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物理学史专题(力、电、3-5)


高中物理学史汇编
必修 1、必修 2:(力学) 1、伽利略:意大利的著名物理学家;伽利略提出了加速度、平均速度、瞬时速度等描 述运动的基本概念;伽利略巧妙地运用科学的推理,给出了匀变速运动的定义,导出 S 正比于 t2 并给以实验检验;通过斜面实验外推研究自由落体运动,推断并检验得出, 自由落体是匀加速运动,且加速度都一样,即无论物体轻重如何,其自由下落的快慢 是相同的

;通过理想斜面实验,推断出在水平面上运动的物体如不受摩擦作用将维持 匀速直线运动的结论,并提出惯性的概念。伽利略的科学思想方法是人类思想史上最 伟大的成就之一,其核心是把实验和逻辑推理结合起来。 2、笛卡尔:法国物理学家,提出如果没有其它原因,运动物体将继续以同一速度沿着 一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向 ,对牛顿第一定律的建立做出 了贡献。 3、胡克:英国物理学家;发现了胡克定律(F 弹=kx),提出了关于“太阳对行星的吸引 力与行星到太阳的距离的平方成反比”的猜想。 4、开普勒:德国天文学家;根据丹麦天文学家第谷的行星观测记录,发现了行星运动 规律的开普勒三定律,为牛顿发现万有引力定律的奠定了基础。 5、牛顿:英国物理学家; 动力学的奠基人,他总结和发展了前人的发现,得出牛顿 定律及万有引力定律,奠定了以牛顿定律为基础的经典力学。 6、亚当斯(英)、勒维耶(法):英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈应 用万有引力定律,计算并观测到海王星;美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现冥 王星。 7、哈雷(英):根据万有引力定律计算了一颗著名彗星的轨道并正确预言了它的回归。 8、卡文迪许:英国物理学家,巧妙的利用扭秤装置测出了万有引力常量和地球平均密 度,验证了万有引力定律。 9、齐奥尔科夫斯基:俄国科学家齐奥尔科夫斯基被称为近代火箭之父,他首先提出了 多级火箭和惯性导航的概念。 模块 3-1、3-2:(电磁学) 1、富兰克林:美国科学家,首先命名正、负电荷。通过风筝实验验证闪电是电的一种形 式,把天电与地电统一起来,并发明避雷针。 2、 库仑: 法国科学家; 巧妙的利用“库仑扭秤”研究电荷之间的作用, 发现了“库仑定律”。 3、欧姆:德国物理学家,在实验研究的基础上,欧姆把电流与水流等比较,从而引入 了电流强度、电动势、电阻等概念,并发现了欧姆定律。 4、奥斯特:丹麦科学家;通过试验发现了电流的磁效应。 5、法拉第:英国科学家,最早提出了电场、磁场概念,并提出用磁感线、电场线来描 述电磁场;发现了电磁感应,亲手制成了世界上第一台发电机。 6、楞次:德国科学家;概括试验结果,发表了确定感应电流方向的楞次定律。 7、亨利:美国物理学家,1832 年,发现自感现象。 8、安培:法国科学家;发现两根通有同向电流的平行导线相吸,反向电流的平行导线 则相斥,并总结出安培定则(右手螺旋定则)判断电流与磁场的相互关系和左手定则 判断通电导线在磁场中受到磁场力的方向;提出了著名的分子电流假说。
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9、纽曼、韦伯:在对理论和实验资料进行严格分析后,先后指出:闭合电路中感应电 动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,后人称之为法拉第电磁感应 定律。 10、麦克斯韦:英国科学家;总结前人研究电磁感应现象的基础上,建立了完整的电 磁场理论和光的电磁理论,预言了电磁波的存在。 11、赫兹:德国科学家;在麦克斯韦预言电磁波存在后二十多年,第一次用实验证实 了电磁波的存在,测得电磁波传播速度等于光速,证实了光是一种电磁波。 1887 年发现光电效应现象。 12、特斯拉:美国电气工程师,他一生致力于交变电流的研究,是交变电流进入实用 领域的主要推动者。 13、洛伦兹:荷兰物理学家。提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力(洛 伦兹力)的观点,并提出了著名的洛伦兹力公式。 14、密立根:美国科学家,利用油滴实验,测出了基本电荷的电荷量 e 的数值 。 15、阿斯顿:英国物理学家,设计了质谱仪。 16、劳伦斯:美国科学家;发明了“回旋加速器”。 17、霍尔:美国物理学家,发现霍尔效应。 18、昂尼斯:荷兰科学家,1911 年发现大多数金属在温度降到某一值时,都会出现电 阻突然降为零的现象——超导现象。 选修模块 3-5:(动量、波粒二象性、原子、原子核) 1、巴耳末:瑞士的中学数学教师,总结了氢原子光谱的波长规律——巴耳末系。 2、普朗克:德国物理学家;为解释物体热辐射规律提出能量子假说:物质发射或吸收 能量时,能量不是连续的(电磁波的发射和吸收不是连续的),而是一份一份的,每 一份就是一个最小的能量单位,即能量子 E=hν,把物理学带进了量子世界。 