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深圳市教苑中學(xué) 黃水南 教案學(xué)案一體化物理總復(fù)習(xí)（第二輪）第十五講 高中物理學(xué)史深圳市教苑中學(xué) 黃水南一、力學(xué)11638年，意大利物理學(xué)家伽利略在兩種新科學(xué)的對話中用科學(xué)推理論證重物體不會(huì)比輕物體下落得快；他研究自由落體運(yùn)動(dòng)程序如下：提出假說：自由落體運(yùn)動(dòng)是一種對時(shí)間均勻變化的最簡單的變速運(yùn)動(dòng)；數(shù)學(xué)推理：由初速度為零、末速度為v的勻變速運(yùn)動(dòng)平均速度和得出；再應(yīng)用從上式中消去v，導(dǎo)出即。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：由于自由落體下落的時(shí)間太短，直接驗(yàn)證有困難，伽利略用銅球在阻力很小的斜面上滾下，上百次實(shí)驗(yàn)表明：；換用不同質(zhì)量的小球沿同一斜面運(yùn)動(dòng)，位移與時(shí)間平方的比值不變，說明不同質(zhì)量的小球沿同一斜面做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的情況相同；不斷增大斜面傾角，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，得出該比值隨斜面傾角的增大而增大，說明小球做勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度隨斜面傾角的增大而變大。合理外推：把結(jié)論外推到斜面傾角為90的情況，小球的運(yùn)動(dòng)成為自由落體，伽利略認(rèn)為這時(shí)小球仍保持勻變速運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。（用外推法得出的結(jié)論不一定都正確，還需經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）伽利略對自由落體的研究，開創(chuàng)了研究自然規(guī)律的一種科學(xué)方法。21683年，英國科學(xué)家牛頓在自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理著作中提出了三條運(yùn)動(dòng)定律。317世紀(jì)，伽利略通過理想實(shí)驗(yàn)法指出：在水平面上運(yùn)動(dòng)的物體若沒有摩擦，將保持這個(gè)速度一直運(yùn)動(dòng)下去；同時(shí)代的法國物理學(xué)家笛卡兒進(jìn)一步指出：如果沒有其它原因，運(yùn)動(dòng)物體將繼續(xù)以同速度沿著一條直線運(yùn)動(dòng)，既不會(huì)停下來，也不會(huì)偏離原來的方向。420世紀(jì)初建立的量子力學(xué)和愛因斯坦提出的狹義相對論表明經(jīng)典力學(xué)不適用于微觀粒子和高速運(yùn)動(dòng)物體。517世紀(jì)，德國天文學(xué)家開普勒提出開普勒三定律；牛頓于1687年正式發(fā)表萬有引力定律；1798年英國物理學(xué)家卡文迪許利用扭秤裝置比較準(zhǔn)確地測出了引力常量（體現(xiàn)放大和轉(zhuǎn)換的思想）；1846年，科學(xué)家應(yīng)用萬有引力定律，計(jì)算并觀測到海王星。6我國宋朝發(fā)明的火箭與現(xiàn)代火箭原理相同，但現(xiàn)代火箭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其所能達(dá)到的最大速度主要取決于噴氣速度和質(zhì)量比（火箭開始飛行的質(zhì)量與燃料燃盡時(shí)的質(zhì)量比）；多級(jí)火箭一般都是三級(jí)火箭，我國已成為掌握載人航天技術(shù)的第三個(gè)國家。717世紀(jì)荷蘭物理學(xué)家惠更斯確定了單擺的周期公式。周期是2s的單擺叫秒擺。8奧地利物理學(xué)家多普勒（1803-1853）首先發(fā)現(xiàn)由于波源和觀察者之間有相對運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象多普勒效應(yīng)。（相互接近，f增大；相互遠(yuǎn)離，f減少）二、熱學(xué)11827年英國植物學(xué)家布朗發(fā)現(xiàn)懸浮在水中的花粉微粒不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象布朗運(yùn)動(dòng)。219世紀(jì)中葉，由德國醫(yī)生邁爾、英國物理學(xué)家焦?fàn)?、德國學(xué)者亥姆霍茲最后確定能量守恒定律。31850年，克勞修斯提出熱力學(xué)第二定律的定性表述：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，稱為克勞修斯表述。次年開爾文提出另一種表述：不可能從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響，稱為開爾文表述。41848年開爾文提出熱力學(xué)溫標(biāo)，指出絕對零度（-273.15）是溫度的下限。T=t+273.15K熱力學(xué)第三定律：熱力學(xué)零度不可達(dá)到。5瓦特在1782年研制成功了具有連桿、飛輪和離心調(diào)速器的雙向蒸汽機(jī)。三、電磁學(xué)11785年法國物理學(xué)家?guī)靵隼门こ訉?shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電荷之間的相互作用規(guī)律庫侖定律。