Ⅰ 名人简易小发明,简短些,急急急!谢谢!
1966年屈居于六平方米小屋的陈景润,借一盏昏暗的煤油灯,伏在床板上,用一支笔,耗去了几麻袋的草稿纸,居然攻克了世界著名数学难题“哥德巴赫猜想”中的(1+2),创造了距摘取这颗数论皇冠上的明珠(1+ 1)只是一步之遥的辉煌。他证明了“每个大偶数都是一个素数及一个不超过两个素数的乘积之和”,使他在哥德巴赫猜想的研究上居世界领先地位。这一结果国际上誉为“陈氏定理”,受到广泛征引。这项工作还使他与王元、潘承洞在1978年共同获得中国自然科学奖一等奖。他研究哥德巴赫猜想和其他数论问题的成就,至今,仍然在世界上遥遥领先。世界级的数学大师、美国学者阿 ·威尔(AWeil)曾这样称赞他:“陈景润的每一项工作,都好像是在喜马拉雅山山巅上行走。 童弟周刻苦学习的故事.在开始成绩很差的情况下,学校不允许在教室里看书,他躲在路灯下看,外国人说他实验不行,就经过多次试验,获得了成功.获得了教授的好评. 华罗庚又回到了清华园,担任数学系主任。不久,被任命为中国科学院数学研究所所长。他百倍珍惜党和国家为科学研究提供的大好时光。他白天拄着拐杖到学校讲课,晚上以案板当书桌,在灯下从事数学研究,常常写作到深夜。有时,为了求证一个问题,他常常深夜从床上爬起,顺手拿起床头的报纸,在四周的空白处进行演算和论证。在他的屋里,桌上、床上、地上,到处都堆满了演算稿纸。他用毅力与勤奋,编织出成功和荣誉。
Ⅱ 什么科幻小说 预见未来(写的时候是猜想,后来证实对的)
没有科幻小说预言一种新技术的理论基础!!那不如去发明这个新东西,写什么小说呀!比较著名的是凡尔纳预言了潜艇和登月尤其是登月和当初美国登月的地点都一样只有方式不同小说是用大炮巨大的大炮而现实中用的是火箭!威尔斯预言过原子弹不过不是理论,其实只是描述了和核弹威力差不多的一种武器,还有就是他的世界大战说过外星人用的死光也可以认为是后来的激光!
Ⅲ 科技节活动中 对于小发明,小制作的建议
鱼缸换水器
材料:250mL空可乐瓶,约一米长的软胶管(内径约7毫米),万能胶
在可乐瓶的盖上打两个眼(比管略小),将管剪成70厘米和30厘米两端,分别插入盖内一厘米,用万能胶将接口处粘好,拧上瓶盖。
用法:将管长的一端插入鱼缸底部,挤一下瓶子,排出部分空气,捏紧短的一段管,松开瓶子,使水进入瓶中,松开短管,鱼缸里的水就流出来了。
原理:虹吸原理
注意:出水口液面必须低于鱼缸的液面一点。
优点:可以尽量减少对鱼的惊扰,不必将鱼拿出就可将底部混有鱼的排泄物的脏水吸出,保留一些原来的水。
(看着很难其实很好做,可以试一试,原创发明呦!)
资料:金鱼的寿命其实很长,但由于饲养不当,如经常受到惊吓等等,会使寿命变得很短。
Ⅳ 21世纪的科技成就有哪些
1、火星月球发现有水
2004年1月4日和1月25日,美国“勇气”号和“机遇”号火星车分别在火星登陆。两辆火星车的最大成就是共同发现了火星上曾经有水的证据。同时,在环火星轨道上运行的欧洲“火星快车”探测器也发现火星南极存在冰冻水。
这是人类首次直接在火星表面发现水。 在经历9个多月的太空旅行后,美国“凤凰”号火星探测器2008年5月25日成功降落在火星北极附近区域,这是第一个在火星北极附近着陆的人类探测器。按照计划,“凤凰”号着陆后展开了为期3个月的火星地面探测。
同年7月30日,“凤凰”号的机械臂把一份土壤样本递送到热量和释出气体分析仪中。在样本加热时,分析仪鉴别出其中有水蒸气产生。这是火星上存在水的最直接证据。
2009年11月,科学家们肯定地表示,月球上有水而且数量可观。2009年10月9日,美国航空航天局利用火箭在月球表面撞出一个直径100英尺的坑,并在产生的碎片中测量到25加仑以水蒸气和冰的形式存在的水。
2、人类基因组序列图完成
2000年6月26日,美国总统克林顿和英国首相布莱尔联合宣布:人类有史以来的第一个基因组草图已经完成。
2001年2月12日,中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。
人类基因组计划中最实质的内容,就是人类基因组的DNA序列图,人类基因组计划起始、争论焦点、主要分歧、竞争主战场等都是围绕序列图展开的。在序列图完成之前,其他各图都是序列图的铺垫。也就是说,只有序列图的诞生才标志着整个人类基因组计划工作的完成。
2003年4月15日,在DNA双螺旋结构模型发表50周年前夕,中、美、日、英、法、德6国元首或政府首脑签署文件,6国科学家联合宣布:人类基因组序列图完成。
人类基因组图谱的绘就,是人类探索自身奥秘史上的一个重要里程碑,它被很多分析家认为是生物技术世纪诞生的标志。也就是说,21世纪是生物技术主宰世界的世纪,正如一个世纪前量子论的诞生被认为揭开了物理学主宰的20世纪一样。
人类基因组蕴涵有人类生、老、病、死的绝大多数遗传信息,破译它将为疾病的诊断、新药物的研制和新疗法的探索带来一场革命。
2007年,科学家首次阐述了人与人之间的DNA究竟存在着多大的差异。这是一个巨大的概念性飞跃,它将影响从医生如何治疗疾病到人类如何看待自己以及保护个人隐私等各个方面。

3、细胞重新编程技术
美国《科学》杂志评选出的2008年十大科学进展,细胞重新编程“定制”细胞系方面的进展名列第一位。
《科学》杂志说,这些细胞系以及“定制”它们的有关方法,为科研人员理解甚至未来治愈一些医学上的顽疾提供了工具,比如帕金森氏症、Ⅰ型糖尿病等。
所谓细胞重新编程,是指通过植入新的基因,改变细胞的发育“记忆”,使其回到最原始的胚胎发育状态,就能像胚胎干细胞那样进行分化,这样的细胞被称作“诱导式多能干细胞”。
2008年,有两个科研小组从罹患不同疾病的患者身上提取细胞,重新编程,使其“变身”为干细胞。他们选取的疾病大多数是很难或者不可能用动物模型来进行研究,这就使得获取人类细胞系进行研究的需求变得更为迫切。
