物理中的数学市公开课金奖市赛课一等奖课件

物理中数学Pb05000631徐浩第1页第1页数学被称为上帝书写宇宙奥秘文字，无数科学家，当然包括数学家在内，为发觉解读这文字细探穷究，用尽了一生心血，同时本身也取得了高兴和满足。第2页第2页然而，在物理发展中，数学跟是起着无比主要作用－－下面，就让我们从这两个故事中来小觑一下数学决定性作用：第3页第3页１．用数学公式表示定律开先河者----开普勒（德国天文学家）

第4页第4页开普勒三大定律，准确描述了行星运动真实轨迹，被人们称为天空立法者。开普勒深受古希腊数学家毕达哥拉斯和柏拉图影响，坚信上帝是按照完美数学原则来创造世界，他以数学友好性来摸索宇宙。第5页第5页开普勒成就和丹麦天文学家第谷工作密不可分：第谷辛勤观测天象达30之久，积累了大量准确资料。在16第谷去世之后，开普勒继承了他留下来观测资料，从此，开普勒拥有了最丰富宝藏并着手开发。第6页第6页开普勒大胆抛弃了束缚人们头脑两千多年来天体作“匀速圆周运动”观念。他由第谷数据看出火星轨道是一个“卵形线”。又通过大量复杂运算，他终于发觉这个曲线就是古希腊数学家早以研究过椭圆；进而又发觉每个行星都沿着椭圆轨道运营，太阳就在这些椭圆一个焦点上，此既行星运动第一运动定律----轨道定律。第7页第7页他又通过计算发觉：行星到太阳连线（失径）在单位时间里扫过面积是不变。此既行星运动第二运动定律----面积定律。第8页第8页但是他并没有满足于此，他认为只有找到各个行星运动统一关系之后，才干够结构一个太阳系整体模型，从而揭示出宇宙友好与一致。他花了大量时间计算与分析行星与太阳距离a和行星公转周期T之间关系。在一大堆数字计算后，终于发觉a3次方和T平方=常数，此既行星运动第三运动定律----周期定律。第9页第9页经历了10年在黑暗中摸索探求，终于云开雾散，看到真理方射出万丈光辉时刻那种喜出望外心情真是难以言述。然而这和他数学直觉是密不可分第10页第10页第谷观测整整连续了30年，他使用了精密仪器，有完整纪录和明确对象与目的，。这些特点使他观测达到近乎科学原则，但是要把事实中联系或规律挖掘出来，明明白白表示出来，没有一定数学基础是办不到，第谷很善于搜集资料，但是不会去分析，就如开普勒所言：第谷是一个“百万富翁”，但是他不会用这些财富。这是开普勒出现了，他让这笔宝藏放出耀眼光辉。第11页第11页开普勒急需这样一批资料，而这资料也急切等待着慧眼识珠者开发，第谷和开普勒可谓珠联璧合，相得益彰。娴熟使用数学工具能力，使开普勒成功地概括出了行星三大运动定律数学公式。第12页第12页开普勒工作为牛顿发觉万有引力定律作了运动学准备，而牛顿所揭示宇宙动力学原因，是人类科学结识一次重大综合和奔腾。第13页第13页２．万有引力定律得发觉把第谷30年观测结果通过艰苦分析运算最后归纳成3条简练友好运动定理，然而它不知道，在这3条定律后面还隐藏着更为普遍，更为本质万有引力定律。第14页第14页牛顿依据向心力公式和开普勒定律推导了平方反比关系。他证实：由面积定律能够得出物体受中心力作用；由轨道定律能够得到这个力是引力；由周期定律能够得出这个引力是与半径平方成反比。他还证实物体在这种力作用下运动轨迹是圆锥曲线----椭圆，双曲线或者抛物线，这就将开普勒结论做了推广。第15页第15页大家都知道，牛顿是一位很有数学天分物理学家．他是微积分创造者之一．牛顿通过与磁力类比，得出这个力应当和物体性质和质量相关。第16页第16页他通过“月地检查”，对平方关系得正确性，提供了一个用力证实，并把结论推广到行星运动上去，进一步得出宇宙中一切物体都作用着万有引力结论，这个引力与互相吸引物体质量成正比，与它们距离平方成反比。第17页第17页他依据这个定律建立了天体力学数学理论，从而把天体运动和地面物体运动纳入到一个统一力学理论中来，他打破了千百年来禁锢人们头脑旧观念。第18页第18页我们从科学史上这两件事情中就能够看出物理发展过程中，数学饰演着一个多么主要角色．这