21752年，富蘭克林在費(fèi)城通過風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證閃電是電的一種形式，把天電與地電統(tǒng)一起來，并發(fā)明避雷針。31826年德國物理學(xué)家歐姆（1787-1854）通過實(shí)驗(yàn)得出歐姆定律。41911年荷蘭科學(xué)家昂尼斯發(fā)現(xiàn)大多數(shù)金屬在溫度降到某一值時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)電阻突然降為零的現(xiàn)象超導(dǎo)現(xiàn)象。518411842年 焦耳和楞次先后各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng)的規(guī)律，稱為焦耳楞次定律。61820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使周圍的磁針偏轉(zhuǎn)的效應(yīng)，稱為電流的磁效應(yīng)。安培發(fā)現(xiàn)兩根通有同向電流的平行導(dǎo)線相吸，反向電流的平行導(dǎo)線則相斥；同時(shí)提出了安培分子電流假說。荷蘭物理學(xué)家洛侖茲提出運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生了磁場和磁場對運(yùn)動(dòng)電荷有作用力（洛侖茲力）的觀點(diǎn)。7湯姆生的學(xué)生阿斯頓設(shè)計(jì)的質(zhì)譜儀可用來測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素。1932年美國物理學(xué)家勞倫茲發(fā)明了回旋加速器能在實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生大量的高能粒子。最大動(dòng)能僅取決于磁場和D形盒直徑。帶電粒子圓周運(yùn)動(dòng)周期與高頻電源的周期相同；但當(dāng)粒子動(dòng)能很大，速率接近光速時(shí)，根據(jù)狹義相對論，粒子質(zhì)量隨速率顯著增大，粒子在磁場中的回旋周期發(fā)生變化，進(jìn)一步提高粒子的速率很困難。81831年英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了由磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律電磁感應(yīng)現(xiàn)象；1834年楞次發(fā)表確定感應(yīng)電流方向的定律。91832年亨利發(fā)現(xiàn)自感現(xiàn)象，即在研究感應(yīng)電流的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)因電流變化而在電路本身引起感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象。日光燈的工作原理即為其應(yīng)用之一。雙繞線法制精密電阻為消除其影響應(yīng)用之一。101864年英國物理學(xué)家麥克斯韋發(fā)表電磁場的動(dòng)力學(xué)理論的論文，提出了電磁場的基本方程組，后稱為麥克斯韋方程組，預(yù)言了電磁波的存在，指出光是一種電磁波，為光的電磁理論奠定了基礎(chǔ)。電磁波是一種橫波。1887年德國物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在并測定了電磁波的傳播速度等于光速。四、光學(xué)1公元前468-前376，我國的墨翟及其弟子在墨經(jīng)中記載了光的直線傳播、影的形成、光的反射、平面鏡和球面鏡成像等現(xiàn)象，為世界上最早的光學(xué)著作。21849年法國物理學(xué)家斐索首先在地面上測出了光速，以后又有許多科學(xué)家采用了更精密的方法測定光速，如美國物理學(xué)家邁克爾遜的旋轉(zhuǎn)棱鏡法。31621年荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳找到了入射角與折射角之間的規(guī)律折射定律。4關(guān)于光的本質(zhì)：17世紀(jì)明確地形成了兩種學(xué)說：一種是牛頓主張的微粒說，認(rèn)為光是光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒；另一種是荷蘭物理學(xué)家惠更斯提出的波動(dòng)說，認(rèn)為光是在空間傳播的某種波。這兩種學(xué)說都不能解釋當(dāng)時(shí)觀察到的全部光現(xiàn)象。1801年，英國物理學(xué)家托馬斯楊成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象1818年，法國科學(xué)家菲涅爾和泊松計(jì)算并實(shí)驗(yàn)觀察到光的圓板衍射泊松亮斑。1864年英國物理學(xué)家麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，指出光是一種電磁波，1887年由赫茲證實(shí)。1895年，德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)X射線（倫琴射線），并為他夫人的手拍下世界上第一張X射線的人體照片。1900年，德國物理學(xué)家普朗克為解釋物體熱輻射規(guī)律提出電磁波的發(fā)射和吸收不是連續(xù)的，而是一份一份的，把物理學(xué)帶進(jìn)了量子世界；受其啟發(fā)1905年愛因斯坦提出光子說，成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律。