我知道人类只能听到一部分声音，但为什么是这个范围？
为什么人类听觉系统进化为对 20 到 20000 赫兹范围内的声音敏感，而不是其他频率范围？
sym physicheng
想象你是一只正在晒太阳的非洲古猿，脑袋上顶了一套相控预警雷达。
相控预警雷达，又名耳朵。
耳朵在你眯着眼睛晒太阳的时候可以警告你：右后方四十度有个&嗷呜~&正在快速接近，估计是狼，快撒丫子跑勒您。
听觉，作为一种高效的预警机制，可以极大地提高生物的存活几率，于是出现在了现存的几乎所有高等动物的技能表中。（有听力的物种被自然选择。）
人类的听力也是一样的，它的存在意义首先是作为躲避危险的预警机制，其次才是那些花里胡哨地东西。
这就很有意思了~（很有意思的意思就是物理部分开始了）作为一种预警机制，除了能听到声音以外，更重要的一点，还必须具备分辨声源方向的能力。不然你跑错方向，人家狼多尴尬？
耳朵分辨方向的原理在中学物理里学过：靠左右耳接受到的声音的时间差，相位差，音色大小。
当声波频率比较高，波长小于两耳间距时，由于颅骨、耳廓对声波的遮蔽，加上和频率相关的衍射效应的影响，双耳接受到不同强度和品色的声音，它们的差别成为判断声源方位的主要依据。这也是为什么人戴上耳机欣赏音乐时，就没有了颅骨、耳廓对声波的遮蔽而无法重现音乐厅里的感受，只觉得声音出自自己脑袋里的某个地方。
但对频率低的声波，由于很容易发生衍射绕过你的脑袋，两耳接受的声音很相似。只能通过判断声音到达两耳的时间差来确定声源的方位。但这种方法受神经反应速度和双耳间距的限制，方向辨别不是很灵敏，因此家庭影院的&低音炮&不象其它的音箱需要成对放置，一般只有一个，放置的地方也不太讲究，反正人也听不出方位上有什么差别来。
所以为什么人听不到 20Hz 以下的声音，因为室温下空气中声速是 340m/s , 20Hz 意味着波长已经大于 10m 了，比双耳间距大太多，听到了也无法分辨方向，于是并不能提高物种的生存几率，当然就无法进化出来。（相比之下蓝鲸就可以听到 10Hz , 因为人家脸大。）
所以对大多数动物来说，能听到多低的声音，跟它的双耳间距是成正比的。同时，耳膜耳蜗是有个最优的频率响应区域的，而且这个响应区域在对数坐标下基本差不多大。就是说想听低频就必须要牺牲高频性能，反之亦然。（比如蝙蝠就无法听到频率低于 1000 赫兹的声音。）所以耳距事实上也就决定了你能听到的高频极限。人在哺乳动物中有较大的耳距，因而听力的高频极限也是相对较低的，只高过比人耳距更大的比如大象等少数动物。另外海水中的声速是空气中的近 5 倍，于是同样频率的声音在海水中的波长是空气中的 5 倍，因而和人耳距差不多的海豚，听力却有蝙蝠一样的高频极限。
最后估算个小东西
声速大约取 300m/s，20Hz 的声波波长是 15m , 20000Hz 的声波波长是 0.015m
0.015*15=0.225
sqrt(0.225)~=0.47m
数量级上差不多就是人的两个耳朵的距离。
也就是说人耳间距大约就处在人耳低频高频极限对应的波长的对数中点上。
看起来并不是那么没有关系呢~
这就是进化的力量。
（部分引用了 2009 年陈珂的文章《为什么不能听超声波》，原链已失效）
客官，这篇文章有意思吗？下列现象属于声波的干涉、衍射、反射中的哪一种？（1）夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，这是声_百度知道
下列现象属于声波的干涉、衍射、反射中的哪一种？（1）夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，这是声
反射中的哪一种下列现象属于声波的干涉、衍射，这是声波的______现象．（2）“闻其声而不见其人”这是声波的______现象．（3）学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音？（1）夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝
提问者采纳
却看不见人：（1）反射，这是声音的衍射，有时雷声轰鸣不绝，听到声音；（2）“闻其声而不见其人”；故答案为；（2）衍射（1）夏天里在一次闪电过后；（3）围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，是由于声音在云层间来回传播，从而出现加强区与减弱区．这是声音的干涉，这是声音的反射
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出门在外也不愁试题分析：夏日雷声有时轰鸣不绝，这是回声，选项A错误；闻其声而不见其人，是声波的衍射现象，选项B错误；故选CD
考点：考查干涉和衍射现象
点评：本题难度较小，对一些常见的干涉、衍射以及其他的现象能够解释形成原理即可
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科目：高中物理
如图所示，运动员“3m跳板跳水”运动的过程可简化为：运动员走上跳板，将跳板从水平位置B压到最低点C，跳板又将运动员竖直向上弹到最高点A，然后运动员做自由落体运动，竖直落入水中，跳板自身重力可忽略不计，则下列说法正确的是（　　）A．运动员向下运动（B→C）的过程中，先超重后失重，对板的压力先减小后增大B．运动员向下运动（B→C）的过程中，先失重后超重，对板的压力一直增大C．运动员向上运动（C→B）的过程中，先失重后超重，对板的压力先增大后减小D．运动员向上运动（C→B）的过程中，先超重后失重，对板的压力先减小后增大2006年安徽省课程改革实验区初中毕业学业考试物理试题(开卷)温馨提示：& & 1．本卷共四大题24小题，满分90分。考试时间与化学卷共120分钟。& & 2．本卷试题中g值取10 N／kg．& & 3．答题时可参考物理教科书和其它资料，但应独立思考、诚信答题，不允许相互讨论、相互借阅教科书和资料等。4．计算题要有必要的公式和计算过程，只写答案的不能得分；回答问题语言要完整、简洁。一、填空题(共26分) &将答案直接写在横线上，不必写出解题过程。1．测量与读数是物理学习中重要的基本技能。图中所示是一只工业用温度汁，此刻它显示的温度是_______℃2．雷雨交加的夜里，林雨同学看到闪电后约5s听到雷声，林雨距雷电产生的地方大约________m．(声音在空气中传播速度约为340m／s)3．用锤子将木楔打入墙壁，若已知木楔受到的打击力是50N，锤子与木楔的接触面积约为1×10-4m。。则打击时木楔所受的压强约为__________Pa，合_______kPa．4．火车站台上都设有安全线，火车进站时，人若越过安全线就会发生危险。请说明发生危险的原因：_______________________________________________。5．有些物理量的大小不易直接观测，但它变化时引起其它量的变化却容易直接观测，用易观测的量显示不易观测的量是测量物理量的一种思路。例如：温度计是利用液柱长度的变化来显示温度高低的。请你也举出一个例子____________________________________。6．2005年神舟6号飞船完成任务顺利返回，这标志着我国航天技术迈上了一个新台阶。神舟系列飞船的外表面都涂有特殊材料，它在高温下_______(填写“吸热”或“放热”)变成气态，对飞船起到保护作用。7．下面两幅图是从某交通宣传栏和某冷饮厂广告宣传片中选取的。请你任选一幅并指出其中违背科学规律之处：_________________________________________。8．6月5日是世界环境日，2006年中国的主题是“生态安全与环境友好型社会”。化学电池对生态与环境的影响日趋严重。如图是一种安装在自行车上的照明灯，它在某些发达国家被大量使用。这种灯不用化学电池，是通过车轮的转动来带动小型交流发电机发电使灯泡发光的。发电机的工作原理是_____________，发电机工作时发生的能量转化是____________。9．请用连线的方式把图中螺口灯泡与按钮开关正确接入电路。