1、牛顿的主要成就(数学和物理学)(1)数学:2)物理
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牛顿的主要事迹
1、牛顿生平:
艾伦·牛顿(1643年1月4日-1727年3月31日),英国物理学家、数学家、天文学家、哲学家,英文名称是Isaac Newton,被认为是现代物理学和数学的奠基者,尤其是引力研究方面发挥了重要作用。
他生于英格兰林肯郡,1701年就任英国皇家学会主席,也是牛津大学和剑桥大学的荣誉校友。
他最重要的成就是发现了新物理学中的“牛顿力学”,也就是众所周知的牛顿三定律,并建立了数学物理学的精确科学的概念。
牛顿的科学思想也引起了早期的科学革命,在知识分子中引起了深刻的影响,被称为“牛顿革命”。
2、牛顿的主要事迹:
(1)发现了新物理学中的“牛顿力学”:即牛顿三定律,提出了运动定律,即第一定律:物体经定力作用,不受大小位移,其速度是定值;第二定律:物体加速度正比其所施加外力,反比质量;第三定律:施加力与受力成等效性,即受力等于施加力的相反数;另外,他还建立了静力学,推导了极限原理,探索了运动学和动力学、平面力学、圆形力学等,提出了基本力学定理等。
(2)发现了衍射:在物理学中,他发现了衍射,指出光线可以分为折
射和反射,建立了像的概念;在拓宽天文学理论中,他推导出了“向心力定律”与“保持力定律”,提出了太阳系的荷兰赤道坐标系,提出“质心理论”,推导出“小行星带”等。
(3)牛顿还有着巨大的成就,他以独创精湛的“牛顿几何”重新成新的数学,一经提出,就为现代数学奠定了牢固的基础;他书写“法国代数”为历史上的数学思想篇章,他的科学思想也引起了早期的科学革命,
为现代科学思想打下了坚实的基础。
科学家牛顿发明了什么东西
牛顿发现了万有引力,发现了以牛顿三大运动定律为基础建立牛顿力学,建立行星定律理论的基础,致力于三菱镜色散之研究并发明反射式望远镜,发现数学的二项式定理及微积分法等。
1牛顿主要发明了哪些东西艾萨克·牛顿(1643年1月4日—1727年3月31日)爵士,英国皇家学会会长,英国着名的物理学家,百科全书式的“全才”,着有《自然哲学的数学原理》、《光学》。
他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。
这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。
他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;为太阳中心说提供了强有力的理论支持,并推动了科学革命。
在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理,提出牛顿运动定律。
在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。
他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。
在数学上,牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。
他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为
幂级数的研究做出了贡献。
在经济学上,牛顿提出金本位制度。
1牛顿一生发明及成就1、点金石
牛顿对知识的渴求使他做出了众多的科学发现,但是它们也使他至少走了。
牛顿在数学方面的成就牛顿(IsaacNewton)是一位伟大的科学家,他的成就涵盖了物理学、数学、天文学等多个领域。
在数学方面,牛顿的贡献是不可估量的,他开创了微积分学,发明了牛顿迭代法,并在代数学、几何学、概率论等领域都有着杰出的成就。
1. 微积分学的开创微积分学是现代数学的基础,它是研究变化量与其它量之间的关系的一门学科。