《科学》杂志认为,这些新的细胞系将成为科研人员理解疾病如何发生、发展的重要工具,另外对医学领域筛选潜在药物可能也有帮助。如果科学家将来完全掌握细胞重新编程技术,能够更准确地控制这一技术,使其变得更加有效、安全,那么患有不同疾病的患者将有可能用自体健康细胞来治病。
4、人类最早祖先确定
身高4英尺(约合1.21米)的“阿尔迪”成为迄今为止人类发现的最古老原始人。她生活在440万年前,直到1992年被发现。经过17年的探寻和研究,科学家将埃塞俄比亚出土的100多块碎片拼接起来,并成功复原了她的骨骼模型。
2009年10月,科学家公布了这一成果。令人吃惊的是,作为人与黑猩猩的共同祖先,“阿尔迪”却与黑猩猩大不相同。此外,尽管生活在森林中但却能够直立行走的事实,推翻了此前有关空旷草原地形对于人类两足发展至关重要的理论。
5、证实宇宙暗物质存在
2003年,美国匹兹堡大学斯克兰顿博士领导的一个多国科学家小组,借助了美国“威尔金森微波各向异性探测器”卫星的观测数据以及另一项名叫“斯隆数字天宇测量”的观测计划的结果进行了对比分析。
观测分析得出结论认为,宇宙中仅有4%是普通物质,23%是暗物质,73%是暗能量。2006年一个美国天文学家小组通过美宇航局的“钱德拉”X射线太空望远镜等设备观测遥远星系的碰撞,发现了宇宙暗物质存在的最直接证据。2007年,欧洲和美国的科学家在《自然》杂志上发表了首次为宇宙暗物质绘出的三维图。
Ⅳ 北京一小学尝试零点体育,这种上课方式是否科学
常用的几种教学方法
为了落实新课程标准,小学科学课中常用的教学方法整合、总结、归纳如下:

(二)实验探索法:实验探索法是指教师提出命题或创设若干条件,学生围绕着教师的命题进行假设和实验证明;或者利用教师创设的条件,进行开放性实验,从中发现新问题,找到新规律。实验探索法主要是让学生通过动手实验,培养学生的探究能力,发展假设论证的科学精神和科学态度。实验探索法的特点是充分体现学生的主体性学习,在实验探索的活动过程中,教师只是提出命题或创设条件,通过什么样的实验,怎样进行实验,通过实验探索发现什么,都由学生自己来确定。实验探索法的目的不仅是让学生学习实验的方法和过程,更重要的是通过实验,培养学生的探索与发现的能力。也就是说,把实验作为探索和发现的方法,学生按照提出的命题提出假设,并通过实验寻找答案。在这里,实验过程就成了培养学生探索能力的重要途径。
Ⅵ 谁有适合小学五年级学生的科技小发明小创作可行性要高哟
找一个空瓶子,在底下用剪刀剪出几个洞,要留一个稍微大的洞,然后往里面放10~20根火柴,这时,把盖子扭紧,拿一根绳子(要细的)穿过底下的大洞,就完成了!
使用时,只用点燃绳子就可以了!
Ⅶ 作文《我最佩服他(她)》600字
他,令我佩服
我的外公是萍乡青山中学的校长,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,但却能说会道,知识渊博。
人人都说树老易空,人老易松。外公虽然老了,但还是坚持看书,楼上的书虽然不多,但外公却背得滚瓜烂熟,比我的记忆力还好呢!瞧,他又把辞海拿出来看了,他戴起老花镜,用手指着一个字一个字地读,看,记,一会翻翻字意,一会翻翻歇后语,一会翻翻名人佳句。当客人来家做客时,他说得头头是道。要吃午饭了,外公还坐在书房里看书,好象和书融为了一体。我常常不求甚声解地问:“外公,你已经上了年纪,知识也多了,为什麽还要读书呢?”
外公总是笑着说:“我呀!不像你,一拿起书就没心思,囫囵吞枣,我一定要活到老,学到老,做一个快快乐乐的读书人!”我不懂非懂地点了点头,想:什麽才是快快乐乐的读书人呢?
我的外公不仅知识渊博,还是一个“举世闻名”的花迷呢!自从外公退休以后,便有了第二职业——养花。他对他的花百般呵护,无论什么时候,什么季节都细心照顾,连吃饭也蹲在花前,欣赏自己几年起来的“杰作”。不仅如此,外公还经常买养花的书籍阅读以求精益求精。
有一次,妹妹在“花海”中玩,因为是花道,密密麻麻,所以很狭窄,一不留神,妹妹摔在了一盒大菊花上,这可急坏了外公,在所有菊花中惟独这盆最美,最大,最香,是外公的掌上明珠呀!外公呆若木鸡,愁眉苦脸地望着这盆花眼泪禁不住地往下落,急忙把菊花搬入了房间,细心照顾,工夫不负有心人,终于,这盆大菊花“康复”了!今天就开放了,外公眉飞色舞地叫唤,外婆笑着唠叨了:“别太大声,让邻居听了多不好意思呀!”虽然外公停止了叫唤,但从表面上看,他十分高兴。
这就是 我的外公,一个年逾古稀,知识渊博,了解花卉的好外公,我打心底里佩服他。
Ⅷ 小学四年级做的小发明
科学小论文 自制USB小电风扇
科学小论文 自制USB小电风扇
陶然亭小学 四年级(2)班 曹珍
今天,我爸爸教了我关于电路的连接图。我基本了解了电路的连接方法。对此,我很感兴趣。于是我下定决心。决定要做个令自己得意的科学小发明。
我找来了马达、硬纸皮(做扇叶)、刀、电池、还有必不可少的导线。我要用来做一个小风扇。我尝试着用透明胶、双面胶来固定扇叶,可结果还是是我不想要的。我上网查阅了扇叶的结构图。我恍然大悟,原来是因为我的扇叶的形状是平的。在转动时扇叶不能扇到空气,所以不能扇出风。那么怎么解决呢?我想起了我家里以前有过一个电脑上的坏风扇,我可以仿造它做扇叶。我然后就拿起刀把硬纸皮捎成了一个有四个长方形组合而成的扇叶。按照电脑风扇做了一个扇叶,扇叶的末端都往上折了一个小三角形。
如何供电呢?应用电脑的USB接口的5V电源,应该是一个比电池耐用的电源了。我把USB线拆开,测量找着正极和地线,接对电机的正负级引线。
现在只剩下两个问题了:1、如何固定扇页。3、没有开关。只要解决这几个问题就成功了。
我想起了四驱车的小助件,我开始猜想,那是否能固定扇叶。我抱着尝试的态度固定扇叶。我把助件插在马达上,再把扇叶安上去。看看,这次应该比较牢固了。现在剩下一个问题了,就是开关。我学着书上的电路开关设计图,拿来了电线和开关,接驳在电池和马达上。我按下了开关,一阵清凉的风吹过脸颊,真舒服!最后我还不忘拿来了透明胶把电池、马达、电线、开关等都固定好。这就是我的劳动成果啊!