10．水平冰面上有一重为300N的雪橇，受到的拉力为35N，方向与水平面成30°角。请在图中画出雪橇所受到拉力的示意图。11．光纤通信是利用激光通过光纤来传递信息的。光从图示的光纤一端射人，从另一端射出。请将图中未完成的光路部分补充完整。二、单项选择题(每小题3分，共27分)12．林雨将掉在地上的物理课本捡回桌面，所做的功最接近于【 & &】& & A．0．02J & &B．O．2J & &C．2J & & D．20J13．关于原子和原子核，以下叙述正确的是【 & &】& & A．原子核位于原子的中央，带负电 & &B．原子核外的电子带负电，并固定在某一位置& & C．原子核带正电，电子带负电 & & & D．原子核内有带正电的质子和带负电的中子14．程跃同学打乒乓球时不小心将球踩瘪了，但没有破裂。对于球内气体，没有发生变化的物理量是【 & &】& & A．质量 & &B．密度 & &C．压强 & &D．体积15．下列做法属于减小摩擦的是【 & &】& & A．冬天，在结冰的马路上撒一些细砂以方便路人的行走& & B．在生锈的自行车轴上滴一些油，骑车就会感觉轻松一些& & C．当汽车后轮陷入泥坑打滑时，司机会就近寻找石块等物垫在车轮下& & D．体操运动员进行双杠表演前，在手上涂抹滑石粉以防止人从杠上滑落16．不同的物理现象往往遵循同一物理规律。例如：跳伞运动员从空中徐徐下降；刹车后，水平路面上行驶的公交车逐渐减速停靠在车站。这些现象中能量转化有共性的是【 & &】& & A．物体的动能全部转化为重力势能 & &B．物体的重力势能转化为其他形式的能量& & C．其他形式的能量转化为物体的机械能 &D．物体的机械能转化为其他形式的能量17．温度是反映物体冷热程度的物理量，冷热程度能反映的是【 & &】& & A．物体运动时动能的大，J & &B．物体势能的大小& & C．物体内分子热运动的剧烈程度 & &D．分子势能的大小18．实验室有一种电池，林雨为辨认其正负极设计了几种方案。其中不可以判断的是【 & &】19．林雨在森林公园游玩时，看到一个丢弃的透明塑料瓶。她想到，如果下雨使得瓶中进了水，就可能会成为森林火灾的元凶。于是她捡起瓶子丢进了垃圾筒。这其中引起火灾的主要原因是【 & &】& & A．盛有水的透明塑料瓶相当于一凸透镜，对光线有会聚作用& & B．盛有水的透明塑料瓶相当于一凸透镜，对光线有发散作用& & C．盛有水的透明塑料瓶相当于一凹透镜，对光线有会聚作用& & D．盛有水的透明塑料瓶相当于一凹透镜，对光线有发散作用20．以下关于电磁波的说法不正确的是【 & &】& & A．无线通信是用电磁波进行传播 &B．医院B超发出的超声波是电磁波C．遥控器发出的红外线是电磁波 &D．透视使用的X射线是电磁波三、实验探究题(共16分)21．农村地区常有用地窖储藏农作物的习惯。由于植物的呼吸，地窖内会不断地积蓄C02气体，浓度过高时将威胁到人的安全。为试探C02的“浓度”，人们常将点燃的蜡烛带到地窖里。如果蜡烛熄灭说明C02浓度过高，如果蜡烛没熄灭说明浓度不高。其实，你也可以用所学的物理规律来解决这个问题。现在给你一只。轻小的气球，里面充有空气后扎住口。请你用浮力和密度方面的知识大致判断地窖里C02气体的“浓度”是否危及人身安全。把你的实验方法、可能看到的现象、你的判断以及其中的物理道理填写在下面的表格中：你的方法可能看到的现象和你的判断其中的物理道理现象：判断：22．程跃要做“测定小灯泡功率”的实验，请你跟随程跃边实验边思考，逐一回答下面的几个问题。(1)请在图a方框内画出该实验电路图。(2)程跃刚连接完最后一根导线，立即看到灯泡发出明亮的光。在一旁观察的林雨一惊，提醒程跃实验中有问题。程跃想，我的实验连线没有出问题啊!请你帮助程跃找出实验中两个操作不当之处：①_____________________；②_______________________。(3)程跃选用小灯泡的额定电压是2．5V，当小灯泡正常发光时电流表的读数如图b所示，此灯泡额定功率是__________W．