10:牛顿对科学的贡献
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牛顿的科学成果:
2、在物理学上。 牛顿基于伽利略、开普勒等人的工 作,建立了三条运动基本定律和万有引 力定律,并建立了经典力学的理论体系, 从而完成了物理学史上第一次大综合。 3、在数学上。 牛顿创立了“牛顿二项式定理”, 并和莱布尼兹几乎同时创立了微积分学。
牛顿的科学成果:
4、在光学方面。 牛顿发现白色日光由不同 颜色的光构成,并制成“牛顿 色盘”;关于光的本性,牛顿 创立了光的“微粒说”。
在光学上,他做了用棱镜把白光分解 为七色光(色散)的实验研究;发现了色 差;研究了光的干涉和衍射现象,发现了 牛顿环;制造了以凹面反射镜替代透镜的 “牛顿望远镜”。1704年出版了他的《光 学》专著,阐述了自己的光学研究的成果。 在数学上,牛顿与德国莱布尼兹各自独立 创建了“微积分学”;他还建立了牛顿二 项式定理。牛顿在声学、热学、流体力学 等方面也有不少研究成果和贡献。
4.物理——数学方法
牛顿讲物理学范围中的概念和定 律都“尽量用数学演绎出”。 爱因斯坦说:“牛顿第一个成功 的找到了一个用公式清楚表述的基础, 从这个基础出发他用数学的思维,逻 辑地、定量地演绎出范围很广的现象 并且同经验相符合”,“只有微分定 律的形式才能完全满足近代物理学家 对因果性的要求,微分定律的明晰概 念是牛顿最伟大的成就之一”。牛顿 把他书称为《自然哲学的数学原理》 正好说明这一点。
• 牛顿的三大衡定
• • • • • 物质不灭定律: 说的是物质的质量不灭; 能量守恒定律: 说的是物质的能量守恒; 动量守恒定律。
3,数学上的成就
• 微积分的创立是牛顿最卓 越的数学成就。 • 牛顿为解决运动问题,才 创立这种和物理概念直接联系 的数学理论的,牛顿称之为 “流数术”。 • 它所处理的一些具体问题, 如切线问题、求积问题、瞬时 速度问题以及函数的极大和极 小值问题等,在牛顿前已经得 到人们的研究了。
3,数学上的成就
• 1707年,牛顿的代数讲义经 整理后出版,定名为《普遍算 术》。 • 他主要讨论了代数基础及其 (通过解方程)在解决各类问题中 的应用。 • 书中陈述了代数基本概念与 基本运算,用大量实例说明了如 何将各类问题化为代数万程,同 时对方程的根及其性质进行了深 入探讨,引出了方程论方面的丰 硕成果,如:他得出了方程的根 与其判别式之间的关系,指出可 以利用方程系数确定方程根之幂 的和数,即“牛顿幂和公式”。
• 牛顿运动定律 • 牛顿运动百度文库律是艾萨克· 牛顿提 出了物理学的三个运动定律的总称, 被誉为是经典物理学的基础。
• “牛顿第一定律(惯性定律) : • 一切物体在不受任何外力的作 用下,总保持匀速直线运动 状态或 静止状态,直到有外力迫使它改变 这种状态为止。 • ——它明确了力和运动的关系 及提出了惯性的概念。”
牛顿是17世纪最伟大的科学 巨匠。他的成就遍及物理学、数学、 天体力学的各个领域。
牛顿在物理学上最主要的成就是发 现了万有引力定律,综合并表述了经典 力学的3个基本定律;引入了质量、动 量、力、加速度、向心力等基本概念, 从而建立了经典力学的公理体系,完成 了物理发展史上的第一次大综合,建立 了自然科学发展史上的里程碑。其重要 标志是他于1687年所发表的《自然哲学 的数学原理》这一巨著。
科学成果
牛顿的科学成果:
1。在天文学方面 1672年牛顿创制了反射望 远镜;他还解释了潮汐的现象, 指出潮汐的大小不但同朔望月 有关,而且与太阳的引力也有 关系;另外,牛顿从理论上推 测出地球不是球体,而是两极 稍扁、赤道略鼓,并由此说明 了岁差现象等。在牛顿的著作 《自然科学原理》中,他用数 学解释了哥白尼的日心说和天 体运动的现象。
3,数学上的成就
• 牛顿对解析几何与综 合几何都有贡献。 • 他在1736年出版的 《解析几何》中引入了曲 率中心,给出密切线圆(或 称曲线圆)概念,提出曲率 公式及计算曲线的曲率方 法。并将自己的许多研究 成果总结成专论《三次曲 线枚举》,于1704年发表。 • 此外,他的数学工作 还涉及数值分析、概率论 和初等数论等众多领域。
3.归纳——演绎方法
上述分析——综合法与归纳— —演绎法是相互结合的。 牛顿从观察和实验出发。“用 归纳法找出普遍的结论”,即得到 概念和规律,然后用演绎法推演出 种种结论,再通过实验加以检验、 解释和预测,这些语言大部分都在 后来得到证实。当时牛顿表述的定 律他称为公理,即表明由归纳法得 出的普遍结论,又可用演绎法去推 演出其他的结论。
4,光学上的成就
