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时间:2020-06-10
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1、测量的智慧——从三个小小故事说起第一个故事泰勒斯——第一个测量出金字塔高度的人提起埃及这个古老神秘、充满智慧的国度,人们首先想到的是金字塔。金字塔是古埃及国王的陵墓,建于公元前2000多年。虽历经漫长的岁月,这样雄伟而精致的建筑如今仍巍峨地耸立着。但是,在金字塔建成的1000多年里,人们都无法测量出金字塔的高度。直到泰勒斯——第一个测量出金字塔高度的人。故事是这样的:一年春天,泰勒斯来到埃及,人们就问他是否能测量出金字塔的高度。泰勒斯很有把握地说可以。他来到金字塔前,阳光把他的影子投在地面上。每过一会儿,他就让别人测量
2、他影子的长度,当测量值与他的身高完全吻合时,他立刻在金字塔于地面的投影处作一记号,然后丈量金字塔底到投影记号的距离,加上金字塔底面边长的一半,这样,他就报出了金字塔确切的高度。水是万物之本源,万物终归于水。第二个故事埃拉托色尼——第一个测量出地球周长的人2000多年前,便有人测量出了地球的周长。这个人就是古希腊的埃拉托色尼。他发现:离亚历山大城约5000希腊里的西恩纳附近,有一口深井,夏至日那天正午的阳光可以一直照到井底,因而这时候所有地面上的直立物都应该没有影子。但是,亚历山大城地面上的直立物却有一段很短的影子。他认
3、为:直立物的影子是由亚历山大城的阳光与直立物形成的夹角所造成。从地球是圆球和阳光直线传播这两个前提出发,从假想的地心向西恩纳城和亚历山大城引两条直线,其中的夹角应等于亚历山大城的阳光与直立物形成的夹角。已知两地之间的距离,便能测出地球的圆周长。前提:地球是圆球和太阳光直线传播。A地为西恩纳,B地为亚历山大城,通过测量亚历山大城地面上的直立物的影子,算得夹角1为7°12′,即相当于圆周角360°的1/50。夹角1等于夹角2,已知A、B两地的距离为5000希腊里,地球的周长=5000*50=250000希腊里。换算为现代的
4、公制,大约为39360公里,与地球的实际周长(40076公里)相近。第三个故事阿基米德——浮力的发现和应用给我一个支点和一根足够长的杠杆,我就能撬动整个地球。阿基米德对于浮力原理的发现,有这样一个故事。相传叙拉古赫农王让工匠替他做了一顶纯金的王冠。但是在做好后,国王疑心工匠做的金冠并非全金。工匠手艺高明,这顶金冠确与当初交给工匠的纯金一样重。工匠到底有没有私吞黄金呢?既想检验真假,又不能破坏王冠,这个问题不仅难倒了国王,也使诸大臣们面面相觑。经一大臣建议,国王请来阿基米德检验。最初,阿基米德也是冥思苦想却无计可施。一天
5、,他在家洗澡,脑里还在想鉴定王冠的事。当他坐进澡盆里时,看到水往外溢,同时感到身体被轻轻托起。他突然悟到可以用测定固体在水中排水量的办法,来确定金冠的比重。经过了进一步的实验以后,便来到了王宫,他把王冠和同等重量的纯金放在盛满水的两个盆里,发现放王冠的盆里溢出来的水比另一盆多。这就说明王冠的体积比相同重量的纯金的体积大,密度不相同,证明了王冠里掺进了其他金属。这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王,阿基米德从中发现了浮力定律(阿基米德原理):物体在液体中所获得的浮力,等于他所排出液体的重量。一直到现代,人们还在利用这个
6、原理测量物体比重和测定船舶载重量等。我想说点我认为,测量的智慧就在于巧妙,金字塔的高度不是你爬上去才能测量,地球的周长不是你绕地球一圈才能测量,金冠的比重不是一定要规则的形状才能计算。测量的智慧就在于人们能通过思考,找出各种各样不可思议的方法,来完成原本十分困难或者不可能测量的工作。这就是技巧。这样的例子数不胜数。小时候老师就教过我们,测量一张纸的厚度,只要把相同厚度的很多张纸紧紧叠在一起,用刻度尺量出这叠纸的厚度,再用量出的厚度除以纸的数量,就能得到纸张的厚度。测量细金属丝的直径,将金属丝在笔杆上密绕很多圈,用刻度尺
7、测出线圈长度,再除以绕笔杆圈数,可得金属丝直径。曹冲称象的故事,也是大家在小学课本上就有讲的。要称量大象的重量,不用锻造巨大的称杆,造几吨重的秤砣,更不用把大象切成一块块。几吨??只需将大象牵到船上,等船身稳定后,在船舷上齐水面的地方,刻了一条划痕。再叫人把大象牵到岸上,把大大小小的石头,一块一块地往船上装,船身慢慢下沉。等船身沉到刚才刻的那条划痕和水面一样齐。只要把船里的石头都称一下,把重量加起来,就知道大象有多重了。这是曹冲当时一个小孩想到的方法,大人却没有想到,很多时候是因为大人受到太多思维定式的影响,缺少想法。
8、受到思维定式影响的还有爱迪生的助手阿普顿。有一次,爱迪生在研究一个科目时,需要一个数据,便对阿普顿说:“请你帮我把那只梨形玻璃泡的容积测一下,我等着用。”阿普顿点点头,心想这么简单的事一会儿就行了。他拿起梨形玻璃泡,用尺上下测量了几遍,再按照式样在纸上画好草图,列出了一道道算式,算来算去,算得满头大汗仍没算出来。这么难-.-
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