劳动是快乐的,我感受到了劳动的喜悦,我还学会了遇到困难要思考,更要大胆设想,勇于实践。这次科学实践,使我对科学越来越感兴趣,更加坚定了我学习科技的决心。
Ⅸ 小学生科技作品
一、科技活动方案的设计
(一)科技活动方案的重要性
1.科技活动方案是实施素质教育的具体措施
活动方案是科技活动的蓝图,是实施素质教育的具体措施。
科技活动方案要体现科技活动的培养目标,科技活动的原则、科技活动的内容安排。
科技活动方案一般有以下两种:
①整体科技活动方案:一所小学要有一个整体科技活动计划,一般是一个学年有个大体的计划,一个学期有一个详细的科技活动计划;一个科技社团要有一个整体科技活动方案的设计思路,每个学期要有具体的科技活动的方案;一个年级活动课程要有整体计划,每个学期要有整体科技活动方案。
②一次科技活动的方案:每次科技活动都要有科技活动方案,这个方案要十分具体。
2.科技活动方案是人类科技活动和学生心理需求的结合
我们在前面已经论证了小学科技活动是人类科技活动的一部分,又是小学教育的一部分,科技活动要培养小学生的参与意识、要传播当代科技信息。怎样把当代先进的科学思想和小学生的心理需求结合起来,激发小学生积极主动参与科技活动,是编制科技活动方案中的一大难题。
当代高科技有哪些?一般认为,当代科学前沿有:揭示物质之谜、宇宙探索、地球科学、生命和智力起源、非线性科学和复杂性研究。当代技术发展的主要前沿有:电脑技术、通信技术、生物技术和农业技术、新材料技术、激光技术、航天和空间技术、能源技术、交通运输技术、环境保护技术、人体工程技术和新医药技术等等。
科学就是探索未知,科学前沿是人类探索未知的前沿,要不要让学生知道?传统的教育观认为,没有定论的假说是不能上教材的。对此,不少教育家提出过质疑。科学是全人类对未知世界的探索,科学是人类探索未知的过程,在科学的道路上,人们要前赴后继,为什么不把科学前沿的信息及时地告诉学生;为什么不把科学的猜想、科学的幻想、科学的疑问告诉学生;在制定科技活动方案时,我们要有意识地把科学前沿信息编进去,而且要通过有趣的活动进行。
例如,要学生看一个打了小眼的纸箱子,学生都说什么也没看到,教师引导学生思考,不打开箱子怎样探索“黑箱”的真相。让学生查找“ 黑箱系统 ”这个科学词汇,“黑箱”这个词汇,激发了学生对科学前沿的兴趣。
对于类似这种科学上无定论的现象,要不要告诉下一代呢?当然要告诉学生,问题是怎样设计科技活动方案、怎样激发小学生去探索。如怎样探索飞碟之谜,切实的一种方法就是先研究一下碟状飞行物能不能飞。在科学探索中,就是先做一个模型。科技辅导员通过半年的研究,利用简单的方法在卡片纸上画出图,让小学一年级学生剪剪贴贴,做个模型,看看飞碟能不能飞。
接着就让学生讨论,如果遇到飞碟应该怎么办?宇宙人来了怎么办?这个科技活动的设计难点就在于怎样设计出小学一年级学生可以制作的飞碟模型,而且要90%的学生可以制作成功。这就要求科技活动的设计者既要深刻理解碟状飞行物飞行物,又要十分了解小学生。
3.科技活动方案是教育者的创造性劳动成果
首先,要参与人类的科技活动,在科技活动中有所体会,要搜集大量的科技资料获取知识背景材料。这是设计科技活动方案的第一步。教育者要先受教育,科技活动的指导者要亲自参与科技活动,成为科技活动的积极参与者。无疑,参与人类的科技活动是一种创造性活动。
其次,要深入研究小学生,深入研究自己的学生,研究他们的心理情况,研究他们的知识水平和能力现状,研究他们的个性特长……无疑是一种创造性的劳动。
科技活动方案的体现,也就是劳动成果的表现,包括科技活动方案、科技活动教材、科技活动器材、科技活动电脑软件、科技活动场所设计等等。
(二)整体科技活动方案的设计思路
1.整体活动目标的确立
设计科技活动方案的第一步是确立科技活动的目标,科技活动的目标要符合总的科技活动的培养目标,又要具体可行。
整体科技活动的目标,一般以这项活动的教育结果——小学生在这项活动里的收获来表示。
例一 某小学天文小组的整体科技活动目标: 激发组员对天文的兴趣,扩大知识面,参与天文探索,培养探索精神、观察力、操作能力、思维能力、创造能力。
例二 某农村小学饲养小组的整体科技活动目标: 结合本村养猪的实际情况,激发组员对参与本村养猪科技开发活动的兴趣,要组员在本村养猪科技开发活动中有所发明、有所创造。
2.整体知识背景的研究
要确定科技活动的整体方案, 就要对相关的知识背景材料进行研究,例如,要编写计算机科技活动的设计方案, 就要搜集计算机科技资料、研究本校的计算机设备情况, 选择计算机软件,了解计算机网络情况……
3.整体小学生情况的调查
要确定科技活动的整体方案,就要对整体小学生的情况进行调查。
例一,某小学对学生科学素质进行调查的结果是操作能力比较差,该校就把本学年的科技活动重点确定为培养操作能力, 并且拟定了一系列的活动措施。
例二,某科技活动站计算机活动小组对组员情况的调查结果是,大部分组员已经掌握了WPS的基本操作,但是对Word不大熟悉、对计算机的结构不大熟悉,他们就把活动方案的重点放在Word上。
4.整体活动设计思路一例
夏令营活动设计思路:
小学天文、地理、气象科技夏令营吸引了广大小学天文、地理、气象爱好者,深受他们的喜爱。
①确定夏令营活动目标。夏令营是使小学生过一段时间有一定组织形式有一主题的集体生活的一项活动,其目标是综合性、多方面科学素质的培养,围绕提高思维能力、观察能力、实践能力、创造能力及开拓知识视野等等。
②选择夏令营活动内容。夏令营活动具有综合性的特点,在一期科技夏令营活动中可以是生物、地理、天文、科技制作、讲座、写科技小论文等内容,也可以是单一主题的。夏令营内容选择应根据小学生身心特征和条件而定,一般不宜太多太复杂。具体内容可从上述各项活动中选择或组合拼配。如:白天进行地理考察调查,晚上开展天文观察活动。
③设计夏令营活动方式。夏令营要建立“营委会”,营主任和下属部门正职由教师担任,而副职一定要由小学生担任。一般要设立分管活动、生活、组织、联络等委员。下设小队,一般以10人左右为宜,正副队长则分别是由学生干部担任或委托教师担任。营员由基层选拔、推荐。
④设计夏令营活动方案。夏令营活动参加人员较多,内容综合性较强,因而要仔细周密地进行计划安排,要动静搭配,各种内容交替进行,最后要编排好活动日程表、组织系统和人员名单、营规营纪等。具体可从准备工作、开营式、每日活动、闭营式这个顺序来设计。
⑤设计夏令营活动组织实施。首先,要考虑营服、营标、营旗、营礼、营歌;其次,要设计好开营式、闭营式,要搞得严肃、庄重、活泼、新颖。开营式要进行升营旗、唱营歌,授标志、宣布组建情况,营主任还要宣布本次科技夏令营的内容、要求,并正式颁布营规。闭营式主要是总结、表扬,以联欢会形式为好,最后退营旗。夏令营时间一般是以3天至7天为好,低年级小学生可以举办“一日营”。
⑥设计总结评估。夏令营总结评估工作比较复杂,应从目标是否达到、组织工作做得如何、小学生兴趣如何、思想性、科学性等方面来进行。
(三)一次科技活动方案的设计
1.活动目标的具体化
每一次活动都要有具体的活动目标,活动目标要具体化,切实可行。
例如,太阳能科技活动小组活动《制作太阳能汽车纸模型》活动目的:①培养学生利用太阳能的观念,把利用太阳能和人类的能源问题联系起来。(参与意识)②培养操作能力:主要是纸工操作的能力。③培养学生自己查找信息的能力:怎样查找太阳能利用的科技信息?
