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小發明猜想

發布時間:2021-04-09 08:10:02

Ⅰ 名人簡易小發明,簡短些,急急急!謝謝!

1966年屈居於六平方米小屋的陳景潤,借一盞昏暗的煤油燈,伏在床板上,用一支筆,耗去了幾麻袋的草稿紙,居然攻克了世界著名數學難題「哥德巴赫猜想」中的(1+2),創造了距摘取這顆數論皇冠上的明珠(1+ 1)只是一步之遙的輝煌。他證明了「每個大偶數都是一個素數及一個不超過兩個素數的乘積之和」,使他在哥德巴赫猜想的研究上居世界領先地位。這一結果國際上譽為「陳氏定理」,受到廣泛徵引。這項工作還使他與王元、潘承洞在1978年共同獲得中國自然科學獎一等獎。他研究哥德巴赫猜想和其他數論問題的成就,至今,仍然在世界上遙遙領先。世界級的數學大師、美國學者阿 ·威爾(AWeil)曾這樣稱贊他:「陳景潤的每一項工作,都好像是在喜馬拉雅山山巔上行走。 童弟周刻苦學習的故事.在開始成績很差的情況下,學校不允許在教室里看書,他躲在路燈下看,外國人說他實驗不行,就經過多次試驗,獲得了成功.獲得了教授的好評. 華羅庚又回到了清華園,擔任數學系主任。不久,被任命為中國科學院數學研究所所長。他百倍珍惜黨和國家為科學研究提供的大好時光。他白天拄著拐杖到學校講課,晚上以案板當書桌,在燈下從事數學研究,常常寫作到深夜。有時,為了求證一個問題,他常常深夜從床上爬起,順手拿起床頭的報紙,在四周的空白處進行演算和論證。在他的屋裡,桌上、床上、地上,到處都堆滿了演算稿紙。他用毅力與勤奮,編織出成功和榮譽。

Ⅱ 什麼科幻小說 預見未來(寫的時候是猜想,後來證實對的)

沒有科幻小說預言一種新技術的理論基礎!!那不如去發明這個新東西,寫什麼小說呀!比較著名的是凡爾納預言了潛艇和登月尤其是登月和當初美國登月的地點都一樣只有方式不同小說是用大炮巨大的大炮而現實中用的是火箭!威爾斯預言過原子彈不過不是理論,其實只是描述了和核彈威力差不多的一種武器,還有就是他的世界大戰說過外星人用的死光也可以認為是後來的激光!

Ⅲ 科技節活動中 對於小發明,小製作的建議

魚缸換水器
材料:250mL空可樂瓶,約一米長的軟膠管(內徑約7毫米),萬能膠
在可樂瓶的蓋上打兩個眼(比管略小),將管剪成70厘米和30厘米兩端,分別插入蓋內一厘米,用萬能膠將介面處粘好,擰上瓶蓋。
用法:將管長的一端插入魚缸底部,擠一下瓶子,排出部分空氣,捏緊短的一段管,松開瓶子,使水進入瓶中,松開短管,魚缸里的水就流出來了。
原理:虹吸原理
注意:出水口液面必須低於魚缸的液面一點。
優點:可以盡量減少對魚的驚擾,不必將魚拿出就可將底部混有魚的排泄物的臟水吸出,保留一些原來的水。

(看著很難其實很好做,可以試一試,原創發明呦!)
資料:金魚的壽命其實很長,但由於飼養不當,如經常受到驚嚇等等,會使壽命變得很短。

Ⅳ 21世紀的科技成就有哪些

1、火星月球發現有水

2004年1月4日和1月25日,美國「勇氣」號和「機遇」號火星車分別在火星登陸。兩輛火星車的最大成就是共同發現了火星上曾經有水的證據。同時,在環火星軌道上運行的歐洲「火星快車」探測器也發現火星南極存在冰凍水。

這是人類首次直接在火星表面發現水。 在經歷9個多月的太空旅行後,美國「鳳凰」號火星探測器2008年5月25日成功降落在火星北極附近區域,這是第一個在火星北極附近著陸的人類探測器。按照計劃,「鳳凰」號著陸後展開了為期3個月的火星地面探測。

同年7月30日,「鳳凰」號的機械臂把一份土壤樣本遞送到熱量和釋出氣體分析儀中。在樣本加熱時,分析儀鑒別出其中有水蒸氣產生。這是火星上存在水的最直接證據。

2009年11月,科學家們肯定地表示,月球上有水而且數量可觀。2009年10月9日,美國航空航天局利用火箭在月球表面撞出一個直徑100英尺的坑,並在產生的碎片中測量到25加侖以水蒸氣和冰的形式存在的水。

2、人類基因組序列圖完成

2000年6月26日,美國總統柯林頓和英國首相布萊爾聯合宣布:人類有史以來的第一個基因組草圖已經完成。

2001年2月12日,中、美、日、德、法、英等6國科學家和美國塞萊拉公司聯合公布人類基因組圖譜及初步分析結果。

人類基因組計劃中最實質的內容,就是人類基因組的DNA序列圖,人類基因組計劃起始、爭論焦點、主要分歧、競爭主戰場等都是圍繞序列圖展開的。在序列圖完成之前,其他各圖都是序列圖的鋪墊。也就是說,只有序列圖的誕生才標志著整個人類基因組計劃工作的完成。

2003年4月15日,在DNA雙螺旋結構模型發表50周年前夕,中、美、日、英、法、德6國元首或政府首腦簽署文件,6國科學家聯合宣布:人類基因組序列圖完成。

人類基因組圖譜的繪就,是人類探索自身奧秘史上的一個重要里程碑,它被很多分析家認為是生物技術世紀誕生的標志。也就是說,21世紀是生物技術主宰世界的世紀,正如一個世紀前量子論的誕生被認為揭開了物理學主宰的20世紀一樣。

人類基因組蘊涵有人類生、老、病、死的絕大多數遺傳信息,破譯它將為疾病的診斷、新葯物的研製和新療法的探索帶來一場革命。

2007年,科學家首次闡述了人與人之間的DNA究竟存在著多大的差異。這是一個巨大的概念性飛躍,它將影響從醫生如何治療疾病到人類如何看待自己以及保護個人隱私等各個方面。

3、細胞重新編程技術

美國《科學》雜志評選出的2008年十大科學進展,細胞重新編程「定製」細胞系方面的進展名列第一位。

《科學》雜志說,這些細胞系以及「定製」它們的有關方法,為科研人員理解甚至未來治癒一些醫學上的頑疾提供了工具,比如帕金森氏症、Ⅰ型糖尿病等。

所謂細胞重新編程,是指通過植入新的基因,改變細胞的發育「記憶」,使其回到最原始的胚胎發育狀態,就能像胚胎幹細胞那樣進行分化,這樣的細胞被稱作「誘導式多能幹細胞」。

2008年,有兩個科研小組從罹患不同疾病的患者身上提取細胞,重新編程,使其「變身」為幹細胞。他們選取的疾病大多數是很難或者不可能用動物模型來進行研究,這就使得獲取人類細胞系進行研究的需求變得更為迫切。

《科學》雜志認為,這些新的細胞系將成為科研人員理解疾病如何發生、發展的重要工具,另外對醫學領域篩選潛在葯物可能也有幫助。如果科學家將來完全掌握細胞重新編程技術,能夠更准確地控制這一技術,使其變得更加有效、安全,那麼患有不同疾病的患者將有可能用自體健康細胞來治病。

4、人類最早祖先確定

身高4英尺(約合1.21米)的「阿爾迪」成為迄今為止人類發現的最古老原始人。她生活在440萬年前,直到1992年被發現。經過17年的探尋和研究,科學家將衣索比亞出土的100多塊碎片拼接起來,並成功復原了她的骨骼模型。

