第18课沈括与《梦溪笔谈》课件

1、沈括与梦溪笔谈沈括同学们，对沈括你们了解什么吗?中文名 沈括别名： 字存中，号梦溪丈人国籍： 中国民族： 汉出生地： 杭州钱塘出生日期：1031逝世日期：1095职业： 科学家，改革家，政治家，外交家毕业 为了测得北极星准确位置，他连续三个月，每天用浑天仪观测北极星位置，把初夜、中夜、后夜所见到的北极星方位，分别画于图上，经过精心研究，最后得出北极星与北极距三度。这一科学根据在梦溪笔谈中有详细的记载。梦溪笔谈中还记载了沈括在数学方面的贡献，他发展了九章算术以来的等差级数，创造了新的高等级数求和法隙积数。几何学中，他发明了会圆术，即从已知圆的直径和弓形高度来求弓形底和弓形弧的方法。为此日本数学家

2、三上义夫曾给予沈括以极高的评价。 宋史沈括传称他“博学善文，于天文、方志、律历、音乐、医药、卜算无所不通，皆有所论著”。英国科学史家李约瑟评价沈括“中国科学史上的坐标”。 1979年7月1日为了纪念他，中国科学院紫金山天文台将该台在1964年发现的一颗小行星2027命名为沈括。 沈括自幼对天文、地理等有着浓厚的兴趣，勤学好问，刻苦钻研。少年时代他随做泉州州官的父亲在福建泉州居住多年，当时的一些见闻，均收入梦溪笔谈。在天文学方面，沈括也取得了很大成就，他曾经制造过我国古代观测天文的主要仪器浑天仪；表示太阳影子的景表等。在我国北宋时代，有一位非常博学多才、成就显著的科学家，他就是沈括我国历史上最卓

3、越的科学家之一。他博学善文 ，对方志律历、音乐、医药、卜算等无所不精。他晚年所著的梦溪笔谈详细记载了劳动人民在科学技术方面的卓越贡献和他自己的研究成果，反映了我国古代特别是北宋时期自然科学达到的辉煌成就。梦溪笔谈不仅是我国古代的学术宝库，而且在世界文化史上也有重要的地位。被英国学者李约瑟誉为“中国科学史上的坐标”。 沈括治水沈括十分重视发展农业生产和兴修水利。早在他青年时期任沭阳县主簿的时候，就主持了治理沭水的工 镇江市的沈括塑像程，组织几万民工，修筑渠堰不仅解除了当地人民的水灾威胁，而且还开垦出良田七千顷，改变了沭阳的面貌，那时他只有24岁。在任宁国县令的时候，他积极倡导并且主持在今安徽芜湖

4、地区修筑规模宏大的坚固的万春圩，开辟出能排能灌、旱涝保收的良田一千二百七十顷，同时还写了圩田五说、万春圩图书等关于圩田方面的著作。 熙宁五年（公元1072年），沈括主持了汴河的水利建设。为了治理汴河，沈括亲自测量了汴河下游从开封到泗州淮河岸共八百四十多里河段的地势。他采用“分层筑堰法”，测得开封和泗州之间地势高度相差十九丈四尺八寸六分。这种地形测量法，是把汴渠分成许多段，分层筑成台阶形的堤堰，引水灌注入内，然后逐级测量各段水面，累计各段方面的差，总和就是开封和泗州间“地势高下之实”。这在世界水利史上是一个创举。仅仅四五年时间里，就取得引水淤田一万七千多顷的显著成绩。在对地势高度计算时，其单位竟

5、细到了寸分，可见，沈括的治学态度是极其严肃认真的。沈括还是一个杰出的天文学家。熙宁五年（公元1072年），也就在沈括负责汴河水建设时，沈括还负责领导司天监，在任职期间，他先后罢免了六名不学无术的旧历官，不计出身，破格推荐精通天文历算、出身平民的淮南人卫朴进入司天监，主持修订新历的重要工作。沈括和卫朴治学态度认真，对旧历官凭借演算凑数的修历方法非常不满，主张从观测天象入手，以实测结果作为修订历法的根据。为此，沈括首先研究并改革了浑仪、浮漏和影表等旧式的天文观测仪器。 发现石油最早考察炼铜与采油业的高官 沈括生于宋明道元年（年）的一个官宦家庭，他的父亲沈周当过福建泉州、河南开封、江苏南京、四川成都

6、的知府，使得沈括有机会随父亲走过全国许多地方，见识比限于一地一市的读书人要开阔得多。他读的也是四书五经，但他有与众不同之处，就是每到一地，很关注当地与自然科学相关的新鲜事，用今天的话来说就是很注重劳动人民的创造。在沈括纪念馆里，记者就看到这样一则记载：他随父亲居住在福建泉州时，就听说江西铅山县有一泓泉水不是甜的，而是苦的，当地村民将苦泉放在锅中煎熬，苦泉熬干后就得到了黄灿灿的铜。他对这一传说很感兴趣，于是就不远千里来到铅山县，看到了村民“胆水炼铜”的过程，并在梦笔溪谈中记录下来。这是我国有关“胆水炼铜”的最早记载，历史的发展证明他的记载是正确而可靠的。原来在铅山县有几道溪水不是清的，而是呈青绿

