二、物理学史与物理方法印刷版.doc
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1、2018高考冲刺(物理学科)材料(二)物理学史与物理方法总结一、物理学史篇部分编号人物名字在题目中出现的频率对应事件力学1(古希腊)亚里士多德(低)古希腊杰出的哲学家、科学家,形式逻辑学的创始人,在物理学方面,他认为自然中一切对象都在不断地运动和变化,空间和位置是一切种类运动的普遍条件,他首先给出了时间的定义,并认为既然运动是永恒的,那么时间也同样是永恒的。错误:“重的物体下落快,轻的物体下落慢错误:“维持物体的运动需要力”2(英)牛顿(极高)人们根据日常的观察和经验,提出“地心说”,古希腊科学家托勒密是代表;而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”,大胆反驳地心说。牛顿发现了万有引力,1687年
2、正式发表万有引力定律,奠定了天体力学的基础,名言“我之所以比别人看得远,是因为我站在了巨人的肩膀上”在光学方面:发现了复光色,观察到牛顿环,在光的本性中提出了光的微粒说,创制了反射式望远镜1683年,在自然哲学的数学原理著作中提出了三条运动定律,20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学只适用于低速运动,不适用于高速运动;只适用于宏观世界,不适用于微观世界。3(意大利)伽利略(很高)17世纪,通过理想斜面实验,在水平面上运动的物体若没有摩擦,将保持这个速度一直运动下去。得出力不是维持物体运动原因的结论,成功揭示了力和运动的关系。伽利略对运动的研究,不仅确立了许多用于描述运动
3、的基本概念,例如平均速度、瞬时速度及加速度等物理量,而且创造了一套对近代科学发展极为有益的科学方法,这个方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐地结合起来,以实验检验猜想和假设的科学方法,从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法。著有两种新科学的对话(1638年出版)例如:他用理想实验否定亚里士多德关于落体运动及力和运动的认识 4(法)笛卡儿(低)进一步指出:如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不会停下来也不会偏离原来的方向。5(英)胡克(低)只有在一定的条件下,弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比。6(德)开普勒(中)发现了行星运动规律,得出开普勒三大
4、定律7(英)卡文迪许(高)通过扭秤实验测出万有引力恒量的数值,从而验证了万有引力定律8(英)亚当斯(法)勒维耶(低)根据天王星的观测资料,各自独立地利用万有引力定律计算出海王星的轨道,德国的伽勒在预言的位置附近发现了这颗“笔尖下的行星”,命名为海王星。1930年,美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现冥王星。9(荷兰)惠更斯(低)17世纪荷兰物理学家惠更斯确定了单摆的周期公式。周期是2s的单摆叫秒摆,提出了惠更斯原理。10(奥地利)多普勒(低)奥地利多普勒物理学家(1803-1853)首先发现由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者感到频率发生变化的现象多普勒效应。(相互接近,f增大;相互远离,
5、f减少)电磁学11(希腊)泰勒斯(低)摩擦过的琥珀吸引轻小物体的现象(美) 密立根(低)利用油滴实验测定元电荷电量e的数值12(法)库仑 (中)1785年库仑利用扭秤实验总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律库仑定律13(美)富兰克林(低)1752年富兰克林在费城通过风筝实验验证闪电是放电的一种形式,把天电与地电统一起来,并发明避雷针14(德)欧姆(低)1826年欧姆(1787-1854)通过实验得出欧姆定律。15(荷兰) 昂尼斯(低)1911年荷兰科学家昂尼斯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。16焦耳和楞次(中)18411842年他们先后各自
6、独立发现电流通过导体时产生热效应的规律,称为焦耳楞次定律(焦耳定律)17(丹)奥斯特(高)1820年,丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的磁针偏转的效应,称为电流的磁效应。18(法)安培(中)安培最早发现了磁场能对电流产生作用,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;同时提出了安培分子电流假说,并对磁场与电流方向的关系提出右手安培定则(右手螺旋定则)及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。19(英)法拉第(很高)1831年英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律电磁感应现象,1845年和1846年,纽曼和韦伯通过理论和实验进行
7、严格分析,先后指出感应电动势跟磁通量变化率成正比,后人称为法拉第电磁感应定律。首先提出了场的概念,并用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场20(俄)楞次1834年楞次发表确定感应电流方向的定律(楞次定律)21(英)麦克斯韦(高)1864年英国物理学家麦克斯韦发表电磁场的动力学理论的论文,提出了电磁场的基本方程组,后称为麦克斯韦方程组,预言了电磁波的存在,指出光是一种电磁波,为光的电磁理论奠定了基础。(即麦克斯韦电磁场理论)(从理论研究中发现真空中电磁波的速度跟真空中的光速相等)22(德)赫兹(中)1887年德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在并测定了电磁波的传播速度等于光速。23(美)特斯拉
8、美国电气工程师,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。24(荷)洛仑兹(低)荷兰物理学家洛仑兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力(洛仑兹力)的观点。25(英)亨利1832年亨利发现自感现象,即在研究感应电流的同时,发现因电流变化而在电路本身引起感应电动势的现象。日光灯的工作原理即为其应用之一。双绕线法制精密电阻为消除其影响应用之一。26(英)汤姆生的学生阿斯顿(低)汤姆生的学生阿斯顿设计的质谱仪可用来测量带电粒子的质量和分析同位素。27(美)劳伦兹(低)1932年美国物理学家发明了回旋加速器能在实验室中产生大量的高能粒子。(最大动能仅取决于磁场和D形盒直径)