3、爱因斯坦:德籍犹太人,后加入美国籍,20 世纪最伟大的科学家,他提出了“光子” 理论及光电效应方程,成功地解释了光电效应规律;建立了狭义相对论及广义相对论,提 出了“质能方程”。 4、戈德斯坦:德国,发现阴极射线. 5、J.J.汤姆孙: 英国科学家;1897 年,汤姆生利用阴极射线管发现了电子,测得了电 子的比荷 e/m;说明原子可分,有复杂内部结构,并提出原子的枣糕模型。 6、卢瑟福:英国物理学家;通过 α 粒子的散射现象,提出原子的核式结构;首先实现 了人工核反应,发现了质子,并预言原子核内还有另一种粒子——中子。 7、玻尔:丹麦物理学家;把普朗克的量子理论应用到原子系统上,提出了自己的原子 结构假说,最先得出氢原子能级表达式,成功地解释和预言了氢原子的辐射电磁波谱, 为量子力学的发展奠定了基础。 8、康普顿:美国物理学家,在研究石墨中的电子对 X 射线的散射时——康普顿效应, 证实了光的粒子性。 9、德布罗意:法国物理学家,大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性,提 出物质波概念。 10、戴维孙和 G.P.汤姆孙:美国及英国物理学家,发现电子衍射现象。 11、贝克勒尔:法国物理学家;首次发现了铀的天然放射现象,开始认识原子核结构 是复杂的。
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12、查德威克:英国物理学家,卢瑟福学生;在用 α 粒子轰击铍核时发现中子。 13、威尔逊:英国物理学家;发明了威尔逊云室以观察 α、β、γ 射线的径迹。 14、H.盖革-P.米勒:德国物理学家,发明盖革-米勒计数器 15、玛丽· 居里夫妇:法国(波兰)物理学家,发现了两种放射性更强的新元素——钋 (Po)镭(Ra)。 16、约里奥· 居里夫妇:法国物理学家;老居里夫妇的女儿女婿;用 α 粒子轰击铝箔时, 首先发现了用人工核转变的方法获得放射性同位素。 17、哈恩:德国物理学家,和助手斯特拉斯曼用中子轰击铀核时,铀核发生裂变。 18、费米:在费米等人领导下,美国建成第一个核反应堆(由浓缩铀棒、控制棒、减 速剂、水泥防护层等组成)。 补充: 1、亚里士多德:古希腊百科全书式学者;他认为物体的运动都由其“自然本性”决定, 地面的物体由其本性决定的状态是静止,所以要使物体运动起来或者维持物体的运动 就需要推、拉、提、举等作用;物体之所以在有初速度时能继续前进一段距离,是因 为“自然界害怕真空”,物体离开后原来的空间被充进空气,这部分空气推动物体继 续前进;空中的物体,由其本性,重的要落地,轻的要升天,重的物体下落要比轻的 物体快…… 2、能量守恒:1644 年笛卡尔讨论碰撞问题时引进了动量的概念,用以度量运动。1687 年牛顿用动量的改变来度量力。同时代的莱布尼兹则主张用质量乘速度的平方来度量 运动,莱布尼兹称之为活力,这与 1669 年惠更斯关于碰撞问题研究的结论一致,该结 论说“两个物体相互碰撞时,它们的质量与速度平方乘积之和在碰撞前后保持不变。” 1743 年法国学者达朗贝尔在他的《论动力学》中说:“对于量度一个力来说,用它给 予一个受它作用而通过一定距离的物体的活力,或者用它给予受它作用一定时间的物 体的动量同样都是合理的。”1807 年英国学者托马斯〃杨引进了能量的概念,1831 年 法国学者科里奥利又引进了力做功的概念,并且在活力前加了 1/2 系数称为动能,通 过积分给出了功与动能的联系,也就是说自然界的机械能是守恒的。 19 世纪,能量守恒定律最终是在 5 个国家、由各种不同职业的 10 余位科学家从不 同侧面各自独立发现的。其中迈尔、焦耳、亥姆霍兹是主要贡献者。迈尔是德国医生, 从新陈代谢的研究中得出,1842 年,迈尔发表了题为《论无机界的力》的论文,进一 步表达了物理化学过程中能量守恒的思想。焦耳是英国物理学家,1843 年,他钻研并 测定了热能和机械功之间的当量关系。1847 年,他做了迄今认为确定热功当量的最好 实验。此后不断改进实验方法,直到 1878 年还有测量结果的报告,精确的实验结果为 能量守恒定律的确立,提供了无可置疑的实验证据。亥姆霍兹是德国物理学家、生理 学家,他在不了解迈尔和焦耳的研究情况下,从永动机不可能出发,思考自然界不同 的力(即能)间的相互关系,他于 1847 年出版了《论力的守恒》一书,给出了对不同形 式的能的数学表示式,并研究了它们之间相互转化的情况,系统地完整地综合了能量 守恒理论,从而这部著作成了能量守恒定律论证方面影响较大的一篇历史性文献。该 定律发现的过程中,除了上述 3 位外,还有法国卡诺、德国莫尔、法国塞甘、瑞士赫 斯、德国霍耳兹曼、英国格罗夫、丹麦柯耳丁以及法国伊伦,都曾独立地发表过有关 能量守恒方面的论文,对能量守恒定律的发现作出了贡献。 20 世纪,根据爱因斯坦的狭义相对论,能量有新的涵义,它是和时间平移对称性 相关联的,并和三个方向上的动量,组成了四维空间的守恒关系。爱因斯坦还指出了
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能量和质量的关系,他指出物体输出能量的同时,它自身的质量减少了,于是它的动 能也减少了,他根据狭义相对论导出了精确计算能量损失导致的质量损失量的公式, 这就是质能方程 E ? m c2 。