牛顿是微积分学的创始人之一,他在研究天体运动的过程中,发现了一种新的数学工具——微积分,从而开创了微积分学。
他的主要贡献是发明了微积分中的微分和积分。
微分是研究函数在某一点上的变化率,它的概念由牛顿和莱布尼茨同时独立发明。
积分是微分的逆运算,它求出函数的面积或体积。
牛顿发明了积分法,用于解决曲线的面积和体积问题。
这些方法为现代数学和科学的发展奠定了基础。
2. 牛顿迭代法牛顿迭代法是一种用于求解方程的数值方法,它由牛顿发明。
这个方法的核心思想是通过不断逼近方程的根来求解方程。
牛顿迭代法被广泛应用于工程、金融、物理等领域,成为了现代数学和计算机科学中最常用的算法之一。
3. 代数学、几何学、概率论的贡献除了微积分和牛顿迭代法之外,牛顿在代数学、几何学和概率论等领域也有着杰出的成就。
在代数学方面,牛顿发明了牛顿二项式定理,它是一种快速展开二项式的方法,可以用于计算高次幂和求解组合问题。
牛顿还发明了牛顿恒等式,它是一种用于计算多项式系数的方法。
在几何学方面,牛顿的主要贡献是发明了牛顿环,这是一种用于研究光的干涉现象的方法。
在概率论方面,牛顿发明了牛顿-莱布尼茨公式,它是计算概率密度函数的一种方法。
牛顿还发明了牛顿-柯特斯公式,它是计算离散概率分布的一种方法。
4. 总结牛顿在数学方面的成就是不可估量的。
他的微积分学开创了现代数学的基础,牛顿迭代法成为了现代数学和计算机科学中最常用的算法之一。
此外,他在代数学、几何学和概率论等领域也有着杰出的成就。
牛顿的贡献不仅带动了数学的发展,也对现代科学的发展产生了重大影响。
牛顿牛顿(Isaac Newton,1643~1727)伟大的物理学家、天文学家和数学家,经典力学体系的奠基人。
牛顿1643年1月4日(儒略历1642年12月25日)诞生于英格兰东部小镇乌尔斯索普一个自耕农家庭。
出生前八九个月父死于肺炎。
自小瘦弱,孤僻而倔强。
3岁时母亲改嫁,由外祖母抚养。
11岁时继父去世,母亲又带3个弟妹回家务农。
在不幸的家庭生活中,牛顿小学时成绩较差,“除设计机械外没显出才华”。
牛顿自小热爱自然,喜欢动脑动手。
8岁时积攒零钱买了锤、锯来做手工,他特别喜欢刻制日晷,利用圆盘上小棍的投影显示时刻。
传说他家里墙角、窗台上到处都有他刻划的日晷,他还做了一个日晷放在村中央,被人称为“牛顿钟”,一直用到牛顿死后好几年。
他还做过带踏板的自行车;用小木桶做过滴漏水钟;放过自做的带小灯笼的风筝(人们以为是彗星出现);用小老鼠当动力做了一架磨坊的模型,等等。
他观察自然最生动的例子是15岁时做的第一次实验:为了计算风力和风速,他选择狂风时做顺风跳跃和逆风跳跃,再量出两次跳跃的距离差。
牛顿在格兰瑟姆中学读书时,曾寄住在格兰瑟姆镇克拉克药店,这里更培养了他的科学实验习惯,因为当时的药店就是一所化学实验室。
牛顿在自己的笔记中,将自然现象分类整理,包括颜色调配、时钟、天文、几何问题等等。
这些灵活的学习方法,都为他后来的创造打下了良好基础。
牛顿曾因家贫停学务农,在这段时间里,他利用一切时间自学。
放羊、购物、农闲时,他都手不释卷,甚至羊吃了别人庄稼,他也不知道。
他舅父是一个神父,有一次发现牛顿看的是数学,便支持他继续上学。
1661年6月考入剑桥大学三一学院。
作为领取补助金的“减费生”,他必须担负侍候某些富家子弟的任务。
三一学院的巴罗(Isaac Barrow,1630~1677)教授是当时改革教育方式主持自然科学新讲座(卢卡斯讲座)的第一任教授,被称为“欧洲最优秀的学者”,对牛顿特别垂青,引导他读了许多前人的优秀著作。
高中物理必修科学家及其成就总结高中物理必修课程中,介绍了许多杰出的科学家及其在物理学领域的成就。
以下是其中一些科学家及其主要成就的总结:1、艾萨克·牛顿(Isaac Newton):英国物理学家、数学家,被认为是科学史上最伟大的科学家之一。
