当前位置:首页>>初中物理>>学生中心>>同步学习资源>>物理阅读>>八年级上册>>第一章 声现象

  沈括,字存中,浙江钱塘(今杭州)人,生于公元1031年。是我国历史上一位卓越的科学家。

  沈括自幼勤奋好学,在其母指导下,十四岁就读完了家中的藏书。其父沈周曾在现今的镇江、泉州、简阳、开封等地为官,少年时代的沈括随其父走南闯北,增长了许多见识。

  沈括于105111月任沭阳(今江苏沐阳)主簿,1063年考中进士,不久升为太史令。熙宁年间积极参与王安石变法运动,受到王安石的信用和器重。1072年兼任提举司天监,大部分时间在开封研究天文,改革历法。次年做集贤院校理。因职务上的便利条件,使他有机会读到了更多的皇家藏书,充实了自己的学识。以后他还担任过许多重要官职。1082年西夏攻永乐(今陕西米脂县西)、绥德(今陕西绥德)二城,沈括奉命力保绥德,因永乐失守,连累坐贬,调为均州团练副使,实际上被软禁。1085年哲宗即位大赦,恢复自由。1088年退居润州(今江苏镇江),筑梦溪园,汇集平生见闻,撰写了《梦溪笔谈》。约于1095年病卒,终年64岁。

  沈括学识渊博,成就卓著,在天文、地学、数学、物理、化学、生物、医药以及水利、军事、文学、音乐等许多领域都有精湛的研究和独到的见解。他一生撰书多种,据《宋史·艺文志》载,其著述有22155卷,但据《梦溪笔谈》和宋代诸家书目,此外尚有18种。现在尚存的只有《梦溪笔谈》26卷、《补笔谈》3卷、《续笔谈》1卷、《长兴集》残存本19卷和《苏沈良方》中的一部分沈括医方,其他均已失传。

  《梦溪笔谈》是以笔记体裁形式写成的科学典籍,全书总计30卷,分成17类,609条,10几万字。内容涉及天文、历法、气象、数学、地质、地理、物理、化学、医药、生物、建筑、冶金、文学、史学、音乐、艺术及财政、经济等等,可以说是一部集前代科学成就之大成的光辉巨著。因此,倍受中外学者的高度评价和推崇,被誉为“中国科学史上的坐标”。在世界科学史上都享有很高的声誉。

  沈括的物理知识是多方面的,其研究成果也是极其丰富而珍贵的。《梦溪笔谈》中涉及力学、光学、磁学、声学等领域。特别在磁学方面研究成果尤为卓著。他最早记载了人工磁化的一种简便方法,即“以磁石磨针锋”,造指南针。是世界历史上第一个指出地磁场存在磁偏角的人,即磁针所指“常微偏东,不全南也”。西方的这一发现要比沈括的发现晚400年。关于磁针的装置法进行了详细的讨论,即水浮法、指甲旋定法、碗沿旋定法和单根蚕丝悬挂的缕悬法,最后指出用丝线悬挂的方法最好。

  在光学方面,对针孔成像和球面镜成像规律作了仔细研究,并作了通俗生动的论述,力图进行理性的概括。他提出了“碍”的概念,指出“阳燧(凹面镜)照物皆倒,中间有碍故也。……窗隙中楼塔之间,中间为窗所束,亦皆倒悬,与阳燧一也”。这里的“碍”是指某种特殊的几何点,例如小孔成像的孔、凹面镜的焦点或曲率中心。他所记载的“红光验尸”法指出,当尸体的伤痕不易发现时,可在中午用新的红油伞罩在用水浇了的尸体上,则伤痕可见,这是由于红油伞实际起了滤光器的作用,尸体伤痕的青紫处,在红光下比在白光下看得清晰。另外,他对古代透光镜也作过比较合理的解释。

  在声学方面,用纸人显示声音的共振,是沈括的一个发明。古代的琴(或瑟)上,都有宫、商、角、徵、羽、少宫等弦,其少宫、少商分别比官、商高八度音。他剪了一个纸人放在少宫或少商弦上,弹动宫弦或商弦时,在相应的少宫或少商弦上的纸人就会跳动起来,而弹其他弦时,纸人则不动。用两只琴(或瑟),将纸人放在一只琴的弦上,弹动另一只琴时,相应的弦上的纸人就会跳动。沈括将这种情形统称为“应声”,并指出这是正常的规律。沈括在声学上还提出了“虚能纳声”的见解,即将牛革箭袋放在地上当枕头,“附地枕之,数里内人马声,则皆闻之”。从现代物理学观点看来,这是由于地面下传来的声波能量衰减小,而箭袋的空腔起了集声作用的缘故。此外,他还研究了古乐钟的发声、古琴的制作和传声等。

    
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