2.知识背景材料的搜集
知识背景材料就是有关科技活动的科学知识,技术知识和技能的材料,是教师要掌握、理解的东西。要教会学生喝一杯水,教师就要有一桶水。知识背景材料的搜集和研究,是设计活动方案的前提,科技活动方案的设计能否成功、对科技活动能否进行成功的辅导,很大程度上取决于活动之前的教师和科技辅导员对知识背景材料的搜集情况、对有关知识背景材料的理解情况。
例如,太阳能科技活动小组活动《制作太阳能汽车纸模型》,太阳能是不会直接开汽车的,好办法是太阳能转化为电力,让电来驱动电动机,把汽车改为电车。这里太阳能电池板就是很主要的部件了。模型里的太阳能电池板就在汽车的顶上。教师就要搜集有关太阳能电池板的资料。
3.对参加活动的学生的调查研究
在设计科技活动的方案的时候要对活动参加者的情况进行调查研究,作为设计活动方案的依据。
例如,太阳能科技活动小组活动《制作太阳能汽车纸模型》,经过对组员的调查,学生对太阳能热水器,凹型太阳灶了解比较多,对太阳能电池了解少,对太阳能汽车了解更少。
4.对物质条件的调查研究
科技活动要使用器材、设备、工具、制作材料……有的科技活动要到一些地方进行观察和考察,采集标本……在开展科技活动前,要对这些物质条件进行研究和调查,以防措手不及。
例如,太阳能科技活动小组活动《制作太阳能汽车纸模型》,要在每次活动前调查组员是否准备好了纸张、剪刀、胶水、尺子、铅笔……
5.活动内容要点的制定
制定科技活动的内容要点是设计科技活动方案的关键,也是科技活动方案成功与否的关键。在确定了活动目标、搜集了知识背景材料、调查了学生情况、研究了物质条件以后,活动内容要点的制定就有了准备。
例如,太阳能科技活动小组活动:《制作太阳能汽车纸模型》内容要点:
①汽车和能源:通过让学生搜集汽车和能源的信息,播放录像和展示图片,介绍汽车主要是使用汽油做能源的交通工具。汽油是有限的,使用汽油又会污染环境。激发学生对制作太阳能汽车的兴趣。设计太阳能汽车的关键是怎样把太阳能转化成开汽车的动力?太阳能是不会直接开汽车的,好办法是太阳能转化为电力,让电来驱动电动机,把汽车改为电车。这里太阳能电池板就是很主要的部件。模型里的太阳能电池板就在汽车的顶上。
②制作太阳能汽车模型:按照已经设计了的图,要学生利用剪刀和糨糊制作太阳能汽车的模型。整个制作比较简单,要让学生自己看图自己制作。
③要学生自己设计新的太阳能汽车,发挥学生的创造能力,可以要学生先画图,课外自己设计制作模型。
6.活动方式方法的制定
科技活动的方式方法是灵活多样的,每次活动都可以不一样。
例如,太阳能科技活动小组活动《制作太阳能汽车纸模型》。
①组织学生报告太阳能的利用信息、看录像、图片,要学生骨干事前作好准备,学生讲、教师辅导。
②组织学生制作太阳能汽车模型。也可以先进行制作,再让学生自己介绍自己制作的模型,教师进行评价,再通过评价介绍有关知识。
③组织学生自己设计新式太阳能汽车模型。
二、科技活动的方式
(一)个人活动
个人活动是青少年科技活动的主要方式。这是符合教育性原则、自主性原则和兴趣性原则的。青少年科技活动中的许多项目是要求或需要学生单独完成的 。
(二)科技社团活动
科技社团是青少年科技活动的主要组织形式,社团活动是科技活动的基本活动方式。中小学生科技社团可以说是五花八门,多种多样。按活动内容分,有多种项目、多种学科的科技社团,研究社团,学科社团。按活动水平分,有普及小组、提高社团、骨干社团等。按组织系统分,又分别有教育系统、 科协系统、体委系统、团、 队系统、妇联系统,以及大企业,村委会、居委会等组织的各种社团。
(三)群众活动
青少年科技活动中的群体活动,一般是指参加人数较多,宣传影响广泛的活动。有些群众活动还对个人活动、社团活动和班级活动有示范和导向作用。群众活动有普及活动和示范活动两种。普及活动主要有:科学月活动、科技周活动、科技夏令营(冬令营)活动、科技博览会、科普报告、科技主题班(队)会等。示范活动主要有:科技竞赛、科学讨论会、科技讲座,参观、访问等。
(四)班级活动
班级活动是科技活动的重要形式,它虽然以教学班为单位进行活动,但是它遵循科技活动的规律,不属于学科课程的班级授课制。
小学班级科技活动的类型主要有:
①趣味型活动;②探究型活动;③实践型活动;④专题型活动;⑤竞赛、展示型活动;⑥“四个一”活动(每人每月看一本科技图书,每人每月收集一两个生活中科学小常识,每人每学期完成一两件科技小制作,每人每学期写一两篇科技小论文);⑦操作型活动。
三、科技制作活动的辅导
(一)科技制作的三个层次
1.技术有三个层次
①使用技术——主要反映一般的操作和维修技术(它的载体是使用说明书、规程和设备本身)。
②方法技术——主要指设计和工艺方法 (它的载体是技术图纸和标准、工艺及试验规程等)。
③原理技术——主要指基础性的技术资料和经验(它是方法技术的基础)。
技术的层次对我们组织科技制作活动会有启发,科技制作活动也遵循人类技术活动的规律。
2.小学科技制作活动的三个层次
①照图施工式科技制作--由科技制作的设计人和厂家设计生产出科技活动器材和图纸,写出说明书,由小学生利用现成的器材,按照说明书介绍的制作方法进行操作。这种科技制作对培养小学生的操作能力十分有效,有的制作着重培养操作的准确性,有的着重培养使用工具的能力。
②有所改革式科技制作--由科技制作的设计人和厂家设计生产出科技活动器材和图纸,写出说明书,但是图纸和说明书都留有余地,小学生可以对制作进行改革、组合、自己制作出形形色色的作品。有的只是提供器材和参考图,完全由小学生自己设计作品,例如积木式制作、拼接式制作。这种科技制作不但对操作能力的培养有利,而且能激发儿童的想象力、创造力。
③有所创造式科技制作--把科技制作的目标、条件交给小学生,让他们自己设计、自己找材料、自己制作作品。这种制作体现了技术活动的过程:为了社会的需要(制作目标),在头脑里先产生“技术原子”,然后开始进行把自然物改造为人工物的活动。在这种科技制作活动里培养小学生的科技意识、思维能力、操作能力、观察能力、创造能力都是十分有利的。
小学低、中、高年级都可以进行以上三种科技制作,关键是活动的设计要适合小学生各年级的水平。
(二)几类小制作的实例
类一:照图施工式科技制作
例1:土电话
土电话是利用声音振动传播的原理设计的。它取材简单,制作方便,适合低年级学生制作。
A.制作方法
①话筒。找两只塑料冰淇淋杯或纸杯,用剪刀把杯底剪掉。每个纸杯都是既做话筒又做听筒。
②振动膜。用牛皮纸做振动膜。将纸剪成圆形,比纸杯底直径略大。用胶水将圆贴在杯底,纸尽可能拉紧。
③穿线。找一根几米长的棉线, 把两个纸杯连起来,用大头针在纸杯振动膜中心穿一小孔,把棉线分别穿入两个纸杯中,并打个结。这样,土电话就做成了。
B.游戏方法