2009年10月,科學家公布了這一成果。令人吃驚的是,作為人與黑猩猩的共同祖先,「阿爾迪」卻與黑猩猩大不相同。此外,盡管生活在森林中但卻能夠直立行走的事實,推翻了此前有關空曠草原地形對於人類兩足發展至關重要的理論。

5、證實宇宙暗物質存在

2003年,美國匹茲堡大學斯克蘭頓博士領導的一個多國科學家小組,藉助了美國「威爾金森微波各向異性探測器」衛星的觀測數據以及另一項名叫「斯隆數字天宇測量」的觀測計劃的結果進行了對比分析。

觀測分析得出結論認為,宇宙中僅有4%是普通物質,23%是暗物質,73%是暗能量。2006年一個美國天文學家小組通過美宇航局的「錢德拉」X射線太空望遠鏡等設備觀測遙遠星系的碰撞,發現了宇宙暗物質存在的最直接證據。2007年,歐洲和美國的科學家在《自然》雜志上發表了首次為宇宙暗物質繪出的三維圖。

Ⅳ 北京一小學嘗試零點體育,這種上課方式是否科學

常用的幾種教學方法

為了落實新課程標准,小學科學課中常用的教學方法整合、總結、歸納如下:

(二)實驗探索法:實驗探索法是指教師提出命題或創設若干條件,學生圍繞著教師的命題進行假設和實驗證明;或者利用教師創設的條件,進行開放性實驗,從中發現新問題,找到新規律。實驗探索法主要是讓學生通過動手實驗,培養學生的探究能力,發展假設論證的科學精神和科學態度。實驗探索法的特點是充分體現學生的主體性學習,在實驗探索的活動過程中,教師只是提出命題或創設條件,通過什麼樣的實驗,怎樣進行實驗,通過實驗探索發現什麼,都由學生自己來確定。實驗探索法的目的不僅是讓學生學習實驗的方法和過程,更重要的是通過實驗,培養學生的探索與發現的能力。也就是說,把實驗作為探索和發現的方法,學生按照提出的命題提出假設,並通過實驗尋找答案。在這里,實驗過程就成了培養學生探索能力的重要途徑。

Ⅵ 誰有適合小學五年級學生的科技小發明小創作可行性要高喲

找一個空瓶子,在底下用剪刀剪出幾個洞,要留一個稍微大的洞,然後往裡面放10~20根火柴,這時,把蓋子扭緊,拿一根繩子(要細的)穿過底下的大洞,就完成了!

使用時,只用點燃繩子就可以了!

Ⅶ 作文《我最佩服他(她)》600字

他,令我佩服

我的外公是萍鄉青山中學的校長,只要一提起他,我心中的敬佩之情便油然而生。

我的外公年逾古稀,但卻能說會道,知識淵博。

人人都說樹老易空,人老易松。外公雖然老了,但還是堅持看書,樓上的書雖然不多,但外公卻背得滾瓜爛熟,比我的記憶力還好呢!瞧,他又把辭海拿出來看了,他戴起老花鏡,用手指著一個字一個字地讀,看,記,一會翻翻字意,一會翻翻歇後語,一會翻翻名人佳句。當客人來家做客時,他說得頭頭是道。要吃午飯了,外公還坐在書房裡看書,好象和書融為了一體。我常常不求甚聲解地問:「外公,你已經上了年紀,知識也多了,為什麽還要讀書呢?」

外公總是笑著說:「我呀!不像你,一拿起書就沒心思,囫圇吞棗,我一定要活到老,學到老,做一個快快樂樂的讀書人!」我不懂非懂地點了點頭,想:什麽才是快快樂樂的讀書人呢?

我的外公不僅知識淵博,還是一個「舉世聞名」的花迷呢!自從外公退休以後,便有了第二職業——養花。他對他的花百般呵護,無論什麼時候,什麼季節都細心照顧,連吃飯也蹲在花前,欣賞自己幾年起來的「傑作」。不僅如此,外公還經常買養花的書籍閱讀以求精益求精。

有一次,妹妹在「花海」中玩,因為是花道,密密麻麻,所以很狹窄,一不留神,妹妹摔在了一盒大菊花上,這可急壞了外公,在所有菊花中惟獨這盆最美,最大,最香,是外公的掌上明珠呀!外公呆若木雞,愁眉苦臉地望著這盆花眼淚禁不住地往下落,急忙把菊花搬入了房間,細心照顧,工夫不負有心人,終於,這盆大菊花「康復」了!今天就開放了,外公眉飛色舞地叫喚,外婆笑著嘮叨了:「別太大聲,讓鄰居聽了多不好意思呀!」雖然外公停止了叫喚,但從表面上看,他十分高興。

這就是 我的外公,一個年逾古稀,知識淵博,了解花卉的好外公,我打心底里佩服他。

Ⅷ 小學四年級做的小發明

科學小論文 自製USB小電風扇
科學小論文 自製USB小電風扇
陶然亭小學 四年級(2)班 曹珍
今天,我爸爸教了我關於電路的連接圖。我基本了解了電路的連接方法。對此,我很感興趣。於是我下定決心。決定要做個令自己得意的科學小發明。
我找來了馬達、硬紙皮(做扇葉)、刀、電池、還有必不可少的導線。我要用來做一個小風扇。我嘗試著用透明膠、雙面膠來固定扇葉,可結果還是是我不想要的。我上網查閱了扇葉的結構圖。我恍然大悟,原來是因為我的扇葉的形狀是平的。在轉動時扇葉不能扇到空氣,所以不能扇出風。那麼怎麼解決呢?我想起了我家裡以前有過一個電腦上的壞風扇,我可以仿造它做扇葉。我然後就拿起刀把硬紙皮捎成了一個有四個長方形組合而成的扇葉。按照電腦風扇做了一個扇葉,扇葉的末端都往上折了一個小三角形。
如何供電呢?應用電腦的USB介面的5V電源,應該是一個比電池耐用的電源了。我把USB線拆開,測量找著正極和地線,接對電機的正負級引線。
現在只剩下兩個問題了:1、如何固定扇頁。3、沒有開關。只要解決這幾個問題就成功了。
我想起了四驅車的小助件,我開始猜想,那是否能固定扇葉。我抱著嘗試的態度固定扇葉。我把助件插在馬達上,再把扇葉安上去。看看,這次應該比較牢固了。現在剩下一個問題了,就是開關。我學著書上的電路開關設計圖,拿來了電線和開關,接駁在電池和馬達上。我按下了開關,一陣清涼的風吹過臉頰,真舒服!最後我還不忘拿來了透明膠把電池、馬達、電線、開關等都固定好。這就是我的勞動成果啊!
勞動是快樂的,我感受到了勞動的喜悅,我還學會了遇到困難要思考,更要大膽設想,勇於實踐。這次科學實踐,使我對科學越來越感興趣,更加堅定了我學習科技的決心。

Ⅸ 小學生科技作品

一、科技活動方案的設計

(一)科技活動方案的重要性

1.科技活動方案是實施素質教育的具體措施

活動方案是科技活動的藍圖,是實施素質教育的具體措施。

科技活動方案要體現科技活動的培養目標,科技活動的原則、科技活動的內容安排。

科技活動方案一般有以下兩種:

①整體科技活動方案:一所小學要有一個整體科技活動計劃,一般是一個學年有個大體的計劃,一個學期有一個詳細的科技活動計劃;一個科技社團要有一個整體科技活動方案的設計思路,每個學期要有具體的科技活動的方案;一個年級活動課程要有整體計劃,每個學期要有整體科技活動方案。

②一次科技活動的方案:每次科技活動都要有科技活動方案,這個方案要十分具體。

2.科技活動方案是人類科技活動和學生心理需求的結合

我們在前面已經論證了小學科技活動是人類科技活動的一部分,又是小學教育的一部分,科技活動要培養小學生的參與意識、要傳播當代科技信息。怎樣把當代先進的科學思想和小學生的心理需求結合起來,激發小學生積極主動參與科技活動,是編制科技活動方案中的一大難題。