9、带电粒子圆周运动周期与高频电源的周期相同;但当粒子动能很大,速率接近光速时,根据狭义相对论,粒子质量随速率显著增大,粒子在磁场中的回旋周期发生变化,进一步提高粒子的速率很困难。光学28(中)墨翟(低)公元前468-前376,我国的墨翟及其弟子在墨经中记载了光的直线传播、影的形成、光的反射、平面镜和球面镜成像等现象,为世界上最早的光学著作。29(荷)斯涅耳(低)1621年荷兰数学家斯涅耳找到了入射角与折射角之间的规律折射定律。30(英)托马斯杨(低)1801年,英国物理学家托马斯杨成功地观察到了光的干涉现象,是光的波动性的有力证据。31(法)菲涅尔和泊松(低)1818年,法国科学家菲涅尔和泊松计
10、算并实验观察到光的圆板衍射泊松亮斑。32(意)伽利略(低)研制了第一架天文望远镜33(英)赫歇耳(法)里特(低)1800年,英国物理学家赫歇耳发现红外线;1801年,德国物理学家里特发现紫外线34(德)伦琴(低)1895年,英国物理学家伦琴发现X射线(伦琴射线),并为他夫人的手拍下世界上第一张X射线的人体照片。二、物理方法篇1理想模型法:质点、点电荷(这种理想模型法突出了问题的主要方面,忽略次要因素,建立理想化的“物理模型”,并将其作为研究对象,是经常采用的一种科学研究方法)。还有光滑表面,轻弹簧,轻杆,轻绳等。2理想实验法:伽利略应用理想实验说明力不是维持物体运动的原因。(在大量事实基础上合
11、理外推)3放大法:微小形变的演示、卡文迪许扭秤测出引力常量,库伦扭秤研究电荷之间作用力。4微元法: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之和代表物体的位移。还有变力做功等。5极限思想法:瞬时速度定义,瞬时加速度定义,曲线运动的瞬时速度大小及方向。6控制变量法:探究加速度、力和质量三者之间的关系。7类比法:电势能类比重力势能,电场力做功类比重力做功;磁感线类比电场线。8科学假说法:安培分子电流假说;原子核式结构假说。9等效替代方法:引入平均速度描述变速运动,分力与合力,交流电的有效值,重心等。10比值定义法:匀速直线
12、运动的速度、匀变速直线运动的加速度 电场强度、电容、电势差、磁感应强度、导体的电阻案例1:【自由落体运动的研究】 1638年,意大利物理学家伽利略在两种新科学的对话中用科学推理论证重物体不会比轻物体下落得快;他研究自由落体运动程序如下:提出假说:自由落体运动是一种对时间均匀变化的最简单的变速运动;数学推理:由初速度为零、末速度为v的匀变速运动平均速度和得出;再应用从上式中消去v,导出即。实验验证:由于自由落体下落的时间太短,直接验证有困难,伽利略用铜球在阻力很小的斜面上滚下,上百次实验表明:;换用不同质量的小球沿同一斜面运动,位移与时间平方的比值不变,说明不同质量的小球沿同一斜面做匀变速直线运
13、动的情况相同;不断增大斜面倾角,重复上述实验,得出该比值随斜面倾角的增大而增大,说明小球做匀变速运动的加速度随斜面倾角的增大而变大。合理外推:把结论外推到斜面倾角为90的情况,小球的运动成为自由落体,伽利略认为这时小球仍保持匀变速运动的性质。(用外推法得出的结论不一定都正确,还需经过实验验证)伽利略对自由落体的研究,开创了研究自然规律的一种科学方法。案例2:【牛顿万有引力发现的历程】开普勒行星运动定律为万有引力规律的发现做出了什么贡献和铺垫?根据开普勒行星运动第三定律和匀速圆周运动公式,可以推导出:太阳对行星的引力(m为行星质量、r为行星运动半径)行星对太阳的引力有什么规律?根据牛顿第三定律可
14、以分析出:(M为太阳质量)太阳与行星间的相互引力有什么规律? 由于以上F和F的大小是相等的,所以:星体间相互引力规律适用于地球上的物体吗? 牛顿进行了月地检验:如果重力和星体之间引力是同一性质的力,都与距离的二次方成反比关系,那么月球绕地球作近似圆周运动的向心加速度就是地面重力加速度的1/3600,因为月心到地心的距离约为地球半径的60倍。说明天上和地上的物体都遵从以下相同的规律:,这就是万有引力定律。公式中的G为引力常量。引力常量G的值等于多少?(验证)卡文迪许在实验室测出了G的值,这使得万有引力的定量计算成为可能,我们能据此计算出星体质量三、习题篇高考题汇编1(2010)在电磁学发展过程中
15、,许多科学家做出了贡献,下列说法正确的是 AC A奥斯特发现了电流磁效应;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库仑发现了点电荷的相互作用规律;密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值D安培发现了磁场对运动电荷的作用规律;洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律2(2010)伽利略曾设计如图所示的一个实验,将摆球拉至M点放开,摆球会达到同一水平高度上的N点。如果在E或F处钉子,摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点;反过来,如果让摆球从这些点下落,它同样会达到原水平高度上的M点。这个实验可以说明,物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时,其末速度的大小CA
16、只与斜面的倾角有关B只与斜面的长度有关C只与下滑的高度有关D只与物体的质量有关3(2010)在电磁学发展过程中,许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是ACA奥斯特发现了电流磁效应;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库仑发现了点电荷的相互作用规律:密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值D安培发现了磁场对运动电荷的作用规律:洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律4(2011)物理关系式不仅反映了物理量之间的关系,也确定了单位间的关系。如关系式U=IR既反映了电压、电流和电阻之间的关系,也确定了V(伏)与A(安)和(欧)的乘积等效。现有物理量单位:m(米)、s(秒
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