测量的智慧.PPT

* * * 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 。 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。换算为现代的公制，大约为39360公里，与地球的实际周长（40076公里）相近。 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，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，人们还在利用这个原理测量物体比重和测定船舶载重量等。 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。 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