古代科学家张衡的故事PPT课件

4. 张衡及其成就
❖ 张衡，河南南阳人。 ❖ 浑天说的集大成者，代表作《浑天仪图注》中说：
“浑天如鸡子。天体圆如弹丸，地如鸡中黄，孤居 于内，天大而地小。天表里有水，天之包地，犹壳 之裹黄。天地各乘气而立，载水而浮。” ❖ 他还指出天体每天绕地旋转一周，总是半见于地平 之上，半隐于地平之下
张衡着手制造了浑天思想的仪器——水运浑天 仪。形象的表达了浑天思想，并解释了若干天文现 象。
❖ 《九章算术》内容简介
❖
《九章算术》共有246个 例题，分为九大类，每一
大类算一章。
❖ 第一章“方田”：田亩面积计算；
❖ 第二章“粟米”：谷物粮食的按比例折换；
❖ 第三章“衰分”：比例分配问题；
❖ 第四章“少广”：已知面积、体积、求其一边长和径长等；
❖ 第五章“商功”：土石工程、体积计算；
Байду номын сангаас
❖ 第六章“均输”：合理摊派赋税；
❖ 我国古代的历法内容十分广泛。历日制度的安排 采取阴阳合历的形式，日月五星的视运动以及与之 相关的气，朔，闰，交食等均为研究的课题。形成 了独特的体系。
❖ 对日月五星各种视运动的周期和有关天文常数的测 定，和对月亮在近日点逐日的运行情况、太阳在一 回归年内逐气的运行情况以及五星在一个回合周期 内的动态，构成了历法的基本框架。
❖ 他还提出了五星视运动的重要理论。“近天 则迟，远天则速”
❖ 张衡于132年首创了世界上第一架地震仪—— 地动仪。
❖ 张衡的成就还不止这些，他研究过地理学，数 学以及文学，绘画。他是那个时代产生的著名科学 家，脚踏实地的进行工作，实事求是的科学态度使 他攀上了那个时代的科学高峰。当然，张衡也不可 避免的带有时代的局限性，他的宇宙生成演化思想 也带有不少客观唯心主义性质。
1.在中国一直是人们学习数学的主要教科书，16世纪以前 的中国数学著作都是沿袭《九章算术》体例。 后世的数学 家都曾对其进行注释，并在注释中不断引用新的数学概念 和方法。
2.在世界上也是公认的古典数学名著之一，中国古典 数学体系所显示出来的解决实际问题以及计算技术等方面 的显著优点正是古希腊数学所欠缺的，后经印度等传入欧 洲，对文艺复兴前后世界的数学的发展，也做出了贡献。 《九章算术》在隋唐时期传入朝鲜和日本，并被定为教科 书。
天文学体系的形成和杰出的科学家 张衡
——“上知天文，下知地理”时代的 初始开端
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1
历法体系的形成
2
天文仪器和天象记录
3 论天三家—盖天、浑天和宣夜说
4
张衡及其成就
1.历法体系的形成
▪ 太初历：汉武帝年间下令司马迁等人 以及民 间二十余人参加改历——“议造汉历”。
▪ 他们作仪器进行实测，对提出的18种改历方 案进行一番辩论，比较实测，最后命名太初 历。说明当时天文学家数量之多，特别是民 间的天文学家，以及社会上对天文学的广泛 重视。
▪ 原则：天文观测来判断。
❖ 太初历被收在《汉书•律历志》里，已具备气朔、 闰法、五星、交食周期等内容。
❖ a. 首次提出了没有中气（雨水、春分、谷雨等 十二节气）的月份为闰月的原则。
❖ b. 第一次明确提出了135个朔望月中有23个食 季的食周概念。
❖ c. 五星会合的周期密度也比较前有明显提高。
❖ 张衡在天文学方面的贡献最为突出
《灵宪》是张衡积多年的实践与理论研究写成 的一部天文巨著 。该书全面阐述了天地的生成、 宇宙的演化、天地的结构、日月星辰的本质及其运 动等诸多重大课题，将我国古代的天文学水平提升 到了一个前所未有的新阶段，使我国当时的天文学 研究居世界领先水平，并对后世产生了深远的影响。
❖ 这些又与我国古代特有的天文仪器、宇宙理论、 系统的天象观测等一起，构成了天文学体系的丰富 内容。
2. 天文仪器和天象记录
西汉耿寿昌以铜 制成用于演示天象的 仪器——浑象。相当 于现在的天球仪，用 以演示天体运动。在 一个可绕轴转动的圆 球上刻画有星宿、赤 道、黄道、恒隐圈、 恒显圈等，与现代天 球仪相似。
月亮每日运行平均度值的概念在汉代也已形成。
《淮南子·天文训》指出月亮每天运行十三度十九 又分之七。（于理论值差17秒）
东汉早期，天文学家李梵，苏统等人发现了 月亮视运动的不规则性。
东汉晚期，刘洪在乾象历中，推算出了近点 月长度的数据，与今推出的值相差约百秒；他还给 出了食限的概念；计算出的交食周期也较之前精确； 还首次指出了先前历法所定回归年长度偏大，使用 了较之前更为准备的数据。对后世产生了积极的影 响。
❖ 秦汉时期天象记录观测的两个明显特点：
1.各种天象记录趋于齐备，出现了准确的太阳黑子 记录。对新星和超新星的记述也首见于汉代。 2. 天象记录日趋详尽，精细。对日食，彗星和极 光都有记录。
3. 论天三家——盖天、浑天和宣夜说
❖ 盖天说：半圆形的天，拱形的大地，日月星辰附着 天而平转，不能转到地的下面等。这一学派的代表 作——《周髀算经》。运用繁杂的数字计算和勾股 定理的引用，论证第二次盖天说，使之系统化数学 化。
数学体系的形成
❖ 《九章算术》的出现 ❖ 《九章算术》是我国现有的古算书中最古老的
的数学著作。对后世历代数学的发展影响很大。它 的出现也标志着我国古代以算筹为计算工具、具有 自己独特风格的数学体系的形成。
《九章算术》系统的总结和概括了这段时期人 们在社会实践中积累的数学成果。
《九章算术》最有名的刘徽注解。
❖ 第七章“盈不足”：即双设法问题；
❖ 第八章“方程”：一次方程组问题；
❖ 第九章“勾股”：利用勾股定理求解的各种问题．
❖ 《九章算术》的意义及影响 ❖ 特点： 1.重视理论，又不严重脱离实际的理论，在实际
计算方面有很高水平，有着一整套在当时世界上堪称十分 先进筹算算法；2.在数学命题的叙述方法上，也是从实际 问题出发，而不是从抽象的定义和公理出发。 ❖ 意义及影响：
❖浑天说：地球不是孤零 零地悬在空中的，而是浮 在水上；后来又有发展， 认为地球浮在气中，因此 有可能回旋浮动。这与现 代天文学的天球概念十分 接近。 东汉杰出的科学
家张衡是浑天说的集大成 者。
❖ 宣夜说：主张“日月众星，自然浮生于虚空之中， 其行止皆须气焉”，创造了天体漂浮于气体中并且 依靠气的作用而运动，在它的进一步发展中认为连 天体自身、包括遥远的恒星和银河都是由气体组成。 宣夜说在人类认识宇宙的历史上具有极其重要的作 用，但她没有对天体运动规律做更具体的论证，所 以它的影响远远不及浑天说。