(4)做完实验后，程跃将测灯泡实际功率实验与以前做过的测某一固定电阻阻值的实验进行比较，发现这两个实验有许多相似的地方，也有不同之处。请你写出一个不同之处：_________________________________________________________________________。(5)程跃根据测量灯泡实际功率的多组实验数据，作出了，I-U图象，如图c所示。结果发现图线不是直线，这表明灯泡的电流与电压不成正比。程跃很纳闷，请你帮助他分析原因。四、计算与简答题(共21分)23．程跃要提起重800N的物体，但是他的最大拉力只有300N．于是，他找来了一些滑轮，想利用滑轮组提起这个重物。已知每个滑轮重20N，程跃想站在地上向下拉绳，他最好选择图中_______滑轮组来提起重物(选填“a”、“b” 或“c”)。请在所选的图中画出正确的绕绳方法。如果程跃的实际拉力是280N，求出所选滑轮组的机械效率。24．社会发展到今天，能源危机开始困扰人类。人们正在寻找各种可能的未来能源，以维持人类社会的持续发展。日，欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度在布鲁塞尔欧盟总部草签了一系列关于国际热核聚变实验反应堆(ITER)的协议。这是人类开发新能源的一个重大尝试，也是中国以完全平等的地位参加的最大的国际科技合作项目。热核聚变是在上亿摄氏度的高温条件下，利用氢的同位素氘、氚在可控情况下发生的核聚变。聚变反应中释放出来的核能提供大量的热量，就象造出一个“人造太阳”。反应后的生成物是无放射性污染的氦。预期于2010年建成的实验反应堆，可以在16min产生1．44×1012J的热量。据媒体报道：lL海水提取的氢的同位素，在完全聚变反应中释放的能量，相当于300L汽油完全燃烧所释放的热量。请根据所提供的数据进行估算，并回答以下问题：(1)若汽油的密度约为O．7×103kg／m3，300L汽油的质量是多少?(1L=l×10-3m3)(2)若汽油的热值约为5×107J／kg，300L汽油完全燃烧能释放多少热量？(3)需要从多少升海水中提取氢的同位素，在发生聚变时才可以产生1．44×1012J的热量?若这些热量转化为电能的效率为50％，则它可以供给一台功率是2kW的空调正常工作多少小时?(4)你知道吗?在安徽省合肥市科学岛上也有一台“人造太阳”。这个名为托卡马克的装置今年7月就要。进行点火实验了。阅读了上述材料和数据后，你一定会有很多感受，谈谈你对“人造太阳”的认识。
牛顿　　牛顿（Isaac　Newton，）伟大的物理学家、天文学家和数学家，经典力学体系的奠基人。　　牛顿日（儒略历日）诞生于英格兰东部小镇乌尔斯索普一个自耕农家庭。出生前八九个月父死于肺炎。自小瘦弱，孤僻而倔强。3岁时母亲改嫁，由外祖母抚养。11岁时继父去世，母亲又带3个弟妹回家务农。在不幸的家庭生活中，牛顿小学时成绩较差，“除设计机械外没显出才华”。　　牛顿自小热爱自然，喜欢动脑动手。8岁时积攒零钱买了锤、锯来做手工，他特别喜欢刻制日晷，利用圆盘上小棍的投影显示时刻。传说他家里墙角、窗台上到处都有他刻划的日晷，他还做了一个日晷放在村中央，被人称为“牛顿钟”，一直用到牛顿死后好几年。他还做过带踏板的自行车；用小木桶做过滴漏水钟；放过自做的带小灯笼的风筝（人们以为是彗星出现）；用小老鼠当动力做了一架磨坊的模型，等等。他观察自然最生动的例子是15岁时做的第一次实验：为了计算风力和风速，他选择狂风时做顺风跳跃和逆风跳跃，再量出两次跳跃的距离差。牛顿在格兰瑟姆中学读书时，曾寄住在格兰瑟姆镇克拉克药店，这里更培养了他的科学实验习惯，因为当时的药店就是一所化学实验室。牛顿在自己的笔记中，将自然现象分类整理，包括颜色调配、时钟、天文、几何问题等等。这些灵活的学习方法，都为他后来的创造打下了良好基础。　　牛顿曾因家贫停学务农，在这段时间里，他利用一切时间自学。放羊、购物、农闲时，他都手不释卷，甚至羊吃了别人庄稼，他也不知道。