让两个学生,一人拿来一个纸杯,一人把纸杯当话筒,一人把纸杯当听筒。当一人对着话筒小声说话时,声音使振动膜发生振动,通过拉紧的棉线穿到对方的振动膜上,使听筒那边同样的振动,这样声音就传到另一个人了耳朵里去了。
例2:指南针
指南针,是我国古代四大发明之一。它在日常生活中有很大用途,它是根据磁学原理制作的。
取三合板一块, 锯一直径为120毫米的底板。把表面和边缘用砂纸磨光。在一张铅画纸上标好符号,按尺寸把盘面剪下,贴在底盘下,取一枚大头针或缝衣针,从底盘背面中心穿过,将尖头露出盘面做轴。根据尺寸把一块白铁皮剪成指针形状,并钻一个直径2毫米的孔,把一颗纽扣固定在指针上。用一块永久磁铁触指针数次,使指针磁化。最后,把指针放在轴上。注意哪头指向北,就这头涂成红色。
在使用时,不要让指针接触磁性很强的磁铁,以免影响指南针的磁极 。
类二:有所改革式科技制作
例:废塑料瓶制作
取可乐瓶一只,去掉底盖,用剪刀剪去离瓶底2/5的部分,注意要保留1.5厘米宽作为花篮柄,将剩下3/5, 剪成一条一条到瓶子颈部,宽度可以根据需要而定。然后将一条条的塑料带向外翻过来到瓶盖处粘牢,这样花篮就做好了。在篮中放入一些娟花,就成了非常漂亮的装饰品。
要小学生对利用废塑料瓶子进行制作。要求只要是利用废塑料瓶子,做出的作品有用或欣赏就可以。
类三:有所创造式科技制作
例1.太阳能利用设计比赛
①利用晨会或者上次活动,组织学生搜集利用太阳能的信息,把设计比赛的要求讲明白:自己设计一种搜集太阳能、利用太阳能的设备,画出设计图,做出模型或实物。可以把任务分配给小组,在课外或者在活动课上开展小组活动。
②举行报告会,由学生自己介绍目前太阳能利用的情况,自己设计的太阳能产品图,或者展示自己制作的模型、实物。
③对学生的设计进行评比。
④请参加本课程学习的学员自己设计制作一个利用太阳能的设备或者模型。
例2:自制小车比赛
1.目的
①通过自己设计制作小车模型,培养学生的创造力。
②通过比赛培养竞争意识。
③ 使学生了解当代汽车制造的三大难题:加速、制动和撞击,对此产生研究兴趣。
2.内容要点
①车辆启动时由于惯性的作用,乘客就会向后倒,启动得越快,加速度也就越大,惯性就越大,乘客就会受伤。怎样平稳地加速,让车辆很快启动加速,又让乘客很安全,这就是车辆设计的加速难题。
②车辆在刹车时由于惯性的作用,乘客要向前俯冲,发生危险。怎样保证刹车时乘客的安全,这就是车辆设计时的制动难题。车辆如果发生撞击,怎样保证乘客的安全,这就是车辆设计的撞击难题。
③小车比赛的规则:请你自己设计制作一辆以橡皮筋为动力的小车。在小车上放一个乒乓球,乒乓球上开一个能平着放入1角硬币的开口,小车要带着装满水的乒乓球驶过一条3米长、1米宽的路面,与放在终点的物相撞。小车停止以后,乒乓球内的水不准少于15毫米。谁的小车通过全程的时间最短,谁就取得优胜。小车不到达终点或者乒乓球里的水少于15毫米的不计成绩。
④小车比赛中装水的乒乓球代表了乘客,如果运用装水的可口可乐瓶子或者鸡蛋来代表乘客也可以。如果运用装水的易拉罐代表乘客也可以。问题是要运用水在车辆发生撞击以后能保存多少来评估车辆对乘客保证安全的程度。教师可以根据当地的情况通过自己的实验决定一个标准,使比赛公平。
⑤小车比赛时路面、宽度只要一致就可以,上面的规定是可以改变的。
⑥ 小车的动力只要规定运用橡皮筋就可以,让学生自己去创造。动力大了,车辆可以开得快,发生撞击时惯性力就大,水就会流得多;动力小了,车辆就会开得慢。
⑦小车的造型、车轮的多少都由学生自己决定。
四、创造发明活动的辅导
(一)思维训练和创造训练活动
通过有趣的各式各样的活动对小学生的思维进行训练,是小学科技活动的重要内容。
例一,《看谁想得妙》活动方案。
1.目的
培养学生的想象力是本次活动的主要目的。
2.内容要点
想象,就是“过去没有感知过的事物在头脑中形成新形象的过程”。想象分为三类。一是“再造想象”,如看到大楼图纸就想象出大楼的样子;二是“创造想象”,这是在个人头脑中独立创造出来的事物的新形象;三是“幻想”,是与人的愿望相结合的并指未来的想象。
常用的联想手段有四种:①相近联想:由时间和空间上接近的事物引发的联想(如由天安门联想到人民英雄纪念碑);②相似联想(如由篮球想到西瓜);③对比联想(如由黑暗想到光明);④关系联想(如由个人想到集体,由原因想到结果)。
3.活动形式与方法
① 可以先进行漫画欣赏(应用两幅相似的图进行对比,如云和羊),讲解相似联想的作用,然后让学生自己来进行相似联想的练习。教师可让学生在课桌上先画,然后在黑板上画四个图形让学生来补画,谁想到新的谁就上来画,越多越好,集思广益,加深学生对联想的认识。
②在四幅图中添画,先让学生们各自思索去画,然后逐幅问谁添画了什么,各自报告,看谁添画得最恰当有趣。
③“小明上学”是相近联想的训练,需要在许多物件中找出与小明有关的事件。只需要用线连接,教师在画之前要讲明“相近联想”的意思。此外也可以说“钢”,让大家联想(如回答:铁轨、桥梁、钢盔、炼钢工人等)
4.发明创造活动的意义
青少年发明创造活动(简称“小发明活动”)是一项内容广泛、意义重大,开展时间较长,已形成传统的一项典型的青少年创造活动。这项活动符合青少年的心理特点,深受青少年的欢迎;这项活动,受到科协、教育部门及有关社会各界的重视。为了推动、普及这项活动,全国青少年科技活动领导小组决定,从1982年开始,每两年举办一届全国青少年发明创造比赛,作为这项活动的示范。
小学生是祖国的未来,科学的希望。他们将承担着使我国经济达到世界中等发达国家水平,基本实现现代化的重任。所以,我们要从小学生抓起,努力培养他们发明的创造意识,创造精神和创造能力,使他们成为建设社会主义现代化国家的后备力量。
小学生参加发明活动,是培养他们的发明创造意识、创造精神和创造能力的较好途径。
发明活动是一项群众性活动,所有小学生都可以参加。在活动中,小学生能够明确什么是发明创造,深刻认识发明创造的意义,从而树立发明创造的意识。
发明活动是开放型活动,它不受教学大纲和教材的束缚,也不受时间、场地、设备等的限制,并且每一次活动都没有固定的答案,小学生可以在这个广阔天地里纵横驰骋,这样有利于培养他们的创造精神。
发明活动是一项创造性活动。在发明活动过程中,需要小学生具有多种能力,特别是创造和想象的能力。因此,通过发明活动,可以培养学生的创造能力。
发明活动还可以培养小学生热爱科学技术的兴趣,克服困难,战胜困难的坚强意志,树立建设社会主义祖国的信念,养成小学生良好的科学态度,并能使学生受到审美教育、劳动教育以及团结协作、遵守纪律等方面的教育。
(二)对辅导教师的要求
青少年发明创造活动对辅导教师要求较高。除一般的教育、教学能力要求外,还要求辅导教师注意以下几个方面:
1. 辅导应从实践入手
辅导小学生开展小发明活动,一定要用大量生动的实例引导小学生入门,切忌从概念、理论入手。
2.为小学生营造自由想象的环境
