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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。
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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。 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。
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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。 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
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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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