掛圖內(nèi)容：

牛頓

艾薩克·牛頓爵士，英國物理學家、數(shù)學家、科學家和哲學家，同時是英國當時煉金術熱衷者。他在1687年7月5日發(fā)表的《自然哲學的數(shù)學原理》里提出的萬有引力定律以及他的牛頓運動定律是經(jīng)典力學的基石。牛頓還和萊布尼茨各自獨立地發(fā)明了微積分。他總共留下了50多萬字的煉金術手稿和100多萬字的神學手稿。

經(jīng)典名句

沒有大膽的猜測，就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)。

掛圖延伸：

牛頓的簡介

      最負盛名的數(shù)學家、科學家和哲學家，同時是英國當時煉金術熱衷者。他在1687年7月5日發(fā)表的《自然哲學的數(shù)學原理》里提出的萬有引力定律以及他的牛頓運動定律是經(jīng)典力學的基石。牛頓還和萊布尼茨各自獨立地發(fā)明了微積分。他總共留下了50多萬字的煉金術手稿和100多萬字的神學手稿。英國物理學家牛頓的智商：190

                                            少年牛頓

      1643年1月4日，在英格蘭林肯郡小鎮(zhèn)沃爾索浦的一個自耕農(nóng)家庭里，牛頓誕生了。牛頓是一個早產(chǎn)兒，出生時只有三磅重，接生婆和他的親人都擔心他能否活下來。誰也沒有料到這個看起來微不足道的小東西會成為了一位震古爍今的科學巨人，并且竟活到了85歲的高齡。牛頓出生前三個月父親便去世了。在他兩歲時，母親改嫁給一個牧師，把牛頓留在外祖母身邊撫養(yǎng)。11歲時，母親的后夫去世，母親帶著和后夫所生的一子二女回到牛頓身邊。牛頓自幼沉默寡言，性格倔強，這種習性可能來自它的家庭處境。

     大約從五歲開始，牛頓被送到公立學校讀書。少年時的牛頓并不是神童，他資質(zhì)平常，成績一般，但他喜歡讀書，喜歡看一些介紹各種簡單機械模型制作方法的讀物，并從中受到啟發(fā)，自己動手制作些奇奇怪怪的小玩意，如風車、木鐘、折疊式提燈等等。

【牛頓的成就】

力學方面的貢獻 

     牛頓在伽利略等人工作的基礎上進行深入研究，總結出了物體運動的三個基本定律（牛頓三定律）：①任何物體在不受外力或所受外力的合力為零時，保持原有的運動狀態(tài)不變，即原來靜止的繼續(xù)靜止，原來運動的繼續(xù)作勻速直線運動。②任何物體在外力作用下，運動狀態(tài)發(fā)生改變，其動量隨時間的變化率與所受的合外力成正比。通?？杀硎鰹椋何矬w的加速度與所受的合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向一致。③當物體甲給物體乙一個作用力時，物體乙必然同時給物體甲一個反作用力，作用力和反作用力大小相等，方向相反，而且在同一直線上。這三個非常簡單的物體運動定律，為力學奠定了堅實的基礎，并對其他學科的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。第一定律的內(nèi)容伽利略曾提出過，后來R.笛卡兒作過形式上的改進，伽利略也曾非正式地提到第二定律的內(nèi)容。

      第三定律的內(nèi)容則是牛頓在總結C?雷恩、J?沃利斯和C?惠更斯等人的結果之后得出的。

      牛頓是萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)者。他在1665～1666年開始考慮這個問題。1679年，R?胡克在寫給他的信中提出，引力應與距離平方成反比，地球高處拋體的軌道為橢圓，假設地球有縫，拋體將回到原處，而不是像牛頓所設想的軌道是趨向地心的螺旋線。牛頓沒有回信，但采用了胡克的見解。在開普勒行星運動定律以及其他人的研究成果上，他用數(shù)學方法導出了萬有引力定律。

      牛頓把地球上物體的力學和天體力學統(tǒng)一到一個基本的力學體系中，創(chuàng)立了經(jīng)典力學理論體系。正確地反映了宏觀物體低速運動的宏觀運動規(guī)律，實現(xiàn)了自然科學的第一次大統(tǒng)一。這是人類對自然界認識的一次飛躍。

      牛頓指出流體粘性阻力與剪切率成正比。他說：流體部分之間由于缺乏潤滑性而引起的阻力，如果其他都相同，與流體部分之間分離速度成比例?，F(xiàn)在把符合這一規(guī)律的流體稱為牛頓流體，其中包括最常見的水和空氣，不符合這一規(guī)律的稱為非牛頓流體。

     在給出平板在氣流中所受阻力時，牛頓對氣體采用粒子模型，得到阻力與攻角正弦平方成正比的結論。這個結論一般地說并不正確，但由于牛頓的權威地位，后人曾長期奉為信條。20世紀，T?卡門在總結空氣動力學的發(fā)展時曾風趣地說，牛頓使飛機晚一個世紀上天。