他提出了三大牛顿运动定律和万有引力定律,构建了经典力学的基础。
此外,他还发明了微积分学,对光学和数学做出了重要贡献。
2、迈克尔·法拉第(Michael Faraday):英国物理学家和化学家,被认为是电磁学领域的奠基人之一。
他发现了电磁感应定律和法拉第电磁感应,为发电机和变压器的发明奠定了基础。
此外,他还研究了电解作用和光学玻璃的制造。
3、詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell):英国物理学家,被认为是电磁学理论的集大成者。
他提出了麦克斯韦方程组,统一了电场和磁场,预言了电磁波的存在。
这一理论为现代无线通信和互联网的发展奠定了基础。
4、伽利略·伽利莱(Galileo Galilei):意大利物理学家、数学家、天文学家和哲学家,被认为是现代观测天文学的奠基人之一。
他通过实验观测证实了哥白尼的日心说,推翻了传统的宇宙观。
此外,他还研究了自由落体运动和抛射运动,为现代动力学的发展做出了重要贡献。
5、玛丽·居里(Marie Curie):波兰裔法国物理学家和化学家,是放射性研究的先驱之一。
她发现了镭和钋两种放射性元素,并研究了它们的性质和应用。
居里的研究为放射性医学和物理学的发展做出了重要贡献。
6、欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford):英国物理学家,被誉为原子核物理学之父。
他通过实验证明了原子的核式结构,并发现了放射性元素的天然放射性。
此外,他还研究了原子核的分裂和聚变反应,为核能的开发和应用奠定了基础。
7、理查德·费曼(Richard Feynman):美国物理学家,是量子电动力学领域的先驱之一。
牛顿的数学贡献牛顿是英国数学家、物理学家和天文学家,他的研究对数学和物理学都产生了深远的影响。
在数学方面,牛顿是英国斯特林数的发明人,这是一种新的数学工具,用于在复杂的问题中找到方程的通解。
他也是微积分学的创始人之一,他的微积分学教材《牛顿-莫扎特公式》被广泛使用,在学术界被认为是一部权威著作。
在物理学方面,牛顿是著名的自然哲学家,他提出了牛顿第三定律,即力与反作用力成反比,这是研究物体运动的基础定律。
他还提出了牛顿第二定律,即物体的加速度与施加的力成正比,与物体的质量成反比。
这些定律为研究物体运动和动力学奠定了基础,并为现代力学奠定了基础。
牛顿还是第一个用数学方法研究太阳系的人,他提出了牛顿力学定律,即在太阳系中,所有天体之间相互作用的力是受到公式决定的。
这个定律为研究太阳系和宇宙提供了一种新的方法,为后来的天文学发展奠定了基础。
总的来说,牛顿是一位杰出的数学家和物理学家,他的研究对人类的科学和技术发展产生了巨大的影响。
他的贡献包括:1.斯特林数:牛顿发明了斯特林数,这是一种新的数学工具,用于在复杂的问题中找到方程的通解。
2.微积分学:牛顿是微积分学的创始人之一,他的微积分学教材《牛顿-莫扎特公式》被广泛使用,在学术界被认为是一部权威著作。
3.牛顿第三定律:牛顿提出了牛顿第三定律,即力与反作用力成反比,这是研究物体运动的基础定律。
4.牛顿第二定律:牛顿提出了牛顿第二定律,即物体的加速度与施加的力成正比,与物体的质量成反比。
这些定律为研究物体运动和动力学奠定了基础,并为现代力学奠定了基础。
5.牛顿力学定律:牛顿是第一个用数学方法研究太阳系的人,他提出了牛顿力学定律,即在太阳系中,所有天体之间相互作用的力是受到公式决定的。
这个定律为研究太阳系和宇宙提供了一种新的方法,为后来的天文学发展奠定了基础。
总的来说,牛顿的数学和物理学贡献是巨大的,他的成就被广泛认为是人类历史上最伟大的科学家之一。
他的研究为现代科学和技术奠定了坚实的基础,并对后来的科学家和发明家产生了深远的影响。
牛顿的成就与贡献
牛顿的成就
力学成就:第一定律(即惯性定律)、第二定律、第三定律万有引力。