1922年，美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨中的電子對X射線的散射時(shí)康普頓效應(yīng)，證實(shí)了光的粒子性。（說明動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律同時(shí)適用于微觀粒子）光具有波粒二象性，光是電磁波、概率波、橫波（光的偏振說明光是一種橫波）。光的電磁說中要注意電磁波譜，還要注意原子光譜。51913年，丹麥物理學(xué)家玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說，成功地解釋和預(yù)言了氫原子的輻射電磁波譜，為量子力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。61924年，法國物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實(shí)物粒子在一定條件下會(huì)表現(xiàn)出波動(dòng)性；1927年美英兩國物理學(xué)家得到了電子束在金屬晶體上的衍射圖案。電子顯微鏡與光學(xué)顯微鏡相比，衍射現(xiàn)象影響小很多，大大地提高了分辨能力，質(zhì)子顯微鏡的分辨本能更高。五、原子物理學(xué)11897年，湯姆生利用陰極射線管發(fā)現(xiàn)了電子，說明原子可分，有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并提出原子的棗糕模型。21909年-1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福和助手們進(jìn)行了粒子散射實(shí)驗(yàn)，并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果估計(jì)原子核直徑數(shù)量級(jí)為10 -15 m 。31896年，法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，說明原子核也有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。天然放射現(xiàn)象有兩種衰變（、），三種射線（、），其中射線是衰變后新核處于激發(fā)態(tài)，向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出的。衰變的快慢（半衰期）與原子所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。41917年密立根測定電子的電量。51919年，盧瑟福用粒子轟擊氮核，第一次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。并預(yù)言原子核內(nèi)還有另一種粒子，被其學(xué)生查德威克于1932年在粒子轟擊鈹核時(shí)發(fā)現(xiàn)，由此人們認(rèn)識(shí)到原子核由質(zhì)子和中子組成。61939年12月德國物理學(xué)家哈恩和助手斯特拉斯曼用中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂變。1942年在費(fèi)米、西拉德等人領(lǐng)導(dǎo)下，美國建成第一個(gè)裂變反應(yīng)堆（由濃縮鈾棒、控制棒、減速劑、水泥防護(hù)層等組成）。71952年美國爆炸了世界上第一顆氫彈（聚變反應(yīng)、熱核反應(yīng)）。人工控制核聚變的一個(gè)可能途徑是利用強(qiáng)激光產(chǎn)生的高壓照射小顆粒核燃料。8現(xiàn)代粒子物理1932年發(fā)現(xiàn)了正電子，1964年提出夸克模型；粒子分為三大類：媒介子，傳遞各種相互作用的粒子如光子； 輕子，不參與強(qiáng)相互作用的粒子如電子、中微子； 強(qiáng)子，參與強(qiáng)相互作用的粒子如質(zhì)子、中子；強(qiáng)子由更基本的粒子夸克組成，夸克帶電量可能為元電荷的或。物理學(xué)史專項(xiàng)訓(xùn)練1下列敘述中符合物理學(xué)史的是A麥克斯韋提出了光的電磁說B愛因斯坦為解釋光的干涉現(xiàn)象提出了光子說 C湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，并提出一種原子結(jié)構(gòu)模型D貝克勒爾通過對天然放射性的研究，發(fā)現(xiàn)了放射性元素釙（Pa）和鐳（Ra）2盧瑟福在研究a粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出原子的核式結(jié)構(gòu)。以下說法正確的是A絕大多數(shù)a粒子穿過金箔運(yùn)動(dòng)方向不變，說明原子所帶正電是均勻分布的B極少數(shù)a粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)，說明這些a粒子受到了較大的庫侖斥力作用Ca粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里Da粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)3下列各種敘述中,符合物理學(xué)史事實(shí)的是 