1、物理中数学Pb05000631 徐浩第1页l数学被称为上帝书写宇宙奥秘文字，无数科学家，当然包含数学家在内，为发觉 解读这文字细探穷究，用尽了一生心血，同时本身也取得了高兴和满足。第2页l然而，在物理发展中，数学跟是起着无比主要作用l下面，就让我们从这两个故事中来小觑一下数学决定性作用：第3页用数学公式表示定律开先河者-开普勒（德国天文学家）第4页l开普勒三大定律，准确描述了行星运动真实轨迹，被人们称为天空立法者。l开普勒深受古希腊数学家毕达哥拉斯和柏拉图影响，坚信上帝是按照完美数学标准来创造世界，他以数学友好性来探索宇宙。第5页l开普勒成就和丹麦天文学家第谷工作密不可分：l第谷辛勤观察天象达
2、30之久，积累了大量准确资料。在16第谷逝世之后，开普勒继承了他留下来观察资料，从此，开普勒拥有了最丰富宝藏并着手开发。第6页l开普勒大胆抛弃了束缚人们头脑两千多年来天体作“匀速圆周运动”观念。他由第谷数据看出火星轨道是一个“卵形线”。又经过大量复杂运算，他终于发觉这个曲线就是古希腊数学家早以研究过椭圆；进而又发觉每个行星都沿着椭圆轨道运行，太阳就在这些椭圆一个焦点上，此既行星运动第一运动定律-轨道定律。轨道定律。第7页l他又经过计算发觉：行星到太阳连线（失径）在单位时间里扫过面积是不变。此既行星运动第二运动定律-面积定律。第8页l不过他并没有满足于此，他认为只有找到各个行星运动统一关系之后，
3、才能够结构一个太阳系整体模型，从而揭示出宇宙友好与一致。他花了大量时间计算与分析行星与太阳距离a和行星公转周期T之间关系。在一大堆数字计算后，终于发觉a3次方和T平方=常数，此既行星运动第三运动定律-周期定律。第9页l经历了10 年在黑暗中探索探求，终于云开雾散，看到真理方射出万丈光芒时刻那种喜出望外心情真是难以言述。l然而这和他数学直觉是密不可分第10页l第谷观察整整连续了30年，他使用了精密仪器，有完整纪录和明确对象与目标，。这些特点使他观察到达近乎科学标准，不过要把事实中联络或规律挖掘出来，明明白白表示出来，没有一定数学基础是办不到，第谷很善于搜集资料，不过不会去分析，就如开普勒所言：第
4、谷是一个“百万富翁”，不过他不会用这些财富。这是开普勒出现了，他让这笔宝藏放出刺眼光芒。第11页l开普勒急需这么一批资料，而这资料也急迫等候着慧眼识珠者开发，第谷和开普勒可谓珠联璧合，相得益彰。娴熟使用数学工具能力，使开普勒成功地概括出了行星三大运动定律数学公式。第12页l开普勒工作为牛顿发觉万有引力定律作了运动学准备，而牛顿所揭示宇宙动力学原因，是人类科学认识一次重大综合和飞跃。第13页万有引力定律得发觉l把第谷30年观察结果经过艰辛分析运算最终究纳成3条简练友好运动定理，然而它不知道，在这3条定律后面还隐藏着更为普遍，更为本质万有引力定律。第14页l牛顿依据向心力公式和开普勒定律推导了平方
5、反比关系。他证实：由面积定律能够得出物体受中心力作用；由轨道定律能够得到这个力是引力；由周期定律能够得出这个引力是与半径平方成反比。他还证实物体在这种力作用下运动轨迹是圆锥曲线-椭圆，双曲线或者抛物线，这就将开普勒结论做了推广。第15页l大家都知道，牛顿是一位很有数学天分物理学家他是微积分创造者之一l牛顿经过与磁力类比，得出这个力应该和物体性质和质量相关。第16页l他经过“月地检验”，对平方关系得正确性，提供了一个用力证实，并把结论推广到行星运动上去，深入得出宇宙中一切物体都作用着万有引力结论，这个引力与相互吸引物体质量成正比，与它们距离平方成反比。第17页l他依据这个定律建立了天体力学数学理论，从而把天体运动和地面物体运动纳入到一个统一力学理论中来，他打破了千百年来禁锢人们头脑旧观念。第18页l我们从科学史上这两件事情中就能够看出物理发展过程中，数学饰演着一个多么主要角色l这就是物理中数学.第19页l完第20页l参考书目：l物理学中一百个问题l物剪发展史第21页
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