     關于聲的速度，牛頓正確地指出，聲速與大氣壓力平方根成正比，與密度平方根成反比。但由于他把聲傳播當作等溫過程，結果與實際不符，后來P.-S.拉普拉斯從絕熱過程考慮，修正了牛頓的聲速公式。

數(shù)學方面的貢獻

      17世紀以來，原有的幾何和代數(shù)已難以解決當時生產(chǎn)和自然科學所提出的許多新問題，例如：如何求出物體的瞬時速度與加速度？如何求曲線的切線及曲線長度（行星路程）、矢徑掃過的面積、極大極小值（如近日點、遠日點、最大射程等）、體積、重心、引力等等；盡管牛頓以前已有對數(shù)、解析幾何、無窮級數(shù)等成就，但還不能圓滿或普遍地解決這些問題。當時笛卡兒的《幾何學》和瓦里斯的《無窮算術》對牛頓的影響最大。牛頓將古希臘以來求解無窮小問題的種種特殊方法統(tǒng)一為兩類算法：正流數(shù)術（微分）和反流數(shù)術（積分），反映在1669年的《運用無限多項方程》、1671年的《流數(shù)術與無窮級數(shù)》、1676年的《曲線求積術》三篇論文和《原理》一書中，以及被保存下來的1666年10月他寫的在朋友們中間傳閱的一篇手稿《論流數(shù)》中。所謂“流量”就是隨時間而變化的自變量如x、y、s、u等，“流數(shù)”就是流量的改變速度即變化率，寫作等。他說的“差率”“變率”就是微分。與此同時，他還在

      1676年首次公布了他發(fā)明的二項式展開定理。牛頓利用它還發(fā)現(xiàn)了其他無窮級數(shù)，并用來計算面積、積分、解方程等等。1684年萊布尼茲從對曲線的切線研究中引入了和拉長的S作為微積分符號，從此牛頓創(chuàng)立的微積分學在大陸各國迅速推廣。

      牛頓在前人工作的基礎上，提出“流數(shù)(fluxion)法”，建立了二項式定理，并和G.W.萊布尼茨幾乎同時創(chuàng)立了微積分學，得出了導數(shù)、積分的概念和運算法則，闡明了求導數(shù)和求積分是互逆的兩種運算，為數(shù)學的發(fā)展開辟了一個新紀元。

 光學方面的貢獻

     牛頓曾致力于顏色的現(xiàn)象和光的本性的研究。1666年，他用三棱鏡研究日光，得出結論：白光是由不同顏色(即不同波長)的光混合而成的，不同波長的光有不同的折射率。在可見光中，紅光波長最長，折射率最小；紫光波長最短，折射率最大。牛頓的這一重要發(fā)現(xiàn)成為光譜分析的基礎，揭示了光色的秘密。牛頓還曾把一個磨得很精、曲率半徑較大的凸透鏡的凸面，壓在一個十分光潔的平面玻璃上，在白光照射下可看到，中心的接觸點是一個暗點，周圍則是明暗相間的同心圓圈。后人把這一現(xiàn)象稱為“牛頓環(huán)”。他創(chuàng)立了光的“微粒說”，從一個側(cè)面反映了光的運動性質(zhì)，但牛頓對光的“波動說”并不持反對態(tài)度。1704年，他出版了《光學》一書，系統(tǒng)闡述他在光學方面的研究成果。

 熱學方面的貢獻

     牛頓確定了冷卻定律，即當物體表面與周圍有溫差時，單位時間內(nèi)從單位面積上散失的熱量與這一溫差成正比。

天文學方面的貢獻

     牛頓1672年創(chuàng)制了反射望遠鏡。他用質(zhì)點間的萬有引力證明，密度呈球?qū)ΨQ的球體對外的引力都可以用同質(zhì)量的質(zhì)點放在中心的位置來代替。他還用萬有引力原理說明潮汐的各種現(xiàn)象，指出潮汐的大小不但同月球的位相有關，而且同太陽的方位有關。牛頓預言地球不是正球體。歲差就是由于太陽對赤道突出部分的攝動造成的。

哲學方面的貢獻

      牛頓的哲學思想基本屬于自發(fā)的唯物主義，他承認時間、空間的客觀存在。如同歷史上一切偉大人物一樣，牛頓雖然對人類作出了巨大的貢獻，但他也不能不受時代的限制。例如，他把時間、空間看作是同運動著的物質(zhì)相脫離的東西，提出了所謂絕對時間和絕對空間的概念；他對那些暫時無法解釋的自然現(xiàn)象歸結為上帝的安排，提出一切行星都是在某種外來的“第一推動力”作用下才開始運動的說法。

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