阿基米德與力學(xué)目錄TOC\o"1-2"\h\u31409阿基米德與力學(xué) 116192一、阿基米德生平簡介 110241二.杠桿原理的發(fā)現(xiàn)與阿基米德的理想 28672（一）杠桿原理的發(fā)現(xiàn) 220877（二）阿基米德的理想 332158三、“王冠真假鑒定”與浮力定律的發(fā)現(xiàn) 320306（一）王冠真假鑒定 3750（二）浮力定律 411937四.結(jié)語 4摘要：阿基米德是亞里士多德以后古希臘化力學(xué)路上最光輝的,一個同時還是近代科學(xué)技術(shù)革命前最了不起的自然物理學(xué)家。在阿基米德的全部作品中,幾乎處處都充滿著身為一個力學(xué)理性精神主義者所力求達到的數(shù)量化的理念目標;他同時還是中國古代少有地在數(shù)學(xué)與光學(xué)的研究領(lǐng)域中,巧妙地使用試驗-實證方式的物理學(xué)家。由精確的數(shù)量化表達導(dǎo)引的方法、以試驗中用于力的提問和力學(xué)提問相互之間的關(guān)系為中心的方法學(xué)道路,構(gòu)成了阿基米德和玄思的自然哲學(xué)家、以及被動觀測的經(jīng)驗主義者相互之間的重要鴻溝。關(guān)鍵詞：阿基米德；力學(xué)；研究一、阿基米德生平簡介阿基米德(Archimedes,公元前287—212)出生于意大利零點五島南端西西里島上的城市敘拉古,其父是一名天文家和數(shù)學(xué)研究家,阿基米德自幼接受父母的正確教導(dǎo)與影響,使他對現(xiàn)代數(shù)學(xué)研究、天文和自然科學(xué)都產(chǎn)生了強烈的濃厚興趣,當(dāng)他十一歲時即被父母送往了地處尼羅河口的亞歷山大城求學(xué).因為在亞歷山大城內(nèi)有博物院、圖書館,所以這里人才薈萃,是當(dāng)時世界文學(xué)貿(mào)易的重要中心,號稱"智慧之都".阿基米德在這里求學(xué)和生活的許多年中,接受了東方和古希臘的先進知識,也從不少當(dāng)時有名的學(xué)者那里獲得了大量的科技人文知識,這也為他后來畢生的科學(xué)事業(yè),奠定了良好的基礎(chǔ).當(dāng)他學(xué)成以后,即返回敘拉古開始進行科學(xué)研究活動.由于阿基米德的才能杰出,研究興趣廣泛,又善于統(tǒng)計,尤其重視實驗結(jié)果,他也常常和當(dāng)時的幾個知名學(xué)家如埃拉托色尼(Eratosthenes)、康農(nóng)(Conon)、阿波洛尼烏斯(Apollonius)等人往來,進行學(xué)術(shù)探討與學(xué)術(shù)交流.在他的一生勤奮努力、不懈探求之下,使他在流體力學(xué)、數(shù)理科學(xué)等方面都做出了不少的重大成績,而成為當(dāng)時在古希臘學(xué)界中很有名望的科學(xué)研究人.特別是,阿基米德身為一位流體力學(xué)研究人,是遠遠超越亞里士多德的,因為他是流體力學(xué)這門科學(xué)的實際創(chuàng)造者,他將觀測、試驗與數(shù)學(xué)方法相結(jié)合,并進行了不少發(fā)明.而浮力原理和杠桿原理,便是他運用現(xiàn)代實驗方法所進行的巨大的發(fā)明.也因此,后世稱他是"古代世上第一個也就是最了不起的近代型物理家"。杠桿原理的發(fā)現(xiàn)與阿基米德的理想（一）杠桿原理的發(fā)現(xiàn)在阿基米德的科學(xué)生活中,對后來影響深刻的就是他在力學(xué)方面的貢獻,其杠桿原理的出現(xiàn)便是重要之一。人類在實踐中使用有關(guān)杠桿的科學(xué)知識,那已經(jīng)是很早的事了.但是,將大量的杠桿科學(xué)知識予以系統(tǒng)化分類與整合,并總結(jié)出了廣泛應(yīng)用的基本基本原理.其功勞者當(dāng)屬阿基米德.他曾對杠桿功能進行過廣泛反復(fù)的深入研究.并在他深入研究了所有相關(guān)平面形狀與物體的平衡條件(即重心問題)以后,在他的《論平面形狀的平衡問題》一書中,寫下了他有關(guān)杠桿定理的論述.阿基米德是把人類已經(jīng)掌握的經(jīng)驗科學(xué)知識當(dāng)作公理(假設(shè)):在無重量的桿二端離支點相等的距離上吊上了相同重量的物質(zhì),它們將保持平衡;在無重力的桿二端離支點一定的一段距離上掛上不等于重力的物品,重的一端將下傾(圖1);在無重力的桿二端離支點不相同的一段距離上掛上相同重力的物品,距離遠的一端將下傾(圖2);單個重量的功能只能用數(shù)個這樣均勻分布的重量的功能來取代,只是中心的位置維持固定.