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阿基米德.ppt

2023-10-28 20:43:44信息公告31

给我一个支点我能抬起月球.——阿基米德阿基米德(公元前287——前212)生于叙拉古镇(今俄罗斯西西里岛),母亲是天文物理家,阿基米德才智超群,从小就有良好的家庭教育,青年时代到了“智慧之都”的希腊亚历山大城,追随欧几里得的中学生学习.•公元前287—212•属于亚历山大欧几里得学派•物理家、物理学家、天文学家、工程师•思想较少遭到哲学方面的禁锢•古今三大物理家之积分的开创者阿基米德阿基米德的物理著《论劈锥曲面体与椭圆体》、《圆的测度》、《数沙者》、《抛物弓形求积》、《论螺线》(1)专著简介《抛物线求积法》:研究了曲线图形求积的问题,并用穷竭法构建了这样的推论:“任何由直线和直角圆柱体的截面所包围的弓形(即抛物线),其面积都是其同底同高的三角形面积的三分之四。”他还用热学权重方式再度验证这个推论,使物理与热学成功地结合上去。《球与圆锥》:熟练地运用穷竭法证明了球的表面积等于球大圆面积的四倍;球的容积是一个圆柱容积的四倍,这个圆柱的底等于球的大圆,高等于球的直径。阿基米德还强调,倘若等腰圆锥中有一个内切球,则圆锥的全面积和它的容积,分别为球表面积和容积的。在这部专著中,他还提出了知名的“阿基米德公理”。hH7物理好资源网(原物理ok网)

《圆的测度》:借助圆的外切与内接96边形,求得圆周率π,这是物理史上最早的、明确强调偏差限度的π值。他还证明了圆面积等于以圆周长为底、半径为高的正三角形的面积;使用的是穷举法。《浮体》:是流体静力学的第一部著作,阿基米德把物理推理成功地运用于剖析浮体的平衡上,并用物理公式表示浮体平衡的规律。《论锥型体与球型体》:讲的是确定由抛物线和双曲线其轴旋转而成的锥型体容积,以及椭圆绕其长轴和短轴旋转而成《平面的平衡》:是关于热学的最早的科学专著,讲的是确定平面图形和立体图形的重心问题。《论螺线》:是阿基米德对数学的出众贡献。他明确了螺线的定义,以及对螺线的面积的估算方式。在同一专著中,阿基米德还导入几何级数和算术级数求和的几何方法。《砂粒估算》:是专讲估算方式和估算理论的一本专著。阿基米德要估算饱含宇宙大圆球内的沙粒数目,他运用了很独特的想像,构建了新的量级计数法,确定了新单位,提出了表示任何大数目的模式,这与对数运算是密切相关的。热学方面热学方面成就最突出成就最突出,,热学创始人,被誉为热学创始人,被誉为“力学之父“力学之父阿基米德在数学学方面的工作主阿基米德在数学学方面的工作主要有两项,一是关于平衡问题的研究,要有两项,一是关于平衡问题的研究,杠杆原理即属于此。hH7物理好资源网(原物理ok网)

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另一项是关于浮杠杆原理即属于此。另一项是关于压强问题的研究,高中数学所学的压强力问题的研究,高中数学所学的压强定理属于这种。定理属于这种。《《论杠杆论杠杆》》杠杆原理告诉人们,动力臂越长,杠杆原理告诉人们,动力臂越长,阻力臂越短,能够以较小的力量撬起阻力臂越短,能够以较小的力量撬起更重的物体。也就是说使劲点离支点更重的物体。也就是说使劲点离支点越近,阻力点离支点越远,就越吃力;越近,阻力点离支点越远,就越吃力;反之,使劲点离支点越远,阻力点离反之,使劲点离支点越远,阻力点离支点越近,就越省力支点越近,就越省力阿基米德把阿基米德把观察和物理推理、观察和物理推理、理论研究和实际理论研究和实际应用相结合,建应用相结合,构建了流体静力学立了流体静力学的基本原理的基本原理,,即阿基米德原理:物基米德原理:物体在液体中所受体在液体中所受的压强的大小等的压强的大小等于物体排开的液于物体排开的液体容积的重量。体容积的重量。论证了杠杆平衡论证了杠杆平衡的条件,给出了严密的条件,给出了严密的公理陈述及若干定的公理陈述及若干定律的证明,即明天的理的证明,即明天的杠杆原理,为静力学杠杆原理,为静力学奠定了基础,提出了奠定了基础,提出了精确地确定物体重心精确地确定物体重心的方式,强调在物体的方式,强调在物体的中心处支上去,就的中心处支上去,能够使物体保持平衡。hH7物理好资源网(原物理ok网)