对孩子的发明或设想,无论成功与否,无论在什么场合,都不允许正面批评、否定,切忌泼冷水。只能提改进和完善的建设性意见。
3.注意遵循儿童的思维规律
搞发明并非轻而易举,灵感不是凭主观愿望产生的。搞发明切忌急躁,限期完成的做法是不可取的。
4.活动方式灵活多样
科技设想画、头脑运动会等都是很好的青少年创造教育活动。辅导教师应熟悉这方面的活动,适当组织类似活动。
5.要当科学家,先当老实人
切忌包办代替。包办代替不仅剥夺了孩子的实践锻炼机会,还污染了孩子的思想和科学道德,正好与开展活动的初衷背道而驰。应该让孩子在刚刚迈入科学门坎的时候,就让他们懂得:科学是老老实实的东西,来不得半点虚假和侥幸。
6.要辅导发明活动,先从事发明活动
没有亲身体会很难有深刻认识,没有实践经验,仅凭照本宣科是很难辅导好小发明活动的。因此,小发明辅导教师应争当发明家,起码也应成为发明活动爱好者。
Ⅹ 一个简单的科学题.高手快进.在线等
牛顿(Isaac Newton, 1643―1727)
英国伟大的物理学家、数学家、天文学家。恩格斯说:“牛顿由于发现了万有引力定律而创立了天文学,由于进行光的分解而创立了科学的光学,由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学,由于认识了力学的本性而创立了科学的力学。”的确,牛顿在自然科学领域里作了奠基性的贡献,堪称科学巨匠。
牛顿出生于英国北部林肯郡的一个农民家庭。1661年考上剑桥大学特里尼蒂学校,1665年毕业,这时正赶上鼠疫,牛顿回家避疫两年,期间几乎考虑了他一生中所研究的各个方面,特别是他一生中的几个重要贡献:万有引力定律、经典力学、微积分和光学。
科学家牛顿的故事
牛顿发现万有引力定律,建立了经典力学,他用一个公式将宇宙中最大天体的运动和最小粒子的运动统一起来。宇宙变得如此清晰:任何一个运动都不是无故发生,都是长长的一系列因果链条中的一个状态、一个环节,是可以精确描述的。人们打破几千年来神的意志统治世界的思想,开始相信没有任何东西是智慧所不能确切知道的。相比于他的理论,牛顿更伟大的贡献是使人们从此开始相信科学。
牛顿是一个远远超过那个时代所有人智慧的科学巨人,他对真理的探索是如此痴迷,以至于他的理论成果都是在别人的敦促下才公诸于世的,对牛顿来说创造本身就是最大的乐趣。 1643年1月4日,在英格兰林肯郡小镇沃尔索浦的一个自耕农家庭里,牛顿诞生了。牛顿是一个早产儿,出生时只有三磅重,接生婆和他的亲人都担心他能否活下来。谁也没有料到这个看起来微不足道的小东西会成为了一位震古烁今的科学巨人,并且竟活到了85岁的高龄。
牛顿出生前三个月父亲便去世了。在他两岁时,母亲改嫁给一个牧师,把牛顿留在外祖母身边抚养。11岁时,母亲的后夫去世,母亲带着和后夫所生的一子二女回到牛顿身边。牛顿自幼沉默寡言,性格倔强,这种习性可能来自它的家庭处境。
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。
传说小牛顿把风车的机械原理摸透后,自己制造了一架磨坊的模型,他将老鼠绑在一架有轮子的踏车上,然后在轮子的前面放上一粒玉米,刚好那地方是老鼠可望不可及的位置。老鼠想吃玉米,就不断的跑动,于是轮子不停的转动;又一次他放风筝时,在绳子上悬挂着小灯,夜间村人看去惊疑是彗星出现;他还制造了一个小水钟。每天早晨,小水钟会自动滴水到他的脸上,催他起床。他还喜欢绘画、雕刻,尤其喜欢刻日晷,家里墙角、窗台上到处安放着他刻画的日晷,用以验看日影的移动。
牛顿12岁时进了离家不远的格兰瑟姆中学。牛顿的母亲原希望他成为一个农民,但牛顿本人却无意于此,而酷爱读书。随着年岁的增大,牛顿越发爱好读书,喜欢沉思,做科学小实验。他在格兰瑟姆中学读书时,曾经寄宿在一位药剂师家里,使他受到了化学试验的熏陶。
牛顿在中学时代学习成绩并不出众,只是爱好读书,对自然现象由好奇心,例如颜色、日影四季的移动,尤其是几何学、哥白尼的日心说等等。他还分门别类的记读书笔记,又喜欢别出心裁的作些小工具、小技巧、小发明、小试验。
当时英国社会渗透基督教新思想,牛顿家里有两位都以神父为职业的亲戚,这可能影响牛顿晚年的宗教生活。从这些平凡的环境和活动中,还看不出幼年的牛顿是个才能出众异于常人的儿童。
后来迫于生活,母亲让牛顿停学在家务农,赡养家庭。但牛顿一有机会便埋首书卷,以至经常忘了干活。每次,母亲叫他同佣人一道上市场,熟悉做交易的生意经时,他便恳求佣人一个人上街,自己则躲在树丛后看书。有一次,牛顿的舅父起了疑心,就跟踪牛顿上市镇去,发现他的外甥伸着腿,躺在草地上,正在聚精会神地钻研一个数学问题。牛顿的好学精神感动了舅父,于是舅父劝服了母亲让牛顿复学,并鼓励牛顿上大学读书。牛顿又重新回到了学校,如饥似渴地汲取着书本上的营养。
求学岁月
1661年,19岁的牛顿以减费生的身份进入剑桥大学三一学院,靠为学院做杂务的收入支付学费,1664年成为奖学金获得者,1665年获学士学位。
17世纪中叶,剑桥大学的教育制度还渗透着浓厚的中世纪经院哲学的气味,当牛顿进入剑桥时,哪里还在传授一些经院式课程,如逻辑、古文、语法、古代史、神学等等。两年后三一学院出现了新气象,卢卡斯创设了一个独辟蹊径的讲座,规定讲授自然科学知识,如地理、物理、天文和数学课程。
讲座的第一任教授伊萨克·巴罗是个博学的科学家。这位学者独具慧眼,看出了牛顿具有深邃的观察力、敏锐的理解力。于是将自己的数学知识,包括计算曲线图形面积的方法,全部传授给牛顿,并把牛顿引向了近代自然科学的研究领域。
在这段学习过程中,牛顿掌握了算术、三角,读了开普勒的《光学》,笛卡尔的《几何学》和《哲学原理》,伽利略的《两大世界体系的对话》,胡克的《显微图集》,还有皇家学会的历史和早期的哲学学报等。
牛顿在巴罗门下的这段时间,是他学习的关键时期。巴罗比牛顿大12岁,精于数学和光学,他对牛顿的才华极为赞赏,认为牛顿的数学才超过自己。后来,牛顿在回忆时说道:“巴罗博士当时讲授关于运动学的课程,也许正是这些课程促使我去研究这方面的问题。”
当时,牛顿在数学上很大程度是依靠自学。他学习了欧几里得的《几何原本》、笛卡儿的《几何学》、沃利斯的《无穷算术》、巴罗的《数学讲义》及韦达等许多数学家的著作。其中,对牛顿具有决定性影响的要数笛卡儿的《几何学》和沃利斯的《无穷算术》,它们将牛顿迅速引导到当时数学最前沿~解析几何与微积分。1664年,牛顿被选为巴罗的助手,第二年,剑桥大学评议会通过了授予牛顿大学学士学位的决定。
1665~1666年严重的鼠疫席卷了伦敦,剑桥离伦敦不远,为恐波及,学校因此而停课,牛顿于1665年6月离校返乡。
由于牛顿在剑桥受到数学和自然科学的熏陶和培养,对探索自然现象产生浓厚的兴趣,家乡安静的环境又使得他的思想展翅飞翔。1665~1666年这段短暂的时光成为牛顿科学生涯中的黄金岁月,他在自然科学领域内思潮奔腾,才华迸发,思考前人从未思考过的问题,踏进了前人没有涉及的领域,创建了前所未有的惊人业绩。