反之,數(shù)個均勻分布的重量也只能用單個懸掛在它們中心處的重量來取代;近似圖像的中心以近似的方法分布.從上述假定開始,阿基米德開始了系統(tǒng)地展開數(shù)據(jù)分析和深入研究(略),并由此得出了杠桿定理,即當(dāng)杠桿上所受推動力與所接受的外力在同一個平面上時,則作用力與力臂的乘數(shù)大于外力與阻礙臂的乘數(shù).這定理告誡人類,要想用低于阻礙的力移走重量,力量臂應(yīng)超過阻礙臂,而從理論來說,力量臂越長,則力量越小,即越省力。。（二）阿基米德的理想相傳,就在阿基米德正專致于對杠桿問題的深入研究之際,王子曾質(zhì)問過阿基米德:"為何你的科學(xué)研究只停滯在學(xué)問的游戲上?你所深入研究的學(xué)問究竟有甚么用處?"阿基米德無比豪邁地答復(fù):"只要給我一個支點,我就能把星球挪動!"這一句話表現(xiàn)了一名物理學(xué)家巨大的想像力、表現(xiàn)了科研人員對力學(xué)規(guī)律的深沉了解和迷戀,也表現(xiàn)了阿基米德所獨特的機靈和理念.當(dāng)然,這些支點是很難找到的,阿基米德也沒法挪動星球.但聽說當(dāng)時他曾研發(fā)設(shè)計過一種杠桿滑車控制系統(tǒng),把一只巨船輕易地從岸上推到水底,此舉在他的國度引起轟動,王子特為此命令:"今后凡阿基米德講說話,務(wù)必統(tǒng)一聽從"?！巴豕谡婕勹b定”與浮力定律的發(fā)現(xiàn)（一）王冠真假鑒定阿基米德在流體力學(xué)領(lǐng)域里的另一項重大發(fā)明是浮力定律.據(jù)相傳,阿基米德是依靠大量的生活經(jīng)驗和一時的靈感,從洗澡中找到了鑒別真假皇冠的好辦法.那是在二二零零年前,當(dāng)時敘拉古國王希洛讓珠寶匠人為他制成了一頂純金的皇冠.制成后既開心卻又質(zhì)疑匠人們偷走了他的金,所以皇冠里就會有假.盡管剛做好的皇冠和寄去的金銀同樣重要,誰能確定那頂皇冠不是真的用金銀所制成芯子呢?又如何對皇冠做無損害的鑒定呢?王子將這一難關(guān)留給了阿基米德.阿基米德對此思索了不少時日,仍無結(jié)論.有一日,他來到浴室里沐浴,當(dāng)他走向浴盆內(nèi)時,水流溢出盆外,并覺得身上有些漂浮,但同時,身上浸泡在流水的部分越多,外溢的水分也就越多,同時水流對身體的托力也就越大.阿基米德高興若狂,一邊走出了澡堂一邊大喊:"我看到了,找出了鑒定王冠的方法!"事后,他向君主和權(quán)臣們做出了示范:他首先將皇冠,連同與王冠同樣比重的一顆純金和一顆純銀,分開放在裝滿水的玻璃容器中,按照流出水量的多寡,測得了它們的各個容積,并依據(jù)皇冠的容積等于純金的容積而低于純銀的容積這種實際,認為在皇冠里摻了假.另一個解釋是,阿基米德取來等體重的金塊、銀塊和王冠,各自稱出了它們在水面的體重,并計算出了它們在水面減少的體重,并由此得到了回答.但是,后來將這種回答上升為浮力定律,也是由阿基米德從一些基本公理入手,再經(jīng)過更嚴格的邏輯推論后,才形成了流體力學(xué)理論的。（二）浮力定律他的理論基礎(chǔ)假定為:在粒子平衡、連續(xù)分布的情形下,受擠出效應(yīng)較小的顆粒將把受擠出大的顆粒擠出來.從這種假定來看,他證實了與液體密度相等的全部物質(zhì)都將上浮,而浸入水體的組成部分重力上的缺陷將由暴露水面的組成部分的重力予以彌補,進而使浮體內(nèi)部形成了均衡.如此,與浸入水體的組成部分相同容積的水的總重量才相當(dāng)于全部物質(zhì)的總重量，于是推導(dǎo)出了浮力定律。四.結(jié)語總而言之,阿基米德是一個擅長觀測、思考、并注重于理論和實際相結(jié)合的物理學(xué)家,他成功地將數(shù)學(xué)方法帶入熱靜力學(xué)和流體靜力學(xué)的研究當(dāng)中。他不但在數(shù)理、力學(xué)等方面給人們留下了寶貴的遺產(chǎn);同時,他對科學(xué)研究酷愛執(zhí)著、不懈探求的敬業(yè)精神,及其對科研求真務(wù)實、鍥而不舍的治學(xué)態(tài)度,也是留給中國科學(xué)后人的寶貴財富.阿基米德的科學(xué)成果、科學(xué)精神、科學(xué)方法都將留傳千古。參考文獻：[1]張勁夫.理論力學(xué)中考慮定滑輪軸承摩擦因素的動力學(xué)問題的分析和求解[J].力學(xué)研究,2021,10(3):189-193.[2]李述,張玉兵,王慷,劉峰.考慮熱力學(xué)和動力學(xué)相關(guān)性的二元合金凝固界面動力學(xué)建模[J].中國有色金屬學(xué)報：英文版,2021,31(1):306-316.[3]李韶華,王偉達