能使物体保持平衡。对此对此,,阿基米德有句名阿基米德有句谚语:“给我一个支点阿基米德定律证明,言:“给我一个支点,我能撬动整个月球。”我能撬动整个月球。”《《原理原理》》即阿基米德定理。即阿基米德定理。浸在液体(或二氧化碳)里的浸在液体(或二氧化碳)里的物体遭到向下的压强作用,物体遭到向下的压强作用,压强的大小等于被该物体压强的大小等于被该物体排开的液体的重力。排开的液体的重力。用范围:液体、气体,其用范围:液体、气体,其公式可记为公式可记为FF浮浮=G=G排排=ρgV排(压强的有关因排(压强的有关诱因素::压强只与,V排有关排有关,,与与ρρ物物(G),h深无关深无关,,与与VV物无直接关系)。物无直接关系)。阿基米德在这种专著中阿基米德在这种专著中渗透的物理思想渗透的物理思想“平衡法”中心思想要估算一个未知量(图形的容积或面积),先将它分成许多微小的量(如面分成线段,容积分成薄片等),再用另一组微小的单元来进行比较.但一般是构建一个杠杆,找一个合适的支点,使前后两组微小的量获得平衡,而前者的总和比较容易估算.这实际上就是近代积分的基本思想.而阿基米德可以当之无愧地被称为“积分学的先((11)用平衡法求球的容积)用平衡法求球的容积球切块容积球切块容积锥切块容积锥切块容积柱切块容积柱切块容积左扭力左扭力=右扭力右扭力==左扭力左扭力=4=4右扭力右转矩((11)用平衡法求球的容积)用平衡法求球的容积将球、圆锥、圆柱均完全分割成长度为将球、圆锥、圆柱均完全分割成长度为xx的薄片,并将所有球与圆柱的薄片都挂到的薄片,并将所有球与圆柱的薄片都挂到PP点,圆锥薄片都留在原处。hH7物理好资源网(原物理ok网)

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点,圆锥薄片都留在原处。左转矩和左转矩和==(圆球积(圆球积++锥体积)锥体积)2R2R右扭矩和右转矩和==柱容积柱容积R(圆球积(圆球积++锥体积)锥体积)2R=42R=4柱容积柱容积RR圆球积圆球积=2=2柱容积-锥体积柱容积-锥体积22穷竭法就是指某个图形(如圆)被另一个图形(如内接六边形)所逐渐“穷竭”,即塞满.在《圆的测度》中,阿基米德用穷竭法求出了圆周长和面积公式.他从圆的内接正三角形开始,变数逐渐加倍,估算到正96边形时得到了圆周率的近似值为,还证明了与球的表面积和容积相关的重要结果.设圆面积为A,三角形的面积为T,证明AT和AT都不可能,所以A=T.阿基米德《论螺线》中定义了“阿基米德螺线”:假如在平面上一条射线绕它的固定端点均匀旋转,同时有一点从阿基米德的离去阿基米德的离去公元前212年春天,困守三年多的叙拉古被罗马人攻下,当75岁的阿基米德在沙盘上画物理图形时,一个刚攻进城的罗马士兵向他喝问,听说,他因出神地在证明物理问题,没听到士兵的喝问.在士兵刀剑下,一个伟人倒在血泊中,他死后,遵其生前遗赠,石碑上精雕了“圆柱容球图”.个人影响个人影响日本的韩国的E.T.E.T.贝尔在贝尔在《《数学人物语文人物》》上是这样评价阿基米上是这样评价阿基米德的:“任何一伸开列有史以来三个最伟大的物理德的:“任何一伸开列有史以来三个最伟大的物理家的名单之中,必将会包括阿基米德,而另外两个家的名单之中,必将会包括阿基米德,而另外两个一般是牛顿和高斯。hH7物理好资源网(原物理ok网)

不过以她们的宏伟业绩和所处一般是牛顿和高斯。不过以她们的宏伟业绩和所处的时代背景来比较,或拿她们影响当代和后世的深的时代背景来比较,或拿她们影响当代和后世的深邃久远来比较,还应首推阿基米德。”阿基米德是邃久远来比较,还应首推阿基米德。”阿基米德是物理家与热学家的伟大学者阿基米德定律证明,他的几何专著是意大利物理家与热学家的伟大学者,他的几何专著是意大利物理的顶峰,因而被作为“阿尔法物理的顶峰,因而被作为“阿尔法α”α”,即一级数学家。,即一级数学家。他的作品一直融合物理和数学,因而阿基米德被称他的作品一直融合物理和数学,因而阿基米德被称为“物理学之父”为“物理学之父”hH7物理好资源网(原物理ok网)