1665年初,牛顿创立级数近似法,以及把任意幂的二项式化为一个级数的规则;同年11月,创立正流数法(微分);次年1月,用三棱镜研究颜色理论;5月,开始研究反流数法(积分)。这一年内,牛顿开始想到研究重力问题,并想把重力理论推广到月球的运动轨道上去。他还从开普勒定律中推导出使行星保持在它们的轨道上的力必定与它们到旋转中心的距离平方成反比。牛顿见苹果落地而悟出地球引力的传说,说的也是此时发生的轶事。
总之,在家乡居住的两年中,牛顿以比此后任何时候更为旺盛的精力从事科学创造,并关心自然哲学问题。他的三大成就:微积分、万有引力、光学分析的思想都是在这时孕育成形的。可以说此时的牛顿已经开始着手描绘他一生大多数科学创造的蓝图。
1667年复活节后不久,牛顿返回到剑桥大学,10月1日被选为三一学院的仲院侣(初级院委),翌年3月16日获得硕士学位,同时成为正院侣(高级院委)。1669年10月27日,巴罗为了提携牛顿而辞去了教授之职,26岁的牛顿晋升为数学教授,并担任卢卡斯讲座的教授。巴罗为牛顿的科学生涯打通了道路,如果没有牛顿的舅父和巴罗的帮助,牛顿这匹千里马可能就不会驰骋在科学的大道上。巴罗让贤,这在科学史上一直被传为佳话。
伟大的成就~建立微积分
在牛顿的全部科学贡献中,数学成就占有突出的地位。他数学生涯中的第一项创造性成果就是发现了二项式定理。据牛顿本人回忆,他是在1664年和1665年间的冬天,在研读沃利斯博士的《无穷算术》时,试图修改他的求圆面积的级数时发现这一定理的。
笛卡尔的解析几何把描述运动的函数关系和几何曲线相对应。牛顿在老师巴罗的指导下,在钻研笛卡尔的解析几何的基础上,找到了新的出路。可以把任意时刻的速度看是在微小的时间范围里的速度的平均值,这就是一个微小的路程和时间间隔的比值,当这个微小的时间间隔缩小到无穷小的时候,就是这一点的准确值。这就是微分的概念。
求微分相当于求时间和路程关系得在某点的切线斜率。一个变速的运动物体在一定时间范围里走过的路程,可以看作是在微小时间间隔里所走路程的和,这就是积分的概念。求积分相当于求时间和速度关系的曲线下面的面积。牛顿从这些基本概念出发,建立了微积分。
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。但牛顿超越了前人,他站在了更高的角度,对以往分散的努力加以综合,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。
牛顿没有及时发表微积分的研究成果,他研究微积分可能比莱布尼茨早一些,但是莱布尼茨所采取的表达形式更加合理,而且关于微积分的著作出版时间也比牛顿早。
在牛顿和莱布尼茨之间,为争论谁是这门学科的创立者的时候,竟然引起了一场悍然大波,这种争吵在各自的学生、支持者和数学家中持续了相当长的一段时间,造成了欧洲大陆的数学家和英国数学家的长期对立。英国数学在一个时期里闭关锁国,囿于民族偏见,过于拘泥在牛顿的“流数术”中停步不前,因而数学发展整整落后了一百年。
应该说,一门科学的创立决不是某一个人的业绩,它必定是经过多少人的努力后,在积累了大量成果的基础上,最后由某个人或几个人总结完成的。微积分也是这样,是牛顿和莱布尼茨在前人的基础上各自独立的建立起来的。
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方程,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”。
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。
伟大的成就~对光学的三大贡献
在牛顿以前,墨子、培根、达·芬奇等人都研究过光学现象。反射定律是人们很早就认识的光学定律之一。近代科学兴起的时候,伽利略靠望远镜发现了“新宇宙”,震惊了世界。荷兰数学家斯涅尔首先发现了光的折射定律。笛卡尔提出了光的微粒说……
牛顿以及跟他差不多同时代的胡克、惠更斯等人,也象伽利略、笛卡尔等前辈一样,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。
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。公元1672年,牛顿把自己的研究成果发表在《皇家学会哲学杂志》上,这是他第一次公开发表的论文。
许多人研究光学是为了改进折射望远镜。牛顿由于发现了白光的组成,认为折射望远镜透镜的色散现象是无法消除的(后来有人用具有不同折射率的玻璃组成的透镜消除了色散现象),就设计和制造了反射望远镜。
牛顿不但擅长数学计算,而且能够自己动手制造各种试验设备并且作精细实验。为了制造望远镜,他自己设计了研磨抛光机,实验各种研磨材料。公元1668年,他制成了第一架反射望远镜样机,这是第二大贡献。公元1671年,牛顿把经过改进得反射望远镜献给了皇家学会,牛顿名声大震,并被选为皇家学会会员。反射望远镜的发明奠定了现代大型光学天文望远镜的基础。
同时,牛顿还进行了大量的观察实验和数学计算,比如研究惠更斯发现的冰川石的异常折射现象,胡克发现的肥皂泡的色彩现象,“牛顿环”的光学现象等等。
牛顿还提出了光的“微粒说”,认为光是由微粒形成的,并且走的是最快速的直线运动路径。他的“微粒说”与后来惠更斯的“波动说”构成了关于光的两大基本理论。此外,他还制作了牛顿色盘等多种光学仪器。
伟大的成就~构筑力学大厦
牛顿是经典力学理论的集大成者。他系统的总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作,得到了著名的万有引力定律和牛顿运动三定律。
在牛顿以前,天文学是最显赫的学科。但是为什么行星一定按照一定规律围绕太阳运行?天文学家无法圆满解释这个问题。万有引力的发现说明,天上星体运动和地面上物体运动都受到同样的规律——力学规律的支配。
早在牛顿发现万有引力定律以前,已经有许多科学家严肃认真的考虑过这个问题。比如开普勒就认识到,要维持行星沿椭圆轨道运动必定有一种力在起作用,他认为这种力类似磁力,就像磁石吸铁一样。1659年,惠更斯从研究摆的运动中发现,保持物体沿圆周轨道运动需要一种向心力。胡克等人认为是引力,并且试图推到引力和距离的关系。
1664年,胡克发现彗星靠近太阳时轨道弯曲是因为太阳引力作用的结果;1673年,惠更斯推导出向心力定律;1679年,胡克和哈雷从向心力定律和开普勒第三定律,推导出维持行星运动的万有引力和距离的平方成反比。