當代高科技有哪些?一般認為,當代科學前沿有:揭示物質之謎、宇宙探索、地球科學、生命和智力起源、非線性科學和復雜性研究。當代技術發展的主要前沿有:電腦技術、通信技術、生物技術和農業技術、新材料技術、激光技術、航天和空間技術、能源技術、交通運輸技術、環境保護技術、人體工程技術和新醫葯技術等等。

科學就是探索未知,科學前沿是人類探索未知的前沿,要不要讓學生知道?傳統的教育觀認為,沒有定論的假說是不能上教材的。對此,不少教育家提出過質疑。科學是全人類對未知世界的探索,科學是人類探索未知的過程,在科學的道路上,人們要前赴後繼,為什麼不把科學前沿的信息及時地告訴學生;為什麼不把科學的猜想、科學的幻想、科學的疑問告訴學生;在制定科技活動方案時,我們要有意識地把科學前沿信息編進去,而且要通過有趣的活動進行。

例如,要學生看一個打了小眼的紙箱子,學生都說什麼也沒看到,教師引導學生思考,不打開箱子怎樣探索「黑箱」的真相。讓學生查找「 黑箱系統 」這個科學詞彙,「黑箱」這個詞彙,激發了學生對科學前沿的興趣。

對於類似這種科學上無定論的現象,要不要告訴下一代呢?當然要告訴學生,問題是怎樣設計科技活動方案、怎樣激發小學生去探索。如怎樣探索飛碟之謎,切實的一種方法就是先研究一下碟狀飛行物能不能飛。在科學探索中,就是先做一個模型。科技輔導員通過半年的研究,利用簡單的方法在卡片紙上畫出圖,讓小學一年級學生剪剪貼貼,做個模型,看看飛碟能不能飛。

接著就讓學生討論,如果遇到飛碟應該怎麼辦?宇宙人來了怎麼辦?這個科技活動的設計難點就在於怎樣設計出小學一年級學生可以製作的飛碟模型,而且要90%的學生可以製作成功。這就要求科技活動的設計者既要深刻理解碟狀飛行物飛行物,又要十分了解小學生。

3.科技活動方案是教育者的創造性勞動成果

首先,要參與人類的科技活動,在科技活動中有所體會,要搜集大量的科技資料獲取知識背景材料。這是設計科技活動方案的第一步。教育者要先受教育,科技活動的指導者要親自參與科技活動,成為科技活動的積極參與者。無疑,參與人類的科技活動是一種創造性活動。

其次,要深入研究小學生,深入研究自己的學生,研究他們的心理情況,研究他們的知識水平和能力現狀,研究他們的個性特長……無疑是一種創造性的勞動。

科技活動方案的體現,也就是勞動成果的表現,包括科技活動方案、科技活動教材、科技活動器材、科技活動電腦軟體、科技活動場所設計等等。

(二)整體科技活動方案的設計思路

1.整體活動目標的確立

設計科技活動方案的第一步是確立科技活動的目標,科技活動的目標要符合總的科技活動的培養目標,又要具體可行。

整體科技活動的目標,一般以這項活動的教育結果——小學生在這項活動里的收獲來表示。

例一 某小學天文小組的整體科技活動目標: 激發組員對天文的興趣,擴大知識面,參與天文探索,培養探索精神、觀察力、操作能力、思維能力、創造能力。

例二 某農村小學飼養小組的整體科技活動目標: 結合本村養豬的實際情況,激發組員對參與本村養豬科技開發活動的興趣,要組員在本村養豬科技開發活動中有所發明、有所創造。

2.整體知識背景的研究

要確定科技活動的整體方案, 就要對相關的知識背景材料進行研究,例如,要編寫計算機科技活動的設計方案, 就要搜集計算機科技資料、研究本校的計算機設備情況, 選擇計算機軟體,了解計算機網路情況……

3.整體小學生情況的調查

要確定科技活動的整體方案,就要對整體小學生的情況進行調查。

例一,某小學對學生科學素質進行調查的結果是操作能力比較差,該校就把本學年的科技活動重點確定為培養操作能力, 並且擬定了一系列的活動措施。

例二,某科技活動站計算機活動小組對組員情況的調查結果是,大部分組員已經掌握了WPS的基本操作,但是對Word不大熟悉、對計算機的結構不大熟悉,他們就把活動方案的重點放在Word上。

4.整體活動設計思路一例

夏令營活動設計思路:

小學天文、地理、氣象科技夏令營吸引了廣大小學天文、地理、氣象愛好者,深受他們的喜愛。

①確定夏令營活動目標。夏令營是使小學生過一段時間有一定組織形式有一主題的集體生活的一項活動,其目標是綜合性、多方面科學素質的培養,圍繞提高思維能力、觀察能力、實踐能力、創造能力及開拓知識視野等等。

②選擇夏令營活動內容。夏令營活動具有綜合性的特點,在一期科技夏令營活動中可以是生物、地理、天文、科技製作、講座、寫科技小論文等內容,也可以是單一主題的。夏令營內容選擇應根據小學生身心特徵和條件而定,一般不宜太多太復雜。具體內容可從上述各項活動中選擇或組合拼配。如:白天進行地理考察調查,晚上開展天文觀察活動。

③設計夏令營活動方式。夏令營要建立「營委會」,營主任和下屬部門正職由教師擔任,而副職一定要由小學生擔任。一般要設立分管活動、生活、組織、聯絡等委員。下設小隊,一般以10人左右為宜,正副隊長則分別是由學生幹部擔任或委託教師擔任。營員由基層選拔、推薦。

④設計夏令營活動方案。夏令營活動參加人員較多,內容綜合性較強,因而要仔細周密地進行計劃安排,要動靜搭配,各種內容交替進行,最後要編排好活動日程表、組織系統和人員名單、營規營紀等。具體可從准備工作、開營式、每日活動、閉營式這個順序來設計。

⑤設計夏令營活動組織實施。首先,要考慮營服、營標、營旗、營禮、營歌;其次,要設計好開營式、閉營式,要搞得嚴肅、莊重、活潑、新穎。開營式要進行升營旗、唱營歌,授標志、宣布組建情況,營主任還要宣布本次科技夏令營的內容、要求,並正式頒布營規。閉營式主要是總結、表揚,以聯歡會形式為好,最後退營旗。夏令營時間一般是以3天至7天為好,低年級小學生可以舉辦「一日營」。

⑥設計總結評估。夏令營總結評估工作比較復雜,應從目標是否達到、組織工作做得如何、小學生興趣如何、思想性、科學性等方面來進行。

(三)一次科技活動方案的設計

1.活動目標的具體化

每一次活動都要有具體的活動目標,活動目標要具體化,切實可行。

例如,太陽能科技活動小組活動《製作太陽能汽車紙模型》活動目的:①培養學生利用太陽能的觀念,把利用太陽能和人類的能源問題聯系起來。(參與意識)②培養操作能力:主要是紙工操作的能力。③培養學生自己查找信息的能力:怎樣查找太陽能利用的科技信息?