他舅父是一个神父，有一次发现牛顿看的是数学，便支持他继续上学。1661年6月考入剑桥大学三一学院。作为领取补助金的“减费生”，他必须担负侍候某些富家子弟的任务。三一学院的巴罗（Isaac　Barrow，）教授是当时改革教育方式主持自然科学新讲座（卢卡斯讲座）的第一任教授，被称为“欧洲最优秀的学者”，对牛顿特别垂青，引导他读了许多前人的优秀著作。1664年牛顿经考试被选为巴罗的助手，1665年大学毕业。&　　在年，伦敦流行鼠疫的两年间，牛顿回到家乡。这两年牛顿才华横溢，作出了多项发明。1667年重返剑桥大学，1668年7月获硕士学位。1669年巴罗推荐26岁的牛顿继任卢卡斯讲座教授，1672年成为皇家学会会员，1703年成为皇家学会终身会长。1699年就任造币局局长，1701年他辞去剑桥大学工作，因改革币制有功，1705年被封为爵士。1727年牛顿逝世于肯辛顿，遗体葬于威斯敏斯特教堂。　　牛顿的伟大成就与他的刻苦和勤奋是分不开的。他的助手H.牛顿说过，“他很少在两、三点前睡觉，有时一直工作到五、六点。春天和秋天经常五、六个星期住在实验室，直到完成实验。”他有一种长期坚持不懈集中精力透彻解决某一问题的习惯。他回答人们关于他洞察事物有何诀窍时说：“不断地沉思”。这正是他的主要特点。对此有许多故事流传：他年幼时，曾一面牵牛上山，一面看书，到家后才发觉手里只有一根绳；看书时定时煮鸡蛋结果将表和鸡蛋一齐煮在锅里；有一次，他请朋友到家中吃饭，自己却在实验室废寝忘食地工作，再三催促仍不出来，当朋友把一只鸡吃完，留下一堆骨头在盘中走了以后，牛顿才想起这事，可他看到盘中的骨头后又恍然大悟地说：“我还以为没有吃饭，原来我早已吃过了”。　　牛顿的成就，恩格斯在《英国状况十八世纪》中概括得最为完整：“牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学，由于进行了光的分解而创立了科学的光学，由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学，由于认识了力的本性而创立了科学的力学”。（牛顿在建立万有引力定律及经典力学方面的成就详见本手册相关条目），这里着重从数学、光学、哲学（方法论）等方面的成就作一些介绍。&　　（1）牛顿的数学成就　　17世纪以来，原有的几何和代数已难以解决当时生产和自然科学所提出的许多新问题，例如：如何求出物体的瞬时速度与加速度？如何求曲线的切线及曲线长度（行星路程）、矢径扫过的面积、极大极小值（如近日点、远日点、最大射程等）、体积、重心、引力等等；尽管牛顿以前已有对数、解析几何、无穷级数等成就，但还不能圆满或普遍地解决这些问题。当时笛卡儿的《几何学》和瓦里斯的《无穷算术》对牛顿的影响最大。牛顿将古希腊以来求解无穷小问题的种种特殊方法统一为两类算法：正流数术（微分）和反流数术（积分），反映在1669年的《运用无限多项方程》、1671年的《流数术与无穷级数》、1676年的《曲线求积术》三篇论文和《原理》一书中，以及被保存下来的1666年10月他写的在朋友们中间传阅的一篇手稿《论流数》中。所谓“流量”就是随时间而变化的自变量如x、y、s、u等，“流数”就是流量的改变速度即变化率，写作等。他说的“差率”“变率”就是微分。与此同时，他还在1676年首次公布了他发明的二项式展开定理。牛顿利甩它还发现了其他无穷级数，并用来计算面积、积分、解方程等等。1684年莱布尼兹从对曲线的切线研究中引入了和拉长的S作为微积分符号，从此牛顿创立的微积分学在大陆各国迅速推广。　　微积分的出现，成了数学发展中除几何与代数以外的另一重要分支──数学分析（牛顿称之为“借助于无限多项方程的分析”），并进一步进进发展为微分几何、微分方程、变分法等等，这些又反过来促进了理论物理学的发展。例如瑞士J.伯努利曾征求最速降落曲线的解答，这是变分法的最初始问题，半年内全欧数学家无人能解答。1697年，一天牛顿偶然听说此事，当天晚上一举解出，并匿名刊登在《哲学学报》上。伯努利惊异地说：“从这锋利的爪中我认出了雄狮”。