牛顿是万有引力定律的发现者,并且在开普勒行星运动定律以及其他人的研究成果上,他用数学方法导出了万有引力定律。
经典力学体系、牛顿流体。
数学成就。
光学成就。
热学成就。
经济学成就。
牛顿的主要贡献:
1,以牛顿三大运动定律为基础建立牛顿力学。
2,发现万有引力定律。
3,建立行星定律理论的基础。
4,致力於三菱镜色散之研究并发明反射式望远镜。
5,发现数学的二项式定理及微积分法等。
在牛顿所处的时代,哥白尼提出了日心说,开普勒从第谷的观测资料中总结了经验的行星运动三定律,伽利略又给出了力、加速度等概念并发现了惯性定律和自由落体定律。
正是在这个时候,牛顿对行星及地面上的物体运动作了整体的考察,他用数学方法,使物理学成为能够表述因果性的一个完整体系。
这就是我们今天所说的经典力学体系。
艾萨克·牛顿(Isaac Newton,1643-1727名的物理学家、数学家,顿在科学上的主要成就有三个:典力学体系、提出光的性质的理论.牛顿的一些数学成就.一、《流数简论》1666年,来研究切线.他把曲线f (x ,y )=0点的坐标x 、y 是与时间相关的函f (x ,y )=0的切线斜率是x y·,如图1.由于·时间的变化而变化的“流动速度”,为流数,实际上就是x 和y 对t 的导数:x ·而它们的比就是y 对x 的导数.示法是牛顿晚年时才使用的,而符号dydx发明的,图1牛顿首先考虑的问题是:给定x 和y y )=0,求y·x ·,即y 对x 的导数.对f (x ,y )=∑a ij x i y j,他给出下述解法:“程的一端,其和为零.首先,以该项所含x 的次数.然后,以该项所含y 这个方程表示出了速度(流数)表示,则为∑æèççöø÷÷i x ·x +i y ·y a ij x i y j=0它是牛顿用来计算流数之比(即求导则.实际上,这个式子与x ·∂f ∂x +y ·∂f ∂y=0∂f ∂x ∂f ∂y .牛顿是用“无穷小”概念和他发明的二项式定理来证明(1)式的.他认为,作非匀速运动的物体在无穷小时间间隔o 中的运动情况,与作匀速运动的物体在有限时间间隔中的情况相同.牛顿说:“如果到某一时刻,它们已描绘的线段为x 和y ,那么到下一时刻所描绘的线段就是x +x 0和y +y 0.”牛顿用x +x 0和y +y 0代替f (x ,y )=0中的x 和y ,于是有∑a ij (x +x ·o )i (y +y ·o )j=0.按二项式展开并略去o 的二次以上(含二次)的项,得∑a ij (ix i -1y j⋅x ·o +jx i ⋅yj -1⋅y ·o )=0.除以o 后便得到(1)式.可把y =x n 写成f (x ,y )=y -x n的形式,由(1)式推出y ·x·=nx n -1.在此基础上,牛顿提出一个反面问题:己知流数比yx·,求y (即把y 表成x 的代数式).他在研究这一问题的过程中发现了微积分基本定理,即:dAdx =y (2).其中A 表示曲线y =f (x )以下的面积.从《流数简论》可以看出,他是用如下方法推导这一重要定理的:设y 为曲线f (x )下的面积abc (图2),并将其平行移动,面积x 和y 随时间而增加的速度是be 和bc .”显然be =1,而bc =f (x ).因此,牛顿认为面积y 随时间的变化率是f (x ),而x ·=1,于是y·x ·=f (x )(3).这显然等价于(2)式,也就是说函数曲线下面积的变化率等于曲线的纵坐标.他把求积问题看作求变化率的逆过程,即把y 看作f (x )的积分(不定积分).图2宋丽飞58出原函数,再将上下限分别代入原函数,并取其差.这就是著名的牛顿—莱布尼茨公式,是他与莱布尼茨各自独立发明的.若采用现代数学符号,该公式可表述为:若F(x)是f(x)在区间[a,b]上的一个原函数,则∫a b f(x)d x=F(b)-F(a).有了这个公式,在实际问题中应用极广的定积分计算问题便可转化为求函数问题,所以它是十分重要的.