2.知識背景材料的搜集

知識背景材料就是有關科技活動的科學知識,技術知識和技能的材料,是教師要掌握、理解的東西。要教會學生喝一杯水,教師就要有一桶水。知識背景材料的搜集和研究,是設計活動方案的前提,科技活動方案的設計能否成功、對科技活動能否進行成功的輔導,很大程度上取決於活動之前的教師和科技輔導員對知識背景材料的搜集情況、對有關知識背景材料的理解情況。

例如,太陽能科技活動小組活動《製作太陽能汽車紙模型》,太陽能是不會直接開汽車的,好辦法是太陽能轉化為電力,讓電來驅動電動機,把汽車改為電車。這里太陽能電池板就是很主要的部件了。模型里的太陽能電池板就在汽車的頂上。教師就要搜集有關太陽能電池板的資料。

3.對參加活動的學生的調查研究

在設計科技活動的方案的時候要對活動參加者的情況進行調查研究,作為設計活動方案的依據。

例如,太陽能科技活動小組活動《製作太陽能汽車紙模型》,經過對組員的調查,學生對太陽能熱水器,凹型太陽灶了解比較多,對太陽能電池了解少,對太陽能汽車了解更少。

4.對物質條件的調查研究

科技活動要使用器材、設備、工具、製作材料……有的科技活動要到一些地方進行觀察和考察,採集標本……在開展科技活動前,要對這些物質條件進行研究和調查,以防措手不及。

例如,太陽能科技活動小組活動《製作太陽能汽車紙模型》,要在每次活動前調查組員是否准備好了紙張、剪刀、膠水、尺子、鉛筆……

5.活動內容要點的制定

制定科技活動的內容要點是設計科技活動方案的關鍵,也是科技活動方案成功與否的關鍵。在確定了活動目標、搜集了知識背景材料、調查了學生情況、研究了物質條件以後,活動內容要點的制定就有了准備。

例如,太陽能科技活動小組活動:《製作太陽能汽車紙模型》內容要點:

①汽車和能源:通過讓學生搜集汽車和能源的信息,播放錄像和展示圖片,介紹汽車主要是使用汽油做能源的交通工具。汽油是有限的,使用汽油又會污染環境。激發學生對製作太陽能汽車的興趣。設計太陽能汽車的關鍵是怎樣把太陽能轉化成開汽車的動力?太陽能是不會直接開汽車的,好辦法是太陽能轉化為電力,讓電來驅動電動機,把汽車改為電車。這里太陽能電池板就是很主要的部件。模型里的太陽能電池板就在汽車的頂上。

②製作太陽能汽車模型:按照已經設計了的圖,要學生利用剪刀和糨糊製作太陽能汽車的模型。整個製作比較簡單,要讓學生自己看圖自己製作。

③要學生自己設計新的太陽能汽車,發揮學生的創造能力,可以要學生先畫圖,課外自己設計製作模型。

6.活動方式方法的制定

科技活動的方式方法是靈活多樣的,每次活動都可以不一樣。

例如,太陽能科技活動小組活動《製作太陽能汽車紙模型》。

①組織學生報告太陽能的利用信息、看錄像、圖片,要學生骨幹事前作好准備,學生講、教師輔導。

②組織學生製作太陽能汽車模型。也可以先進行製作,再讓學生自己介紹自己製作的模型,教師進行評價,再通過評價介紹有關知識。

③組織學生自己設計新式太陽能汽車模型。

二、科技活動的方式

(一)個人活動

個人活動是青少年科技活動的主要方式。這是符合教育性原則、自主性原則和興趣性原則的。青少年科技活動中的許多項目是要求或需要學生單獨完成的 。

(二)科技社團活動

科技社團是青少年科技活動的主要組織形式,社團活動是科技活動的基本活動方式。中小學生科技社團可以說是五花八門,多種多樣。按活動內容分,有多種項目、多種學科的科技社團,研究社團,學科社團。按活動水平分,有普及小組、提高社團、骨幹社團等。按組織系統分,又分別有教育系統、 科協系統、體委系統、團、 隊系統、婦聯系統,以及大企業,村委會、居委會等組織的各種社團。

(三)群眾活動

青少年科技活動中的群體活動,一般是指參加人數較多,宣傳影響廣泛的活動。有些群眾活動還對個人活動、社團活動和班級活動有示範和導向作用。群眾活動有普及活動和示範活動兩種。普及活動主要有:科學月活動、科技周活動、科技夏令營(冬令營)活動、科技博覽會、科普報告、科技主題班(隊)會等。示範活動主要有:科技競賽、科學討論會、科技講座,參觀、訪問等。

(四)班級活動

班級活動是科技活動的重要形式,它雖然以教學班為單位進行活動,但是它遵循科技活動的規律,不屬於學科課程的班級授課制。

小學班級科技活動的類型主要有:

①趣味型活動;②探究型活動;③實踐型活動;④專題型活動;⑤競賽、展示型活動;⑥「四個一」活動(每人每月看一本科技圖書,每人每月收集一兩個生活中科學小常識,每人每學期完成一兩件科技小製作,每人每學期寫一兩篇科技小論文);⑦操作型活動。

三、科技製作活動的輔導

(一)科技製作的三個層次

1.技術有三個層次

①使用技術——主要反映一般的操作和維修技術(它的載體是使用說明書、規程和設備本身)。

②方法技術——主要指設計和工藝方法 (它的載體是技術圖紙和標准、工藝及試驗規程等)。

③原理技術——主要指基礎性的技術資料和經驗(它是方法技術的基礎)。

技術的層次對我們組織科技製作活動會有啟發,科技製作活動也遵循人類技術活動的規律。

2.小學科技製作活動的三個層次

①照圖施工式科技製作--由科技製作的設計人和廠家設計生產出科技活動器材和圖紙,寫出說明書,由小學生利用現成的器材,按照說明書介紹的製作方法進行操作。這種科技製作對培養小學生的操作能力十分有效,有的製作著重培養操作的准確性,有的著重培養使用工具的能力。

②有所改革式科技製作--由科技製作的設計人和廠家設計生產出科技活動器材和圖紙,寫出說明書,但是圖紙和說明書都留有餘地,小學生可以對製作進行改革、組合、自己製作出形形色色的作品。有的只是提供器材和參考圖,完全由小學生自己設計作品,例如積木式製作、拼接式製作。這種科技製作不但對操作能力的培養有利,而且能激發兒童的想像力、創造力。

③有所創造式科技製作--把科技製作的目標、條件交給小學生,讓他們自己設計、自己找材料、自己製作作品。這種製作體現了技術活動的過程:為了社會的需要(製作目標),在頭腦里先產生「技術原子」,然後開始進行把自然物改造為人工物的活動。在這種科技製作活動里培養小學生的科技意識、思維能力、操作能力、觀察能力、創造能力都是十分有利的。

小學低、中、高年級都可以進行以上三種科技製作,關鍵是活動的設計要適合小學生各年級的水平。

(二)幾類小製作的實例

類一:照圖施工式科技製作

例1:土電話

土電話是利用聲音振動傳播的原理設計的。它取材簡單,製作方便,適合低年級學生製作。

A.製作方法

①話筒。找兩只塑料冰淇淋杯或紙杯,用剪刀把杯底剪掉。每個紙杯都是既做話筒又做聽筒。

②振動膜。用牛皮紙做振動膜。將紙剪成圓形,比紙杯底直徑略大。用膠水將圓貼在杯底,紙盡可能拉緊。

③穿線。找一根幾米長的棉線, 把兩個紙杯連起來,用大頭針在紙杯振動膜中心穿一小孔,把棉線分別穿入兩個紙杯中,並打個結。這樣,土電話就做成了。

B.游戲方法

讓兩個學生,一人拿來一個紙杯,一人把紙杯當話筒,一人把紙杯當聽筒。當一人對著話筒小聲說話時,聲音使振動膜發生振動,通過拉緊的棉線穿到對方的振動膜上,使聽筒那邊同樣的振動,這樣聲音就傳到另一個人了耳朵里去了。

例2:指南針

指南針,是我國古代四大發明之一。它在日常生活中有很大用途,它是根據磁學原理製作的。

取三合板一塊, 鋸一直徑為120毫米的底板。把表面和邊緣用砂紙磨光。在一張鉛畫紙上標好符號,按尺寸把盤面剪下,貼在底盤下,取一枚大頭針或縫衣針,從底盤背面中心穿過,將尖頭露出盤面做軸。根據尺寸把一塊白鐵皮剪成指針形狀,並鑽一個直徑2毫米的孔,把一顆紐扣固定在指針上。用一塊永久磁鐵觸指針數次,使指針磁化。最後,把指針放在軸上。注意哪頭指向北,就這頭塗成紅色。

