天空，那双似乎能看穿 九霄云层的眼睛，好像看到了什么。一会儿他又 收回目光，无意识地看了看被夕阳映得通红的苹 果。这时恰巧一个苹果悄然离开树枝，“吧嗒”一 声落到了地上。“苹果落下来了。”牛顿自语着。 立刻有一连串问号在牛顿的大脑里盘旋起来。苹 果为什么会掉下来呢？这么广阔无垠的空间，苹 果为什么不飞向天空，偏要落到地面上呢？ 一切事物都有重量，都能从高处落到地面上呢？ 牛顿思索着，久久的凝视着滚落到脚前的苹果。 这个苹果向月球那样在牛顿的脑海里旋转起来， 一圈、两圈、五圈、十圈越转越快，他感到 眼花缭乱。一会儿，牛顿的头脑忽然开窍了，他 的眼里闪出了兴奋的光芒。“苹果落在地上，是因 为地球的吸引力，这种吸引力也同样可以到达月 球。月球之所以能向下落的缘故。就像苹果落下 来一样，月球同样也是向着地球下落的。”推想开 来，行星之所以围绕着太阳运转，也是由于受到 太阳引力作用的缘故。宇宙中的一切物体间，都 存在着一种相互吸引的力。“万有引力”的思想诞 生了。 穷追不舍， 寻根求源， 是牛顿的性格。 他没有让思想暂停一步，“地球吸引着月亮，太 阳吸引着行星，可为什么他们不会像苹果落向地 面那样落向地球、落向太阳呢？”这时他想起了 儿时做过的一个游戏：把一小桶牛奶系在绳子上 抓紧绳子的另一头，用力抡起来，快速的旋转牛 奶能一滴不洒，但速度慢了就会洒一地。这部就 是因为一种向里拉引的力和一种向外挣脱的力相 互对抗而又相互平衡的结果吗？这种挣脱的力， 就是由物体横向运动的速度而产生。牛顿设想： 有一个巨人站在地球的一座最高的山顶上，沿水 平方向扔石头。如果石头的横向运动速度小石头 就会沿一个抛物线而落向地面:假如石头的速度 很大很大，石头运行轨迹的弯曲程度就会和地球 表面弯曲的程度相同，那么，石头就永远不会落 到地面上。这块石头就能像月球那样永远绕转下 去。牛顿抓住“苹果落地”这个自然现象继续研究 ，他思索、计算，终于成功的发现了“万有引力 定律”。 中国称为神州。古代先贤的 许多发明往往位居世界的领 导先趋，让拥有强大实证科 学的西方发明家望尘莫及、 百思不解。何故呢？且来观 察我们老祖先博大智慧的由 来 梦溪笔谈是我国北宋大科学家沈括的传世著作。 沈括在晚年用笔记文学体裁写成梦溪笔谈二十 六卷，再加上补笔谈三卷和续笔谈，共列 有条文六百零九条，遍及天文、数学、物理、化学 、地学、生物以及冶金、机械、营造、造纸技术等 各个方面，内容十分广泛、丰富，是中国科学史的 重要著作。 梦溪笔谈中所记述的许多科学成就均达到了当时 世界的最高水平。 英国著名科学史专家李约瑟称梦溪笔谈是“中国科 学史上的坐标”。 力学方面 墨经最早对力下了定义:“力荆之所以奋 也”。意思是力是使物体运动状态改变的 原 因。 墨经第114. 116条对时间和空间最早作 出了正确定义:“宇或徒，说在长宇久”; “ 行修以久，说在先后”。 意思是说物体位置改变是空间随着时间自近 而远的持续增长。“墨 经”还最早论述了 “杠杆原理”和“浮体平衡原理” 光学方面 墨经著作中有 八条对几何光学 的专门论述，这 八条主要论述了: 光的直进性和小 孔成像，平面镜 反射及成像，球 面镜成像。 声学方面 论衡变虚篇中:“令人操行变气远近， 宜与鱼等;气应而变，宜与水均”，意思是 人的行动(包括说话)使其周围的“气”发生 振动，并能向外传播，如同鱼使水振动的 水波一样向外传播。 磁学方面 梦溪笔谈第58条:“以磁石磨针锋，则锐处指南 ，亦有指北者，恐石性不同”，这段话说明当时 已发现了磁铁有两极; 梦溪笔谈第437记载的:“方家以磁石磨针锋， 则能指南，然常微偏东，不全南也”。 记述的磁偏角，比西方发现地磁偏角早了四百多年. 梦溪笔谈中还介绍了指南针四种安装法:水浮 法;指甲法;碗唇法;悬丝法. 明末宋应星(1587 - ？)的 天工开物 论气气声是集发声、传播、接收为一 体的一部系统的声学大著. 浑天仪观天体运行 地动仪测定地震 张衡，别号平子，南阳西鄂人，出生于东 汉章帝建初三年（西元78年），博览群书 ，并深入研究易经、太玄经、 墨子等古代有关哲学、科学的书籍，从 而融会贯通了几何学、力学、机械、地理 、测量、绘画等应用科学的知识。尔后发 明了“浑天仪”及“地动仪”。 张衡三十四岁时进京担任“尚书郎中”的官 职，四年后被任命为“太史令”，主管观察 日月星辰、风云雪雨、制订历法等事。在 太史令任内，他有系统地观测天体、从事 理论研究。并有灵宪、浑天仪图注 等著作，全面阐述宇宙演化、天地结构 、日月星辰的本质和运动，将中国古代天 文学水准提升到新的阶段。 张衡主张“浑天说”，在他的浑天仪图注里指 出，天好像一个鸡蛋壳，地好比鸡蛋黄，天大地 小，天地各乘气而立，载水而浮。真实反映了宇 宙的本来面目。浑天说将大地看作是一个球，就 是我们常说的地球。 张衡利用浑天说的理论，制作“浑天仪”。它的材 料是铜，里面有几层圆圈可以转动，这几层圆圈 上面刻着日、月和各种星辰。这个大铜球可以运 用水的力量使它慢慢转动。转动一周的速度，跟 地球自转一周的速度一样。人们从浑天仪上可以 看出日月星辰是怎样运动的。这在当时是天文学 上惊人的发明。 张衡另一伟大发明“地动仪”，为中国最早用来测定地震 的仪器。后汉书张衡列传记载：“顺帝阳嘉元年 （西元132年），复造候风地动仪。” 据载，地动仪是用铜打造成的，直径8尺，样子像个酒 樽子。在这个酒樽子的外壁上，挂有八条龙，每条龙的 嘴里都含有一铜球，而每条龙下面，有一蟾蜍。蟾蜍仰 着头，张着嘴。 遇有地震，内部的机关会被触动，使龙口内之铜球吐出 ，掉入下面的蟾蜍口中，八条龙的龙头分别朝着东、西 、南、北、东南、西南、西北、东北。哪个方向发生地 震，哪个方向的龙嘴里的铜球就震落下来。 有一次地动仪上头龙头口中的铜球，突然“ 当琅”一声掉进蟾蜍的嘴里，根据铜球掉落 的方位，预测洛阳西方正在发生地震。几 天后果然传来陇西（今甘肃西南）发生了 地震的消息。 尔后汉史官开始记录国内地震的方位。直