&　　（2）牛顿在光学上的成就　　牛顿的《光学》是他的另一本科学经典著作（1704年）。该书用标副标题是“关于光的反射、折射、拐折和颜色的论文”，集中反映了他的光学成就。　　第一篇是几何光学和颜色理论（棱镜光谱实验）。从1663年起，他开始磨制透镜和自制望远镜。在他送交皇家学会的信中报告说：“我在1666年初做了一个三角形的玻璃棱镜，以便试验那著名的颜色现象。为此，我弄暗我的房间……”接着详细叙述了他开小孔、引阳光进行的棱镜色散实验。关于光的颜色理论从亚里士多德到笛卡儿都认为白光纯洁均匀，乃是光的本色。“色光乃是白光的变种。牛顿细致地注意到阳光不是像过去人们所说的五色而是在红、黄、绿、蓝、紫色之间还有橙、靛青等中间色共七色。奇怪的还有棱镜分光后形成的不是圆形而是长条椭圆形，接着他又试验“玻璃的不同厚度部分”、“不同大小的窗孔”、“将棱镜放在外边”再通过孔、“玻璃的不平或偶然不规则”等的影响；用两个棱镜正倒放置以“消除第一棱镜的效应”；取“来自太阳不同部分的光线，看其不同的入射方向会产生什么样的影响”；并“计算各色光线的折射率”，“观察光线经棱镜后会不会沿曲线运动”；最后才做了“判决性试验”：在棱镜所形成的彩色带中通过屏幕上的小孔取出单色光，再投射到第二棱镜后，得出核色光的折射率（当时叫“折射程度”），这样就得出“白光本身是由折射程度不同的各种彩色光所组成的非匀匀的混合体”。这个惊人的结论推翻了前人的学说，是牛顿细致观察和多项反复实验与思考的结果。　　在研究这个问题的过程中，牛顿还肯定：不管是伽利略望远镜（凹、凸）还是开普勒望远镜（两个凸透镜），其结构本身都无法避免物镜色散引起起的色差。他发现经过仔细研磨后的金属反射镜面作为物镜可放大30～40倍。1671年他将此镜送皇家学会保存，至今的巨型天文望远镜仍用牛顿式的基本结构。牛顿磨制及抛光精密光学镜面的方法，至今仍是不少工厂光学加工的主要手段。　　《光学》第二篇描述了光照射到叠放的凸透镜和平面玻璃上的“牛顿环”现象的各种实验。除产生环的原因他没有涉及外，他作了现代实验所能想到的一切实验，并作了精确测量。他把干涉现象解释为光行进中的“突发”或“切合”，即周期性的时而突然“易于反射”，时而“易于透射”，他甚至测出这种等间隔的大小，如黄橙色之间有一种色光的突发间隔为1／89000英寸（即现今2854×10－10米），正好与现代波长值5710×10－10米相差一半！　　《光学》第三篇是“拐折”（他认为光线被吸收）即衍射、双折射实验和他的31个疑问。这些衍射实验包括头发丝、刀片、尖劈形单缝形成的单色窄光束“光带”（今称衍射图样）等10多个实验。牛顿已经走到了重大发现的大门口却失之交臂。他的31个疑问极具启发性，说明牛顿在实验事实和物理思想成熟前并不先作绝对的肯定。牛顿在《光学》一、二篇中视光为物质流，即由光源发出的速度、大小不同的一群粒子，在双折射中他假设这些光粒子有方向性且各向异性。由于当时波动说还解释不了光的直进，他是倾向于粒子说的，但他认为粒子与波都是假定。他甚至认为以太的存在也是没有根据的。　　在流体力学方面，牛顿指出流体粘性阻力与剪切率成正比，这种阻力与液体各部分之间的分离速度成正比，符合这种规律的（如、空气与水）称为牛顿流体。　　在热学方面，牛顿的冷却定律为：当物体表面与周围形成温差时，单位时间单位面积上散失的热量与这一温差成正比。　　在声学方面，他指出声速与大气压强平方根成正比，与密度平方根成反比。他原来把声传播作为等温过程对待，后来P.S.拉普拉斯纠正为绝热过程。&　　（3）牛顿的哲学思想和科学方法　　牛顿在科学上的巨大成就连同他的朴素的唯物主义哲学观点和一套初具规模的物理学方法论体系，给物理学及整个自然科学的发展，给18世纪的工业革命、社会经济变革及机械唯物论思潮的发展以巨大影响。这里只简略勾画一些轮廓。　　牛顿的哲学观点与他在力学上的奠基性成就是分不开的，一切自然现象他都力图力学观点加以解释，这就形成了牛顿哲学上的自发的唯物主义，同时也导致了机械论的盛行。事实上，牛顿把一切化学、热、电等现象都看作“与吸引或排斥力有关的事物”。