到此为止,牛顿已经建立起比较系统的微积分理论及算法.不过他在概念上仍有不清楚的地方.第一,他的无穷小增量o是不是0?牛顿认为不是.既然这样,运算中为什么可以略去含o的项呢?牛顿没有给出合乎逻辑的论证.第二,牛顿虽然提出变化率的概念,但没有提出一个普遍适用的定义,只是把它想象成“流动的”速度.牛顿自己也认为,他的工作主要是建立有效的计算方法,而不是澄清概念.他对这些方法仅仅作了“简略的说明而不是准确的论证.”牛顿的态度是实事求是的.三、《流数法和无穷级数》(下简称《流数法》)《流数法》是一部内容广泛的微积分专著,是牛顿在数学方面的代表作.在前两部书的基础上,牛顿提出了更加完整的理论.从书中可以看出,牛顿的流数概念已发展到成熟的阶段.他把随时间变化的量,即以时间为自变量的函数称为流量,以字母表的后几个字母v、x、y、z来表示;把流量的变化速度,即变化率称为流数,以表示流量的字母上加点的方法来表示,如x·,y·.以前用的瞬的概念仍然保留,并且仍用o表示.牛顿在提出的“连续”思想以及使一个量小到“比任何一个指定的量都小”的思想是极其深刻的,他正是在这种思想的主导下解决了以下两类基本问题.第一类:已知流量的关系求它们的流数之比,即已知y=f(x)或f(x,y)=0,求y·x·.例如书中的问题1:如果流量x和y之间的关系是x3-ax2+axy-y3=0,求它们的流数之比.牛顿设x,y的瞬分别是x·o,y·o,用x+x·o和y+y·o分别代替方程中的x和y,得(x+x·o)3-a(x+x·o)2+a(x+x·o)(y+y·o)-(y+y·0)3=0.展开后利用x3-ax2+axy-y3=0这一运算性质再把余下的项除以o,得3x2x·+3x x2·o+x3·o2-2ax x·-ax2o+a x·y+a x·y·o+a x·y·-3y2y·-3y y2·o-y3·o2=0至此,牛顿说:“我们已假定o是无限微小,它可以代表流动量的瞬,所以与它相乘的诸项相对于其他诸项来说等于没有,因此我把它们舍掉,得到3x·x2-2ax x·+ax y·+a y·x-3y·y2=0.”从上式易得y·x·= 3x2-2ax+ay3y2-ax.从表面看,这种方法与《流数简论》中的方法一致.所不同的是,在《流数简论》中y·和x·只被看作运动速度,而在这里却表示一般意义的流数.《简论》中求流数之比的基本法则也被牛顿赋予一般的意义.对于y=f(x)型的函数,牛顿用类似方法得出了y·与x·的关系.例如,假定y=x n,牛顿首先建立y+y·o=(x+x·o)n,然后用二项式定理展开右边,消去y=x n,用o除两边的式子,略去仍含o的项,结果为y·=nx n-1x·,即y·x·=nx n-1.当然,在对具体函数微分时,不必采用无穷小法,可直接代入公式.第二类:已知一个含流数的方程,求流量,即积分.牛顿在书中引入了代换积分法(采用现代符号):设u=φ(x),则∫f((x))φ′(x)dx=∫f(u)d u(1).这个公式表明,只要所求的积分可表为(1)左边的形式,则令u=φ(x),即可化为f(u)对u的积分,积分后再用φ(x)代u就行了.《流数简论》中,牛顿在具体积分中已经采用了这种方法,只是到这时才总结出具体的公式.从《流数简论》及《流数法》两书来看,他推导此式的思路大致如下:设y=∫f(φ(x))φ′(x)d x,则y=∫f(φ(x))φ′(x).(2)由u=φ(x)得u·x·=φ′(x),(3)由(2)(3)得y·u·=y·/x·u·/x·f(φ(x))=f(u),由微积分基本定理,得y=∫f(u)d u,所以∫f(φ(x))φ′(x)d x=∫f(u)d u.牛顿还推出不定积分公式,即∫uv′d x=uv-∫vu′d x.其中u和v都是x的函数.若求∫uv′d x有困难而求∫vu′d x比较容易时,就可利用不定积分公式求积分.至此,牛顿已建立起比较完整的微分和积分算60。