牛顿对科学的贡献.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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。,牛顿,(1643-1727),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，一跃而为全班第一。,大约从五岁开始，牛顿被送到公立学校读书。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,(1643-1727),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。,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。,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。,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,”,。,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。,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。,制造了以凹面反射镜替代透镜的“牛顿望远镜”。,公式：F=kma（当m单位为kg，a单位为m/s2时，k=1）”,他还建立了牛顿二项式定理。,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。,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。,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。,实验理论应用的方法,牛顿发现白色日光由不同颜色的光构成，并制成“牛顿色盘”；,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。,“牛顿第一定律（惯性定律）：,大约从五岁开始，牛顿被送到公立学校读书。,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。,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。,说的是物质的质量不灭；,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；,牛顿运动定律,牛顿运动定律,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。）,”,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,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。,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。,牛顿运动定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。,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。,他两岁时母亲改嫁，靠外祖母抚养。,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。,牛顿在声学、热学、流体力学等方面也有不少研究成果和贡献。,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。,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：,科学史家之处，牛顿“主要是将实际世界与其简化数学表示反复加以比较”。,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。,“牛顿第一定律（惯性定律）：,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。,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”。,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。,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。,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：,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,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。,1,实验,理论,应用的方法,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”。,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）。,谢谢观看,谢谢观看,