A托馬斯楊通過對光的干涉的研究證實(shí)了光具有波動(dòng)性B普朗克為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律,提出了光子說C赫茲首先通過實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在D光電效應(yīng)現(xiàn)象是愛因斯坦首先發(fā)現(xiàn)的4下列敘述中符合物理學(xué)史實(shí)的是A伽利略通過理想斜面實(shí)驗(yàn)，得出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)原因的結(jié)論B貝克勒耳通過對天然放射性的研究，發(fā)現(xiàn)原子核是由質(zhì)子和中子組成的C盧瑟福預(yù)言了中子的存在，查德威克通過原子核人工轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中子D牛頓通過實(shí)驗(yàn)測出了萬有引力恒量，驗(yàn)證了萬有引力定律5以下幾個(gè)說法中符合事實(shí)的是A愛因斯坦提出光是一種電磁波B麥克斯韋提出光子說，成功地解釋了光電效應(yīng)C托馬斯楊利用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)有力地說明光是一種波 D大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性6關(guān)于原子核衰變的說法正確的是 A衰變時(shí)放出的射線和射線都是電磁波 B衰變時(shí)放出的射線為原子的核外電子被電離后形成的 C原子的天然衰變都是自發(fā)形成的D天然衰變說明了原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)7能證明光的波粒二象性的實(shí)驗(yàn)分別是 A光的干涉現(xiàn)象和光電效應(yīng) B光的衍射現(xiàn)象和光電效應(yīng) C光的反射和色散現(xiàn)象 D光的反射現(xiàn)象和小孔成像8關(guān)于熱現(xiàn)象和熱學(xué)規(guī)律，下列說法中正確的是A隨著低溫技術(shù)的發(fā)展，我們可以使溫度逐漸降低，并最終達(dá)到絕對零度B熱量是不可能從低溫物體傳遞給高溫物體的C第二類水動(dòng)機(jī)不能制成是因?yàn)樗`反了能量守恒定律D用活塞壓縮氣缸里的空氣，對空氣做功 2.0105J，同時(shí)空氣向外界放出熱量1.5105 J，則空氣的內(nèi)能增加了0.5105 J 9下列說法中正確的是A對于理想熱機(jī)，若無摩擦、漏氣等能量損失，就能使熱機(jī)效率達(dá)到100%B熱量不能從常溫物體傳到高溫物體C一切物理過程都具有方向性D由熱力學(xué)定律可推斷出某個(gè)物理過程是否能自發(fā)進(jìn)行10下列說法正確的是A康普頓發(fā)現(xiàn)了電子B盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C貝史勒爾發(fā)現(xiàn)了鈾和含鈾礦物的天然放射現(xiàn)象D倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線11下列說法中錯(cuò)誤的是A電阻率是表征材料導(dǎo)電性能的物理量，電阻率越小，導(dǎo)電的性能越好B利用半導(dǎo)體的導(dǎo)電特點(diǎn)可以制成有特殊用途的光敏、熱敏電阻C超導(dǎo)體是指某些金屬的溫度升高到某一數(shù)值時(shí)，它的電阻突然降為零而所處的狀態(tài)D有些合金的電阻率幾乎不受溫度的影響，通常用它們制成標(biāo)準(zhǔn)電阻12科學(xué)方法在物理問題的研究中十分重要，歷史上有一位物理學(xué)家受到牛頓萬有引力定律的啟發(fā)，運(yùn)用_ _方法（選填“建立模型方法”、“類比方法”、“控制變量方法”、“假設(shè)方法”），在電磁學(xué)領(lǐng)域中建立了一個(gè)物理學(xué)定律，該定律的名稱為 _。13物理學(xué)在長期的發(fā)展過程中，形成了一整套的思想方法。例如“等效替代”的思想方法，是指在效果等同的前提下，以一些簡單的因素代替原來的復(fù)雜因素，從而揭示事物的本質(zhì)和規(guī)律的一種思想方法，請?jiān)賹懗鰞煞N你所知道的物理思想方法 和 。14下列物理學(xué)史實(shí)，敘述正確的是A麥克斯韋從理論研究中發(fā)現(xiàn)真空中電磁波的速度跟真空中的光速相等B盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電子C查德威克在原子核人工轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了中子D奧斯特首先發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律15人類對光的本性的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了曲折的過程。下列關(guān)于光的本性的陳述符合科學(xué)規(guī)律或歷史事實(shí)的是 A牛頓的“微粒說”與愛因斯坦的“光子說”本質(zhì)上是一樣的B光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)顯示了光具有波動(dòng)性 C麥克斯韋預(yù)言了光是一種電磁波 D光具有波粒兩象性性16氣象衛(wèi)星發(fā)射回地面的紅外云圖是由衛(wèi)星上裝配的具有接收云層輻射的紅外線感應(yīng)器完成的.云圖上的黑白程度由輻射紅外線的云層溫度高低決定，這是利用紅外線的A不可見性 B穿透性C熱效應(yīng) D化學(xué)效應(yīng)17如圖所示,由天然放射性元素釙(Po)放出的射線1,轟擊鈹（）時(shí)會(huì)產(chǎn)生粒子流2,用粒子流2轟擊石蠟時(shí)會(huì)打出粒子流3,經(jīng)研究知道 A1為粒子,2為中子B1為粒子,3為質(zhì)子C2為質(zhì)子,