在使用時,不要讓指針接觸磁性很強的磁鐵,以免影響指南針的磁極 。

類二:有所改革式科技製作

例:廢塑料瓶製作

取可樂瓶一隻,去掉底蓋,用剪刀剪去離瓶底2/5的部分,注意要保留1.5厘米寬作為花籃柄,將剩下3/5, 剪成一條一條到瓶子頸部,寬度可以根據需要而定。然後將一條條的塑料帶向外翻過來到瓶蓋處粘牢,這樣花籃就做好了。在籃中放入一些娟花,就成了非常漂亮的裝飾品。

要小學生對利用廢塑料瓶子進行製作。要求只要是利用廢塑料瓶子,做出的作品有用或欣賞就可以。

類三:有所創造式科技製作

例1.太陽能利用設計比賽

①利用晨會或者上次活動,組織學生搜集利用太陽能的信息,把設計比賽的要求講明白:自己設計一種搜集太陽能、利用太陽能的設備,畫出設計圖,做出模型或實物。可以把任務分配給小組,在課外或者在活動課上開展小組活動。

②舉行報告會,由學生自己介紹目前太陽能利用的情況,自己設計的太陽能產品圖,或者展示自己製作的模型、實物。

③對學生的設計進行評比。

④請參加本課程學習的學員自己設計製作一個利用太陽能的設備或者模型。

例2:自製小車比賽

1.目的

①通過自己設計製作小車模型,培養學生的創造力。

②通過比賽培養競爭意識。

③ 使學生了解當代汽車製造的三大難題:加速、制動和撞擊,對此產生研究興趣。

2.內容要點

①車輛啟動時由於慣性的作用,乘客就會向後倒,啟動得越快,加速度也就越大,慣性就越大,乘客就會受傷。怎樣平穩地加速,讓車輛很快啟動加速,又讓乘客很安全,這就是車輛設計的加速難題。

②車輛在剎車時由於慣性的作用,乘客要向前俯沖,發生危險。怎樣保證剎車時乘客的安全,這就是車輛設計時的制動難題。車輛如果發生撞擊,怎樣保證乘客的安全,這就是車輛設計的撞擊難題。

③小車比賽的規則:請你自己設計製作一輛以橡皮筋為動力的小車。在小車上放一個乒乓球,乒乓球上開一個能平著放入1角硬幣的開口,小車要帶著裝滿水的乒乓球駛過一條3米長、1米寬的路面,與放在終點的物相撞。小車停止以後,乒乓球內的水不準少於15毫米。誰的小車通過全程的時間最短,誰就取得優勝。小車不到達終點或者乒乓球里的水少於15毫米的不計成績。

④小車比賽中裝水的乒乓球代表了乘客,如果運用裝水的可口可樂瓶子或者雞蛋來代表乘客也可以。如果運用裝水的易拉罐代表乘客也可以。問題是要運用水在車輛發生撞擊以後能保存多少來評估車輛對乘客保證安全的程度。教師可以根據當地的情況通過自己的實驗決定一個標准,使比賽公平。

⑤小車比賽時路面、寬度只要一致就可以,上面的規定是可以改變的。

⑥ 小車的動力只要規定運用橡皮筋就可以,讓學生自己去創造。動力大了,車輛可以開得快,發生撞擊時慣性力就大,水就會流得多;動力小了,車輛就會開得慢。

⑦小車的造型、車輪的多少都由學生自己決定。

四、創造發明活動的輔導

(一)思維訓練和創造訓練活動

通過有趣的各式各樣的活動對小學生的思維進行訓練,是小學科技活動的重要內容。

例一,《看誰想得妙》活動方案。

1.目的

培養學生的想像力是本次活動的主要目的。

2.內容要點

想像,就是「過去沒有感知過的事物在頭腦中形成新形象的過程」。想像分為三類。一是「再造想像」,如看到大樓圖紙就想像出大樓的樣子;二是「創造想像」,這是在個人頭腦中獨立創造出來的事物的新形象;三是「幻想」,是與人的願望相結合的並指未來的想像。

常用的聯想手段有四種:①相近聯想:由時間和空間上接近的事物引發的聯想(如由天安門聯想到人民英雄紀念碑);②相似聯想(如由籃球想到西瓜);③對比聯想(如由黑暗想到光明);④關系聯想(如由個人想到集體,由原因想到結果)。

3.活動形式與方法

① 可以先進行漫畫欣賞(應用兩幅相似的圖進行對比,如雲和羊),講解相似聯想的作用,然後讓學生自己來進行相似聯想的練習。教師可讓學生在課桌上先畫,然後在黑板上畫四個圖形讓學生來補畫,誰想到新的誰就上來畫,越多越好,集思廣益,加深學生對聯想的認識。

②在四幅圖中添畫,先讓學生們各自思索去畫,然後逐幅問誰添畫了什麼,各自報告,看誰添畫得最恰當有趣。

③「小明上學」是相近聯想的訓練,需要在許多物件中找出與小明有關的事件。只需要用線連接,教師在畫之前要講明「相近聯想」的意思。此外也可以說「鋼」,讓大家聯想(如回答:鐵軌、橋梁、鋼盔、煉鋼工人等)

4.發明創造活動的意義

青少年發明創造活動(簡稱「小發明活動」)是一項內容廣泛、意義重大,開展時間較長,已形成傳統的一項典型的青少年創造活動。這項活動符合青少年的心理特點,深受青少年的歡迎;這項活動,受到科協、教育部門及有關社會各界的重視。為了推動、普及這項活動,全國青少年科技活動領導小組決定,從1982年開始,每兩年舉辦一屆全國青少年發明創造比賽,作為這項活動的示範。

小學生是祖國的未來,科學的希望。他們將承擔著使我國經濟達到世界中等發達國家水平,基本實現現代化的重任。所以,我們要從小學生抓起,努力培養他們發明的創造意識,創造精神和創造能力,使他們成為建設社會主義現代化國家的後備力量。

小學生參加發明活動,是培養他們的發明創造意識、創造精神和創造能力的較好途徑。

發明活動是一項群眾性活動,所有小學生都可以參加。在活動中,小學生能夠明確什麼是發明創造,深刻認識發明創造的意義,從而樹立發明創造的意識。

發明活動是開放型活動,它不受教學大綱和教材的束縛,也不受時間、場地、設備等的限制,並且每一次活動都沒有固定的答案,小學生可以在這個廣闊天地里縱橫馳騁,這樣有利於培養他們的創造精神。

發明活動是一項創造性活動。在發明活動過程中,需要小學生具有多種能力,特別是創造和想像的能力。因此,通過發明活動,可以培養學生的創造能力。

發明活動還可以培養小學生熱愛科學技術的興趣,克服困難,戰勝困難的堅強意志,樹立建設社會主義祖國的信念,養成小學生良好的科學態度,並能使學生受到審美教育、勞動教育以及團結協作、遵守紀律等方面的教育。

(二)對輔導教師的要求

青少年發明創造活動對輔導教師要求較高。除一般的教育、教學能力要求外,還要求輔導教師注意以下幾個方面:

1. 輔導應從實踐入手

輔導小學生開展小發明活動,一定要用大量生動的實例引導小學生入門,切忌從概念、理論入手。

2.為小學生營造自由想像的環境

對孩子的發明或設想,無論成功與否,無論在什麼場合,都不允許正面批評、否定,切忌潑冷水。只能提改進和完善的建設性意見。

3.注意遵循兒童的思維規律

搞發明並非輕而易舉,靈感不是憑主觀願望產生的。搞發明切忌急躁,限期完成的做法是不可取的。

4.活動方式靈活多樣

科技設想畫、頭腦運動會等都是很好的青少年創造教育活動。輔導教師應熟悉這方面的活動,適當組織類似活動。

5.要當科學家,先當老實人

切忌包辦代替。包辦代替不僅剝奪了孩子的實踐鍛煉機會,還污染了孩子的思想和科學道德,正好與開展活動的初衷背道而馳。應該讓孩子在剛剛邁入科學門坎的時候,就讓他們懂得:科學是老老實實的東西,來不得半點虛假和僥幸。