例如他最早阐述了化学亲和力，把化学置换反应描述为两种吸引作用的相互竞争；认为“通过运动或发酵而发热”；火药爆炸也是硫磺、炭等粒子相互猛烈撞击、分解、放热、膨胀的过程，等等。　　这种机械观，即把一切的物质运动形式都归为机械运动的观点，把解释机械运动问题所必需的绝对时空观、原子论、由初始条件可以决定以后任何时刻运动状态的机械决定论、事物发展的因果律等等，作为整个物理学的通用思考模式。可以认为，牛顿是开始比较完整地建立物理因果关系体系的第一人，而因果关系正是经典物理学的基石。　　牛顿在科学方法论上的贡献正如他在物理学特别是力学中的贡献一样，不只是创立了某一种或两种新方法，而是形成了一套研究事物的方法论体系，提出了几条方法论原理。在牛顿《原理》一书中集中体现了以下几种科学方法：　　①实验──理论──应用的方法。牛顿在《原理》序言中说：“哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些方去论证其他的现象。”科学史家I.B.Cohen正确地指出，牛顿“主要是将实际世界与其简化数学表示反复加以比较”。牛顿是从事实验和归纳实际材料的巨匠，也是将其理论应用于天体、流体、引力等实际问题的能手。　　②分析──综合方法。分析是从整体到部分（如微分、原子观点），综合是从部分到整体（如积分，也包括天与地的综合、三条运动定律的建立等）。牛顿在《原理》中说过：“在自然科学里，应该像在数学里一样，在研究困难的事物时，总是应当先用分析的方法，然后才用综合的方法……。一般地说，从结果到原因，从特殊原因到普遍原因，一直论证到最普遍的原因为止，这就是分析的方法；而综合的方法则假定原因已找到，并且已经把它们定为原理，再用这些原理去解释由它们发生的现象，并证明这些解释的正确性”。　　③归纳──演绎方法。上述分析一综合法与归纳一演绎法是相互结合的。牛顿从观察和实验出发。“用归纳法去从中作出普通的结论”，即得到概念和规律，然后用演绎法推演出种种结论，再通过实验加以检验、解释和预测，这些预言的大部分都在后来得到证实。当时牛顿表述的定律他称为公理，即表明由归纳法得出的普遍结论，又可用演绎法去推演出其他结论。　　④物理──数学方法。牛顿将物理学范围中的概念和定律都“尽量用数学演出”。爱因斯坦说：“牛顿才第一个成功地找到了一个用公式清楚表述的基础，从这个基础出发他用数学的思维，逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象并且同经验相符合”，“只有微分定律的形式才能完全满足近代物理学家对因果性的要求，微分定律的明晰概念是牛顿最伟大的理智成就之一”。牛顿把他的书称为《自然哲学的数学原理》正好说明这一点。&　　牛顿的方法论原理集中表述在《原理》第三篇“哲学中的推理法则”中的四条法则中，此处不再转引。概括起来，可以称之为简单性原理（法则1），因果性原理（法则2），普遍性原理（法则3），否证法原理（法则4，无反例证明者即成立）。有人还主张把牛顿在下一段话的思想称之为结构性原理：“自然哲学的目的在于发现自然界的结构的作用，并且尽可能把它们归结为一些普遍的法规和一般的定律──用观察和实验来建立这些法则，从而导出事物的原因和结果”。　　牛顿的哲学思想和方法论体系被爱因斯坦赞为“理论物理学领域中每一工作者的纲领”。这是一个指引着一代一代科学工作者前进的开放的纲领。但牛顿的哲学思想和方法论不可避免地有着明显的时代局限性和不彻底性，这是科学处于幼年时代的最高成就。牛顿当时只对物质最简单的机械运动作了初步系统研究，并且把时空、物质绝对化，企图把粒子说外推到一切领域（如连他自己也不能解释他所发现的“牛顿环”），这些都是他的致命伤。牛顿在看到事物的“第一原因”“不一定是机械的”时，提出了“这些事情都是这样地井井有条……是否好像有一位……无所不在的上帝”的问题，（《光学》，疑问29），并长期转到神学的“科学”研究中，费了大量精力。但是，牛顿的历史局限性和他的历史成就一样，都是启迪后人不断前进的教材。选自：《物理教师手册》打印本文}