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物理学史和物理方法(练习)
1.(2015?潍坊一模)下列说法符合物理学史实的是 A.开普勒发现 了万有引力定律 C.卡文迪许测出了静电力常量 【答案】B 【解析】牛顿发现了万有引力定律,库仑测出了静电力常量,法拉第发现了电磁感应定律,故 选项 ACD 错误,选项 B 符合物理学史实。 2.(2015?烟台市一模)学习物理除了知识的学习外,还要了解物理学家对物理规律的发现, 领悟并掌握处理物理 问题的思想与方法.关于以上两点下列叙述正确的是 A.奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电与磁的联系 B.库仑提出了用电场线描述电场的方法 C.用点电荷来代替实际带电体是采用了理想模型的方法 D.在验证力的平行四边形定则的实验中使用了控制变量的方法 【答案】AC
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B.伽利略首创了理想实验的研究方法 D.奥斯特发现了电磁感应定律

【解析】法拉第提出了用电场线描述电场的方法,B 错误;在验证力的平行四边形定则的实验 中使用了等效替换的思 想方法,D 错误。选项 AC 说法符合物理学史。 3.(2015?滨州市一模)在物理学的发展过程中,许多物理学家都做出了重要的贡献,他们也 创造出了许多的物理学研究方法,下列关于物理学研究方法的叙述中正确的是 A.理想化模型是把实际问题理想化,略去次要因素,突出主要因素,例如质点、位移等是理 想化模型
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B.重心、合力和交变电流的有效值等概念的建立都体 现了等效替代的思想 C. 用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例, 例如场强 E ? 加速度 a ?

F Q , 电容 C ? , U q

F 都是采用比值法定义的 m ?x ?x D.根据速度定义式 v ? 半,当 ?t 非常小时, 就可以表示物体在 t 时刻的瞬时速度, ?t ?t

该定义应用了极限思想方法 【答案】BD 【解析】选项 A 中位移不是理想化模型,故 A 错误。选项 C,比值法定义的基本特点是被定义 的物理量往往是反映物质的最本质的属性,它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变.实际中并
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不是所有的物理公式都是用比值定义法定义的,如场强 E ? 故 C 错误。选项 BD 说法正确。 4.(2015??德州市一模)下列说法正确的是 A.法拉第首先总结出磁场对电流作用力的规律