6.要輔導發明活動,先從事發明活動

沒有親身體會很難有深刻認識,沒有實踐經驗,僅憑照本宣科是很難輔導好小發明活動的。因此,小發明輔導教師應爭當發明家,起碼也應成為發明活動愛好者。

Ⅹ 一個簡單的科學題.高手快進.在線等

牛頓(Isaac Newton, 1643―1727)
英國偉大的物理學家、數學家、天文學家。恩格斯說:「牛頓由於發現了萬有引力定律而創立了天文學,由於進行光的分解而創立了科學的光學,由於創立了二項式定理和無限理論而創立了科學的數學,由於認識了力學的本性而創立了科學的力學。」的確,牛頓在自然科學領域里作了奠基性的貢獻,堪稱科學巨匠。
牛頓出生於英國北部林肯郡的一個農民家庭。1661年考上劍橋大學特里尼蒂學校,1665年畢業,這時正趕上鼠疫,牛頓回家避疫兩年,期間幾乎考慮了他一生中所研究的各個方面,特別是他一生中的幾個重要貢獻:萬有引力定律、經典力學、微積分和光學。
科學家牛頓的故事
牛頓發現萬有引力定律,建立了經典力學,他用一個公式將宇宙中最大天體的運動和最小粒子的運動統一起來。宇宙變得如此清晰:任何一個運動都不是無故發生,都是長長的一系列因果鏈條中的一個狀態、一個環節,是可以精確描述的。人們打破幾千年來神的意志統治世界的思想,開始相信沒有任何東西是智慧所不能確切知道的。相比於他的理論,牛頓更偉大的貢獻是使人們從此開始相信科學。

牛頓是一個遠遠超過那個時代所有人智慧的科學巨人,他對真理的探索是如此痴迷,以至於他的理論成果都是在別人的敦促下才公諸於世的,對牛頓來說創造本身就是最大的樂趣。 1643年1月4日,在英格蘭林肯郡小鎮沃爾索浦的一個自耕農家庭里,牛頓誕生了。牛頓是一個早產兒,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,並且竟活到了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。11歲時,母親的後夫去世,母親帶著和後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。少年時的牛頓並不是神童,他資質平常,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製作方法的讀物,並從中受到啟發,自己動手製作些奇奇怪怪的小玩意,如風車、木鍾、折疊式提燈等等。

傳說小牛頓把風車的機械原理摸透後,自己製造了一架磨坊的模型,他將老鼠綁在一架有輪子的踏車上,然後在輪子的前面放上一粒玉米,剛好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米,就不斷的跑動,於是輪子不停的轉動;又一次他放風箏時,在繩子上懸掛著小燈,夜間村人看去驚疑是彗星出現;他還製造了一個小水鍾。每天早晨,小水鍾會自動滴水到他的臉上,催他起床。他還喜歡繪畫、雕刻,尤其喜歡刻日晷,家裡牆角、窗檯上到處安放著他刻畫的日晷,用以驗看日影的移動。

牛頓12歲時進了離家不遠的格蘭瑟姆中學。牛頓的母親原希望他成為一個農民,但牛頓本人卻無意於此,而酷愛讀書。隨著年歲的增大,牛頓越發愛好讀書,喜歡沉思,做科學小實驗。他在格蘭瑟姆中學讀書時,曾經寄宿在一位葯劑師家裡,使他受到了化學試驗的熏陶。

牛頓在中學時代學習成績並不出眾,只是愛好讀書,對自然現象由好奇心,例如顏色、日影四季的移動,尤其是幾何學、哥白尼的日心說等等。他還分門別類的記讀書筆記,又喜歡別出心裁的作些小工具、小技巧、小發明、小試驗。

當時英國社會滲透基督教新思想,牛頓家裡有兩位都以神父為職業的親戚,這可能影響牛頓晚年的宗教生活。從這些平凡的環境和活動中,還看不出幼年的牛頓是個才能出眾異於常人的兒童。

後來迫於生活,母親讓牛頓停學在家務農,贍養家庭。但牛頓一有機會便埋首書卷,以至經常忘了幹活。每次,母親叫他同傭人一道上市場,熟悉做交易的生意經時,他便懇求傭人一個人上街,自己則躲在樹叢後看書。有一次,牛頓的舅父起了疑心,就跟蹤牛頓上市鎮去,發現他的外甥伸著腿,躺在草地上,正在聚精會神地鑽研一個數學問題。牛頓的好學精神感動了舅父,於是舅父勸服了母親讓牛頓復學,並鼓勵牛頓上大學讀書。牛頓又重新回到了學校,如飢似渴地汲取著書本上的營養。

求學歲月

1661年,19歲的牛頓以減費生的身份進入劍橋大學三一學院,靠為學院做雜務的收入支付學費,1664年成為獎學金獲得者,1665年獲學士學位。

17世紀中葉,劍橋大學的教育制度還滲透著濃厚的中世紀經院哲學的氣味,當牛頓進入劍橋時,哪裡還在傳授一些經院式課程,如邏輯、古文、語法、古代史、神學等等。兩年後三一學院出現了新氣象,盧卡斯創設了一個獨辟蹊徑的講座,規定講授自然科學知識,如地理、物理、天文和數學課程。

講座的第一任教授伊薩克·巴羅是個博學的科學家。這位學者獨具慧眼,看出了牛頓具有深邃的觀察力、敏銳的理解力。於是將自己的數學知識,包括計算曲線圖形面積的方法,全部傳授給牛頓,並把牛頓引向了近代自然科學的研究領域。

在這段學習過程中,牛頓掌握了算術、三角,讀了開普勒的《光學》,笛卡爾的《幾何學》和《哲學原理》,伽利略的《兩大世界體系的對話》,胡克的《顯微圖集》,還有皇家學會的歷史和早期的哲學學報等。

牛頓在巴羅門下的這段時間,是他學習的關鍵時期。巴羅比牛頓大12歲,精於數學和光學,他對牛頓的才華極為贊賞,認為牛頓的數學才超過自己。後來,牛頓在回憶時說道:「巴羅博士當時講授關於運動學的課程,也許正是這些課程促使我去研究這方面的問題。」

當時,牛頓在數學上很大程度是依靠自學。他學習了歐幾里得的《幾何原本》、笛卡兒的《幾何學》、沃利斯的《無窮算術》、巴羅的《數學講義》及韋達等許多數學家的著作。其中,對牛頓具有決定性影響的要數笛卡兒的《幾何學》和沃利斯的《無窮算術》,它們將牛頓迅速引導到當時數學最前沿~解析幾何與微積分。1664年,牛頓被選為巴羅的助手,第二年,劍橋大學評議會通過了授予牛頓大學學士學位的決定。

1665~1666年嚴重的鼠疫席捲了倫敦,劍橋離倫敦不遠,為恐波及,學校因此而停課,牛頓於1665年6月離校返鄉。

由於牛頓在劍橋受到數學和自然科學的熏陶和培養,對探索自然現象產生濃厚的興趣,家鄉安靜的環境又使得他的思想展翅飛翔。1665~1666年這段短暫的時光成為牛頓科學生涯中的黃金歲月,他在自然科學領域內思潮奔騰,才華迸發,思考前人從未思考過的問題,踏進了前人沒有涉及的領域,創建了前所未有的驚人業績。

1665年初,牛頓創立級數近似法,以及把任意冪的二項式化為一個級數的規則;同年11月,創立正流數法(微分);次年1月,用三棱鏡研究顏色理論;5月,開始研究反流數法(積分)。這一年內,牛頓開始想到研究重力問題,並想把重力理論推廣到月球的運動軌道上去。他還從開普勒定律中推導出使行星保持在它們的軌道上的力必定與它們到旋轉中心的距離平方成反比。牛頓見蘋果落地而悟出地球引力的傳說,說的也是此時發生的軼事。