牛顿自己回忆,1666年前后,他在老家居住的时候已经考虑过万有引力的问题。最有名的一个说法是:在假期里,牛顿常常在花园里小坐片刻。有一次,象以往屡次发生的那样,一个苹果从树上掉了下来……
一个苹果的偶然落地,却是人类思想史的一个转折点,它使那个坐在花园里的人的头脑开了窍,引起他的沉思:究竟是什么原因使一切物体都受到差不多总是朝向地心的吸引呢?牛顿思索着。终于,他发现了对人类具有划时代意义的万有引力。
牛顿高明的地方就在于他解决了胡克等人没有能够解决的数学论证问题。1679年,胡克曾经写信问牛顿,能不能根据向心力定律和引力同距离的平方成反比的定律,来证明行星沿椭圆轨道运动。牛顿没有回答这个问题。1685年,哈雷登门拜访牛顿时,牛顿已经发现了万有引力定律:两个物体之间有引力,引力和距离的平方成反比,和两个物体质量的乘积成正比。
当时已经有了地球半径、日地距离等精确的数据可以供计算使用。牛顿向哈雷证明地球的引力是使月亮围绕地球运动的向心力,也证明了在太阳引力作用下,行星运动符合开普勒运动三定律。
在哈雷的敦促下,1686年底,牛顿写成划时代的伟大著作《自然哲学的数学原理》一书。皇家学会经费不足,出不了这本书,后来靠了哈雷的资助,这部科学史上最伟大的著作之一才能够在1687年出版。
牛顿在这部书中,从力学的基本概念(质量、动量、惯性、力)和基本定律(运动三定律)出发,运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具,不但从数学上论证了万有引力定律,而且把经典力学确立为完整而严密的体系,把天体力学和地面上的物体力学统一起来,实现了物理学史上第一次大的综合。
站在巨人的肩上
牛顿的研究领域非常广泛,他除了在数学、光学、力学等方面做出卓越贡献外,他还花费大量精力进行化学实验。他常常六个星期一直留在实验室里,不分昼夜的工作。他在化学上花费的时间并不少,却几乎没有取得什么显著的成就。为什么同样一个伟大的牛顿,在不同的领域取得的成就竟那么不一样呢?
其中一个原因就是各个学科处在不同的发展阶段。在力学和天文学方面,有伽利略、开普勒、胡克、惠更斯等人的努力,牛顿有可能用已经准备好的材料,建立起一座宏伟壮丽的力学大厦。正象他自己所说的那样“如果说我看得远,那是因为我站在巨人的肩上”。而在化学方面,因为正确的道路还没有开辟出来,牛顿没法走到可以砍伐材料的地方。
牛顿在临终前对自己的生活道路是这样总结的:“我不知道在别人看来,我是什么样的人;但在我自己看来,我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩,为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜,而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋,却全然没有发现。”
这当然是牛顿的谦逊。
怪异的牛顿
牛顿并不善于教学,他在讲授新近发现的微积分时,学生都接受不了。但在解决疑难问题方面的能力,他却远远超过了常人。还是学生时,牛顿就发现了一种计算无限量的方法。他用这个秘密的方法,算出了双曲面积到二百五十位数。他曾经高价买下了一个棱镜,并把它作为科学研究的工具,用它试验了白光分解为的有颜色的光。
开始,他并不愿意发表他的观察所得,他的发现都只是一种个人的消遣,为的是使自己在寂静的书斋中解闷,他独自遨游于自己所创造的超级世界里。后来,在好友哈雷的竭力劝说下,才勉强同意出版他的手稿,才有划时代巨著《自然哲学的数学原理》的问世。
作为大学教授,牛顿常常忙得不修边幅,往往领带不结,袜带不系好,马裤也不纽扣,就走进了大学餐厅。有一次,他在向一位姑娘求婚时思想又开了小差,他脑海了只剩下了无穷量的二项式定理。他抓住姑娘的手指,错误的把它当成通烟斗的通条,硬往烟斗里塞,痛得姑娘大叫,离他而去。牛顿也因此终生未娶。
牛顿从容不迫地观察日常生活中的小事,结果作出了科学史上一个个重要的发现。他马虎拖沓,曾经闹过许多的笑话。一次,他边读书,边煮鸡蛋,等他揭开锅想吃鸡蛋时,却发现锅里是一只怀表。还有一次,他请朋友吃饭,当饭菜准备好时,牛顿突然想到一个问题,便独自进了内室,朋友等了他好久还是不见他出来,于是朋友就自己动手把那份鸡全吃了,鸡骨头留在盘子,不告而别了。等牛顿想起,出来后,发现了盘子里的骨头,以为自己已经吃过了,便转身又进了内室,继续研究他的问题。
牛顿晚年
但是由于受时代的限制,牛顿基本上是一个形而上学的机械唯物主义者。他认为运动只是机械力学的运动,是空间位置的变化;宇宙和太阳一样是没有发展变化的;靠了万有引力的作用,恒星永远在一个固定不变的位置上……
随着科学声誉的提高,牛顿的政治地位也得到了提升。1689年,他被当选为国会中的大学代表。作为国会议员,牛顿逐渐开始疏远给他带来巨大成就的科学。他不时表示出对以他为代表的领域的厌恶。同时,他的大量的时间花费在了和同时代的著名科学家如胡克、莱布尼兹等进行科学优先权的争论上。
晚年的牛顿在伦敦过着堂皇的生活,1705年他被安妮女王封为贵族。此时的牛顿非常富有,被普遍认为是生存着的最伟大的科学家。他担任英国皇家学会会长,在他任职的二十四年时间里,他以铁拳统治着学会。没有他的同意,任何人都不能被选举。
晚年的牛顿开始致力于对神学的研究,他否定哲学的指导作用,虔诚地相信上帝,埋头于写以神学为题材的著作。当他遇到难以解释的天体运动时,竟提出了“神的第一推动力”的谬论。他说“上帝统治万物,我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他”。
1727年3月20日,伟大艾萨克·牛顿逝世。同其他很多杰出的英国人一样,他被埋葬在了威斯敏斯特教堂。他的墓碑上镌刻着:
让人们欢呼这样一位多么伟大的
人类荣耀曾经在世界上存在。
牛顿第一定律为:一切物体总保持运速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.
牛顿第一定律又叫惯性定律.
牛顿第二定律为:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比.
牛顿第三定律为:两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一直线上.
经典物理学大师—牛顿
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我不知道在别人看来,我是什么样的人;但在我自己看来,我不过就象是一个在海滨玩耍的小孩,为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜,而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋,却全然没有发现。
——牛顿