F Q ,电容 C ? 都不是比值定义的, U q

B.伽利略认为在同一地点,重的物体和轻的物体下落快慢不同 C.在现实生活中不存在真正的质点,将实际的物体抽象为质点是物理学中一种重要的科学研 究方法 D.电 场是人们为了了解电荷间的相互作用而引入的一种并不真实存在的物质 【答案】C 安培首先总结出磁场对电流作用力 的规律,即安培力,A 错误。伽利略认为在同一地点,重的 物体和轻的物体下落快慢相同,即比萨斜塔实验,B 错误 。电场是真实存在的一种物质,D 错误。 选项 C 说法正确。 5.(2015??济南市一模)物理学家勇于创新、实事求是的科学态度、科学思想和方法,始终激 励着我们。以 下说法符合物理史实的是 A.洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律 B.奥斯特通过实验发现了电流能产生磁场 C.亚里士多德发现了力是改变物体运动状态的原因 D.牛顿通过扭秤实验测出了万有引力常量 【答案】AB 【解析】亚里士多德错误的认为力是维持物体运动的原因,卡文迪许通过扭秤实验测出了万有 引力常量,选项 CD 错误;选项 AB 说法正确。
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6. (2015?河南平顶山期末)物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识 , 推动了科学技术的革 命和创新,促进了物质生产的繁 荣与人类文明的进步.下列表述正确的是 A.奥斯特发现了电流的磁效应;法拉第发现了电磁感应现象 B.麦克斯韦预言了电磁波;楞次用实验证实了电磁波的存在 C.牛顿发现了万有引力定律;库仑发现了点电荷的相互作用规律 D.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律;洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律
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7.(2015?上海市闸北区期末)用一根细线悬挂一个质量大、直径小的小球,当细线的质量和小球 的尺寸完全可以忽略时,把这个装置叫单摆,这 里的物理科学方法是 ( ) A.等效替代法 B.控制变量法 C.理想模型法 D.比值定义法 答案 :C 解析:单摆采用的物理科学方法是理想模型法,选项 C 正确。

8. (2015?上海市普 陀区期末)在研究力和运动的关系时,伽利略巧妙地设想了两个对接斜面 的实验,假想让一个小球在斜面上滚动。伽利略运用了 ( A. 理想实验方法 B. 控制变量方法 C. 等效替代方法 D. 建立模型方法 答案:A
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解析:在研究力和运动的关系时,伽利略运用理想实验方法,巧妙地设想了

两个对接斜面的实验,选项 A 正确。 9.(2015?山西省运城市期末调研)关 于下列四幅图片所涉及的物理思想、物理方法、物理实 验、物理假设,说法正确的是( )

A.甲图是伽利略研究自由落体运动时用以“冲淡”重力而 使得时间容易测量采用的一种巧妙方法 B.利用图乙探究影响平行板电容器电容大小因素的实验中,依次操作①②③是采用了控制变量法 C.奥斯特利用图丙实验 ,发现了电流周围存在磁场
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D.安培提出了丁图所示的分子电流假说,解释了电流周围的磁现象 答案:ABC

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解析:甲图是伽利略研究自由落体运动时用以“冲淡”重力而使得时间容易测量采用的一种巧妙 方法,选项 A 正确。利用图乙探究影响平行板电容器电容大小因素的实验中,依次操作① ② ③ 是采 用了控制变量法,选项 B 正确。奥 斯特利用图丙实验,发现了电流周围存在磁场,选项 C 正确。 安培提出了丁 图所示的分子电流假说,解释了磁现象的电本质。选项 D 错误。
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10 (2015?年甘肃省五市联考) 下列是某同学对电场中的概念、 公式的理解, 其中正确的是 ( A.根据电场强度的定义式 E ? B.根据电容的定义 式 C ? 反比; C. 根据真空中点电荷电场强度公式 E



F ,电场中某点的电场强度和试探电荷的电量成反比; q

Q ,电容器的电容与所带电荷量成正比,与两极板间的电压成 U

?k

Q , 电场中某点电场强度和场源电荷的电量无关; r2

D.根据电势差的公式 U AB ?

WAB ,带电量为 1C 正电荷,从 A 点移动到 B 点克服电场力做功 q

为 1J,则 A、B 点的电势差为-1V。

11.(2015?黄冈期末理综) .在物理学的发展过程中, 科学家们创造出了许多物理学研究方法, 以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是 A.在不需要考虑带电物体本身的大小和形状时,用点电荷来代替物体的方法叫微元法 B.在探究加速度、力和质量三者之间的关系时,先保持质量不变研究加速度与力的关系,再 保持力不变研究加速度与质量的关系,该实验采用了假设法
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C.在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作 匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这里采用了理想模型法 D.伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为 90°的斜面上的运动,再根据铜球在斜面上的 运动规律得出自由落体的运动规律,这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法 答案:D 解析: 在不需要考虑带电物体本身的大小和形状时, 用点电荷来代替物体的方法叫理想模型法, 选项 D 错误;在探究加速度、力和质量三者之间的关系时,先保持质量不变

12.(2015?上海松江区期末).关于伽利略对物理问题的研究,下列说法中正确的是( A.伽利略认为在同一地点重的物体和轻的物体下落快慢不同 B.只要条件合适理想斜面实验就能做成功 C.理想斜面实验虽然是想象中的实验,但 它是建立在可靠的事实基础上的 D.伽利略猜 想自由落体的运动速度与下落时间成正比,并直接用实验进行了验证 答案:C
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解析:伽利略认为在同一 地点重的物体和轻的物体下落快慢相同, 选 项 A 错误;理想斜 面实验不可能做成功,选项 B 错误;伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比,并采 用斜面实验验证推理,选项 D 错误。

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