總之,在家鄉居住的兩年中,牛頓以比此後任何時候更為旺盛的精力從事科學創造,並關心自然哲學問題。他的三大成就:微積分、萬有引力、光學分析的思想都是在這時孕育成形的。可以說此時的牛頓已經開始著手描繪他一生大多數科學創造的藍圖。

1667年復活節後不久,牛頓返回到劍橋大學,10月1日被選為三一學院的仲院侶(初級院委),翌年3月16日獲得碩士學位,同時成為正院侶(高級院委)。1669年10月27日,巴羅為了提攜牛頓而辭去了教授之職,26歲的牛頓晉升為數學教授,並擔任盧卡斯講座的教授。巴羅為牛頓的科學生涯打通了道路,如果沒有牛頓的舅父和巴羅的幫助,牛頓這匹千里馬可能就不會馳騁在科學的大道上。巴羅讓賢,這在科學史上一直被傳為佳話。

偉大的成就~建立微積分

在牛頓的全部科學貢獻中,數學成就佔有突出的地位。他數學生涯中的第一項創造性成果就是發現了二項式定理。據牛頓本人回憶,他是在1664年和1665年間的冬天,在研讀沃利斯博士的《無窮算術》時,試圖修改他的求圓面積的級數時發現這一定理的。

笛卡爾的解析幾何把描述運動的函數關系和幾何曲線相對應。牛頓在老師巴羅的指導下,在鑽研笛卡爾的解析幾何的基礎上,找到了新的出路。可以把任意時刻的速度看是在微小的時間范圍里的速度的平均值,這就是一個微小的路程和時間間隔的比值,當這個微小的時間間隔縮小到無窮小的時候,就是這一點的准確值。這就是微分的概念。

求微分相當於求時間和路程關系得在某點的切線斜率。一個變速的運動物體在一定時間范圍里走過的路程,可以看作是在微小時間間隔里所走路程的和,這就是積分的概念。求積分相當於求時間和速度關系的曲線下面的面積。牛頓從這些基本概念出發,建立了微積分。

微積分的創立是牛頓最卓越的數學成就。牛頓為解決運動問題,才創立這種和物理概念直接聯系的數學理論的,牛頓稱之為"流數術"。它所處理的一些具體問題,如切線問題、求積問題、瞬時速度問題以及函數的極大和極小值問題等,在牛頓前已經得到人們的研究了。但牛頓超越了前人,他站在了更高的角度,對以往分散的努力加以綜合,將自古希臘以來求解無限小問題的各種技巧統一為兩類普通的演算法——微分和積分,並確立了這兩類運算的互逆關系,從而完成了微積分發明中最關鍵的一步,為近代科學發展提供了最有效的工具,開辟了數學上的一個新紀元。

牛頓沒有及時發表微積分的研究成果,他研究微積分可能比萊布尼茨早一些,但是萊布尼茨所採取的表達形式更加合理,而且關於微積分的著作出版時間也比牛頓早。

在牛頓和萊布尼茨之間,為爭論誰是這門學科的創立者的時候,竟然引起了一場悍然大波,這種爭吵在各自的學生、支持者和數學家中持續了相當長的一段時間,造成了歐洲大陸的數學家和英國數學家的長期對立。英國數學在一個時期里閉關鎖國,囿於民族偏見,過於拘泥在牛頓的「流數術」中停步不前,因而數學發展整整落後了一百年。

應該說,一門科學的創立決不是某一個人的業績,它必定是經過多少人的努力後,在積累了大量成果的基礎上,最後由某個人或幾個人總結完成的。微積分也是這樣,是牛頓和萊布尼茨在前人的基礎上各自獨立的建立起來的。

1707年,牛頓的代數講義經整理後出版,定名為《普遍算術》。他主要討論了代數基礎及其(通過解方程)在解決各類問題中的應用。書中陳述了代數基本概念與基本運算,用大量實例說明了如何將各類問題化為代數方程,同時對方程的根及其性質進行了深入探討,引出了方程論方面的豐碩成果,如,他得出了方程的根與其判別式之間的關系,指出可以利用方程系數確定方程根之冪的和數,即「牛頓冪和公式」。

牛頓對解析幾何與綜合幾何都有貢獻。他在1736年出版的《解析幾何》中引入了曲率中心,給出密切線圓(或稱曲線圓)概念,提出曲率公式及計算曲線的曲率方法。並將自己的許多研究成果總結成專論《三次曲線枚舉》,於1704年發表。此外,他的數學工作還涉及數值分析、概率論和初等數論等眾多領域。

偉大的成就~對光學的三大貢獻

在牛頓以前,墨子、培根、達·芬奇等人都研究過光學現象。反射定律是人們很早就認識的光學定律之一。近代科學興起的時候,伽利略靠望遠鏡發現了「新宇宙」,震驚了世界。荷蘭數學家斯涅爾首先發現了光的折射定律。笛卡爾提出了光的微粒說……

牛頓以及跟他差不多同時代的胡克、惠更斯等人,也象伽利略、笛卡爾等前輩一樣,用極大的興趣和熱情對光學進行研究。1666年,牛頓在家休假期間,得到了三棱鏡,他用來進行了著名的色散試驗。一束太陽光通過三棱鏡後,分解成幾種顏色的光譜帶,牛頓再用一塊帶狹縫的擋板把其他顏色的光擋住,只讓一種顏色的光在通過第二個三棱鏡,結果出來的只是同樣顏色的光。這樣,他就發現了白光是由各種不同顏色的光組成的,這是第一大貢獻。

牛頓為了驗證這個發現,設法把幾種不同的單色光合成白光,並且計算出不同顏色光的折射率,精確地說明了色散現象。揭開了物質的顏色之謎,原來物質的色彩是不同顏色的光在物體上有不同的反射率和折射率造成的。公元1672年,牛頓把自己的研究成果發表在《皇家學會哲學雜志》上,這是他第一次公開發表的論文。

許多人研究光學是為了改進折射望遠鏡。牛頓由於發現了白光的組成,認為折射望遠鏡透鏡的色散現象是無法消除的(後來有人用具有不同折射率的玻璃組成的透鏡消除了色散現象),就設計和製造了反射望遠鏡。

牛頓不但擅長數學計算,而且能夠自己動手製造各種試驗設備並且作精細實驗。為了製造望遠鏡,他自己設計了研磨拋光機,實驗各種研磨材料。公元1668年,他製成了第一架反射望遠鏡樣機,這是第二大貢獻。公元1671年,牛頓把經過改進得反射望遠鏡獻給了皇家學會,牛頓名聲大震,並被選為皇家學會會員。反射望遠鏡的發明奠定了現代大型光學天文望遠鏡的基礎。

同時,牛頓還進行了大量的觀察實驗和數學計算,比如研究惠更斯發現的冰川石的異常折射現象,胡克發現的肥皂泡的色彩現象,「牛頓環」的光學現象等等。

牛頓還提出了光的「微粒說」,認為光是由微粒形成的,並且走的是最快速的直線運動路徑。他的「微粒說」與後來惠更斯的「波動說」構成了關於光的兩大基本理論。此外,他還製作了牛頓色盤等多種光學儀器。

偉大的成就~構築力學大廈

牛頓是經典力學理論的集大成者。他系統的總結了伽利略、開普勒和惠更斯等人的工作,得到了著名的萬有引力定律和牛頓運動三定律。

在牛頓以前,天文學是最顯赫的學科。但是為什麼行星一定按照一定規律圍繞太陽運行?天文學家無法圓滿解釋這個問題。萬有引力的發現說明,天上星體運動和地面上物體運動都受到同樣的規律——力學規律的支配。