7、色，味道是苦的，当地村民称为“胆水”，“胆水”就是亚硫酸溶液。由于历史的局限，沈括还不能明确地揭示“胆水化铜”的化学原理，但已经阐述了“胆水炼铜”的全过程，同时也记录了在铅山周围有一个规模不小的铜矿。他的记载有巨大的经济价值，沿着铅山县的胆水往北寻找，在贵溪县果然找到了巨大的铜矿，这座铜矿就是现在江西铜业公司的开采地。如今江西铜业公司的电解铜已经达到年产万吨，产量在国内居第一位，在世界居第三位，江西铜业的发展，常会使后人想起沈括有关“胆水炼铜”的记载。 我国最早记述石油与石油开采的记载也来自于沈括的梦溪笔谈。那是北宋元丰三年（年），沈括岁，出任陕西延安府太守，在西北前线对抗强敌西夏的入侵。他在

8、紧张的军旅生活中，仍不忘考察民间开采石油的过程，在梦溪笔谈中他记录了石油的存在状态与开采过程。他是这样写的： “在鄜州、延州境内有一种石油，就是过去说的高奴县脂水，脂水就是石油。石油产生在水边，与砂石和泉水相混杂，时断时续地流出来。当地居民用野鸡尾毛将其沾取上来，采集到瓦罐里。这种油很像清漆，燃起来像火炬，冒着很浓的烟，帐幕沾上了油烟都变成了黑色。我猜测这种烟可以利用，于是试着扫上它的烟煤用来做成墨，墨的光泽像黑漆，即使是松墨也比不上它。于是就大量制造它，给它标上文字，叫做延川石液。这种墨以后一定会广泛流行在世上，只是从我开始做它罢了。” 根据现有的史料，他是第一个使用石油的人，他将石油燃烧后

9、产生的烟尘制成了墨，他还写过一首延州诗，描述了延州开采石油形成烟尘滚滚的盛景：“二郎山下雪纷纷，旋卓穹庐学塞人。化尽素衣冬未老，石烟多似洛阳尘。” 最早提出“石油”一词的是沈括，最早描绘石油形态与开采过程的是沈括，最早用石油烟尘代替松烟制墨的也是沈括。他笔下的延州石油如今已形成我国著名的长庆油田，年产量达到了二千万吨，约占全国的十分之一，是我国重要的能源 基地。天文成就 沈括还是一个杰出的天文学家。熙宁五年（公元1072年），也就在沈括负责汴河水建设时，沈括还负责领导司天监，在任职期间，他先后罢免了六名不学无术的旧历官，不计出身，破格推荐精通天文历算、出身平民的淮南人卫朴进入司天监，主持修订新

10、历的重要工作。沈括和卫朴治学态度认真，对旧历官凭借演算凑数的修历方法非常不满，主张从观测天象入手，以实测结果作为修订历法的根据。为此，沈括首先研究并改革了浑仪、浮漏和影表等旧式的天文观测仪器。物理成就沈括对物理学研究的成果也是极其丰富而珍贵的。梦溪笔谈中所记载这方面的见解和成果，涉及力学、光学、磁学、声学等各个领域。特别是他对磁学的研究成就卓著。沈括在梦溪笔谈中第一次明确地谈到磁针的偏角问题。在光学方面，沈括通过亲自观察实验，对小孔成像、凹面镜成象、凹凸镜的放大和缩小作用等作了通俗生动的论述。他对我国古代传下来的所谓“透光镜”（一种在背面能看到正面图案花纹的铜镜）的透光原因也做了一些比较科学的

11、解释，推动了后来对“透光镜”的研究。此外，沈括还剪纸人在琴上做过实验，研究声学上的共振现象。沈括还是最早发现地理南北极与地磁场的N，S极并不重合，所以水平放置的小磁针指向跟地理的正南北方向之间有一个很小的偏角。被称为磁偏角。化学成就 在化学方面，沈括也取得了一定的成就。他在出任延州时候曾经考察研究漉延境内的石油矿藏和用途。他利用石油不容易完全燃烧而生成炭黑的特点，首先创造了用石油炭黑代替松木炭黑制造烟墨的工艺。他已经注意到石油资源丰富，“生于地中无穷”，还预料到“此物后必大行于世”，这一远见已为今天所验证。另外，“石油”这个名称也是沈括首先使用的，比以前的石漆、石脂水、猛火油、火油、石脑油、石

12、烛等名称都贴切得多。在梦溪笔谈中有关“太阴玄精”（石膏晶体”的记载里，沈括形状、潮解、解理和加热失水等性能的不同区分出几种晶体，指出它们虽然同名，却并不是一种东西。他还讲到了金属转化的实例，如用硫酸铜溶液把铁变成铜的物理现象。他记述的这些鉴定物质的手段，说明当时人们对物质的研究已经突破单纯表面现象的观察，而开始向物质的内部结构探索进军了。数学成就沈括在数学方面也有精湛的研究。他从实际计算需要出发，创立了“隙积术”和“会圆术”。沈括通过对酒店里堆起来的酒坛和垒起来的棋子等有空隙的堆体积的研究，提出了求它们的总数的正确方法，这就是“隙积术”，也就是二阶等差级数的求和方法。沈括的研究，发展了自九章算术以来的等差级数问题，在我国古代数学史上开辟了高阶等差级数研究的方向。此外，沈括还从计算田亩出发，考察了圆弓形中弧、弦和矢之间的关系，提出了我国数学史上第一个由弦和矢的长度求弧长的比较简单实用的近似公式，这就是“会圆术”。这一方法的创立，不仅促进了平面几何学的发展，而且在天文计算中也起了重要的作用，并为我国球面三角学的发展作出了重要贡献。军事成就沈括文武双全，不仅在科学上取得了辉煌的成绩，而且为保卫北宋的疆土也做出过重要贡献。北宋时期，阶级矛盾和民族矛盾都十分尖锐。辽