• 牛顿用极大的兴趣和热情 对光学进行研究。 • 1666年,牛顿在家休假期 间,得到了三棱镜,他用来进 行了著名的色散试验。 • 一束太阳光通过三棱镜后, 分解成几种颜色的光谱带,牛 顿再用一块带狭缝的挡板把其 他颜色的光挡住,只让一种颜 色的光在通过第二个三棱镜, 结果出来的只是同样颜色的光。 这样,他就发现了白光是由各 种不同颜色的光组成的,这是 第一大贡献。
3,数学上的成就
• 但牛顿超越了前人, 他站在了更高的角度,对以 往分散的结论加以综合,将 自古希腊以来求解无限小问 题的各种技巧统一为两类普 通的算法——微分和积分, 并确立了这两类运算的互逆 关系,从而完成了微积分发 明中最关键的一步,为近代 科学发展提供了最有效的工 具,开辟了数学上的一个新 纪元。
据说,一次班上功课第一的“小霸 王”欺侮他,踢了他的肚子一脚。牛顿 被迫鼓起勇气与他较量,同时暗下决心 在功课上一定要超过小霸王。他告诫自 己说:“无论做什么事情,只要肯努力, 是没有不成功的。”经过刻苦努力,牛 顿果真超过了小霸王,一跃而为全班第 牛顿 一。 大约从五岁开始,牛顿被送到 (1643-1727) 公立学校读书。少年时的牛顿并不是神 童,他资质平常,成绩一般,但他喜欢 读书,喜欢看一些介绍各种简单机械模 型制作方法的读物,并从中受到启发, 自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意,如 风车、木钟、折叠式提灯等等。
• 牛顿运动定律
•
“牛顿第二定律:(物体的 加速度跟物体所受的合外力F成正 比,跟物体的质量成反比,加速 度的方向跟合外力的方向相同。) • 公式:F=kma(当m单位为kg, a单位为m/s2时,k=1)” • “牛顿第三定律: • (两个物体之间的作用力和反作 用力,在同一条直线上,大小相 等,方向相反。)”
End。。。
• 谢谢!
• • • •
1.实验——理论——应用的方法 2.分析——综合方法 3.归纳——演绎方法 4.物理——数学方法
1,实验——理论——应用的方法
牛顿在《自然哲学的数学原 理》序言中说:“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 用这些方法论证其他现象。” 科学史家I.B.Cohen之处, 牛顿“主要是将实际世界与其 简化数学表示反复加以比较”。 牛顿是从事实验和归纳实际材 料的巨匠,也是将其理论应用 于天体、流体、引力等实际问 题的能手。
4,光学上的成就
•
牛顿为了验证这个 发现,设法把几种不同 的单色光合成白光,并 且计算出不同颜色光的 折射率,精确地说明了 色散现象。揭开了物质 的颜色之谜,原来物质 的色彩是不同颜色的光 在物体上有不同的反射 率和折射率造成的。
近代科学方法方面的贡献
•
牛顿在科学方法论上的贡献 正如他在物理学特别是力学中的 贡献一样,不只是创立了某一种 或两种新方法,而是形成了一套 研究事物的方法论体系,提出了 方法论原理。在牛顿的《自然哲 学的数学原理》一书中体现了一 下几种科学方法:
牛顿对科学的贡献
生平简介
牛顿Sir Isaac Newton(1643— 1727)是伟大的英国物理学家和数学 家。他出生于林肯郡伍尔索普的一个 自耕农家庭,恰与伽利略的去世是同 年。牛顿出生之前,父亲已去世。牛 顿是遗腹子,又是早产儿,先天不足, 出生时体重只有3磅,差点夭折。他 牛顿(1643-1727) 两岁时母亲改嫁,靠外祖母抚养。牛 顿小学时期,体弱多病,性格腼腆, 生性孱弱,有些迟钝,自幼沉默寡言, 性格倔强,而这种习性可能来自他的 家庭处境。他学习成绩不佳但意志坚 强,有不服输的劲头。
2,物理学上的成就
一天,牛顿正 坐在一棵苹果树下 看书及思考问题时, 有一个苹果落了下 来,这一下子启发 了牛顿。但后来经 专家发现,当时的 苹果并没有砸到牛 顿。而且牛顿的 日记中回忆道,苹 果并没有砸到他。
2,物理学上的成就
其实这个故事是不符合历史的真 实的,把牛顿发现万有引力说成是由 于受了苹果落地启发的自然结果,根 据历史学者的观点,显然是对历史的 严重歪曲。另外,在1665年,牛顿 对天体的运动规律问题还没有完全搞 清楚,如果承认这个苹果故事,不是 等于把牛顿对万有引力的发现提前了 至少20年吗?实际上,牛顿直到二十 多年后才取得最终结论,并完成数学 论证与公式推导 。
2.分析——综合方法
分析是从整体到部分(如微分、原子观点); 综合是从部分到整体(如几分,也包括天与地的综 合、三条运动定律的建立等)。 牛顿在《自然哲学的数学原理》中说: “在自然科学里,应该像在数学里一样,在研 究困难的事物时,总是应当先用分析的方法, 然后才用综合的方法......。一般地说,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,这儿就是分析的方法;而 综合的方法则假定原因已找到,并且已经把它 们定为原理,再用这些原理去解释由它们发生 的现象,并证明这些解释的正确性”。