早在牛頓發現萬有引力定律以前,已經有許多科學家嚴肅認真的考慮過這個問題。比如開普勒就認識到,要維持行星沿橢圓軌道運動必定有一種力在起作用,他認為這種力類似磁力,就像磁石吸鐵一樣。1659年,惠更斯從研究擺的運動中發現,保持物體沿圓周軌道運動需要一種向心力。胡克等人認為是引力,並且試圖推到引力和距離的關系。

1664年,胡克發現彗星靠近太陽時軌道彎曲是因為太陽引力作用的結果;1673年,惠更斯推導出向心力定律;1679年,胡克和哈雷從向心力定律和開普勒第三定律,推導出維持行星運動的萬有引力和距離的平方成反比。

牛頓自己回憶,1666年前後,他在老家居住的時候已經考慮過萬有引力的問題。最有名的一個說法是:在假期里,牛頓常常在花園里小坐片刻。有一次,象以往屢次發生的那樣,一個蘋果從樹上掉了下來……

一個蘋果的偶然落地,卻是人類思想史的一個轉折點,它使那個坐在花園里的人的頭腦開了竅,引起他的沉思:究竟是什麼原因使一切物體都受到差不多總是朝向地心的吸引呢?牛頓思索著。終於,他發現了對人類具有劃時代意義的萬有引力。

牛頓高明的地方就在於他解決了胡克等人沒有能夠解決的數學論證問題。1679年,胡克曾經寫信問牛頓,能不能根據向心力定律和引力同距離的平方成反比的定律,來證明行星沿橢圓軌道運動。牛頓沒有回答這個問題。1685年,哈雷登門拜訪牛頓時,牛頓已經發現了萬有引力定律:兩個物體之間有引力,引力和距離的平方成反比,和兩個物體質量的乘積成正比。

當時已經有了地球半徑、日地距離等精確的數據可以供計算使用。牛頓向哈雷證明地球的引力是使月亮圍繞地球運動的向心力,也證明了在太陽引力作用下,行星運動符合開普勒運動三定律。

在哈雷的敦促下,1686年底,牛頓寫成劃時代的偉大著作《自然哲學的數學原理》一書。皇家學會經費不足,出不了這本書,後來靠了哈雷的資助,這部科學史上最偉大的著作之一才能夠在1687年出版。

牛頓在這部書中,從力學的基本概念(質量、動量、慣性、力)和基本定律(運動三定律)出發,運用他所發明的微積分這一銳利的數學工具,不但從數學上論證了萬有引力定律,而且把經典力學確立為完整而嚴密的體系,把天體力學和地面上的物體力學統一起來,實現了物理學史上第一次大的綜合。

站在巨人的肩上

牛頓的研究領域非常廣泛,他除了在數學、光學、力學等方面做出卓越貢獻外,他還花費大量精力進行化學實驗。他常常六個星期一直留在實驗室里,不分晝夜的工作。他在化學上花費的時間並不少,卻幾乎沒有取得什麼顯著的成就。為什麼同樣一個偉大的牛頓,在不同的領域取得的成就竟那麼不一樣呢?

其中一個原因就是各個學科處在不同的發展階段。在力學和天文學方面,有伽利略、開普勒、胡克、惠更斯等人的努力,牛頓有可能用已經准備好的材料,建立起一座宏偉壯麗的力學大廈。正象他自己所說的那樣「如果說我看得遠,那是因為我站在巨人的肩上」。而在化學方面,因為正確的道路還沒有開辟出來,牛頓沒法走到可以砍伐材料的地方。

牛頓在臨終前對自己的生活道路是這樣總結的:「我不知道在別人看來,我是什麼樣的人;但在我自己看來,我不過就象是一個在海濱玩耍的小孩,為不時發現比尋常更為光滑的一塊卵石或比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜,而對於展現在我面前的浩瀚的真理的海洋,卻全然沒有發現。」

這當然是牛頓的謙遜。

怪異的牛頓

牛頓並不善於教學,他在講授新近發現的微積分時,學生都接受不了。但在解決疑難問題方面的能力,他卻遠遠超過了常人。還是學生時,牛頓就發現了一種計算無限量的方法。他用這個秘密的方法,算出了雙曲面積到二百五十位數。他曾經高價買下了一個棱鏡,並把它作為科學研究的工具,用它試驗了白光分解為的有顏色的光。

開始,他並不願意發表他的觀察所得,他的發現都只是一種個人的消遣,為的是使自己在寂靜的書齋中解悶,他獨自遨遊於自己所創造的超級世界裡。後來,在好友哈雷的竭力勸說下,才勉強同意出版他的手稿,才有劃時代巨著《自然哲學的數學原理》的問世。

作為大學教授,牛頓常常忙得不修邊幅,往往領帶不結,襪帶不系好,馬褲也不紐扣,就走進了大學餐廳。有一次,他在向一位姑娘求婚時思想又開了小差,他腦海了只剩下了無窮量的二項式定理。他抓住姑娘的手指,錯誤的把它當成通煙斗的通條,硬往煙斗里塞,痛得姑娘大叫,離他而去。牛頓也因此終生未娶。

牛頓從容不迫地觀察日常生活中的小事,結果作出了科學史上一個個重要的發現。他馬虎拖沓,曾經鬧過許多的笑話。一次,他邊讀書,邊煮雞蛋,等他揭開鍋想吃雞蛋時,卻發現鍋里是一隻懷表。還有一次,他請朋友吃飯,當飯菜准備好時,牛頓突然想到一個問題,便獨自進了內室,朋友等了他好久還是不見他出來,於是朋友就自己動手把那份雞全吃了,雞骨頭留在盤子,不告而別了。等牛頓想起,出來後,發現了盤子里的骨頭,以為自己已經吃過了,便轉身又進了內室,繼續研究他的問題。

牛頓晚年

但是由於受時代的限制,牛頓基本上是一個形而上學的機械唯物主義者。他認為運動只是機械力學的運動,是空間位置的變化;宇宙和太陽一樣是沒有發展變化的;靠了萬有引力的作用,恆星永遠在一個固定不變的位置上……

隨著科學聲譽的提高,牛頓的政治地位也得到了提升。1689年,他被當選為國會中的大學代表。作為國會議員,牛頓逐漸開始疏遠給他帶來巨大成就的科學。他不時表示出對以他為代表的領域的厭惡。同時,他的大量的時間花費在了和同時代的著名科學家如胡克、萊布尼茲等進行科學優先權的爭論上。

晚年的牛頓在倫敦過著堂皇的生活,1705年他被安妮女王封為貴族。此時的牛頓非常富有,被普遍認為是生存著的最偉大的科學家。他擔任英國皇家學會會長,在他任職的二十四年時間里,他以鐵拳統治著學會。沒有他的同意,任何人都不能被選舉。

晚年的牛頓開始致力於對神學的研究,他否定哲學的指導作用,虔誠地相信上帝,埋頭於寫以神學為題材的著作。當他遇到難以解釋的天體運動時,竟提出了「神的第一推動力」的謬論。他說「上帝統治萬物,我們是他的僕人而敬畏他、崇拜他」。

1727年3月20日,偉大艾薩克·牛頓逝世。同其他很多傑出的英國人一樣,他被埋葬在了威斯敏斯特教堂。他的墓碑上鐫刻著:

讓人們歡呼這樣一位多麼偉大的
人類榮耀曾經在世界上存在。
牛頓第一定律為:一切物體總保持運速直線運動狀態或靜止狀態,除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態.
牛頓第一定律又叫慣性定律.
牛頓第二定律為:物體的加速度跟作用力成正比,跟物體的質量成反比.
牛頓第三定律為:兩個物體間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一直線上.

經典物理學大師—牛頓

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我不知道在別人看來,我是什麼樣的人;但在我自己看來,我不過就象是一個在海濱玩耍的小孩,為不時發現比尋常更為光滑的一塊卵石或比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜,而對於展現在我面前的浩瀚的真理的海洋,卻全然沒有發現。
——牛頓

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