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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比輕物體下落得快；他研究自由落體運動程序如下：提出假說：自由落體運動是一種對時間均勻變化的最簡單的變速運動；數(shù)學(xué)推理：由初速度為零、末速度為v的勻變速運動平均速度和得出；再應(yīng)用從上式中消去v，導(dǎo)出即。實驗驗證：由于自由落體下落的時間太短，直接驗證有困難，伽利略用銅球在阻力很小的斜面上滾下，上百次實驗表明：；換用不同質(zhì)量的小球沿同一斜面運動，位移與時間平方的比值不變，說明不同質(zhì)量的小球沿同一斜面做勻變速直線運動的情況相同；不斷增大斜面傾角，重復(fù)上述實驗，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動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，小球的運動成為自由落體，伽利略認為這時小球仍保持勻變速運動的性質(zhì)。（用外推法得出的結(jié)論不一定都正確，還需經(jīng)過實驗驗證）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動定律。317世紀，伽利略通過理想實驗法指出：在水平面上運動的物體若沒有摩擦，將保持這個速度一直運動下去；同時代的法國物理學(xué)家笛卡兒進一步指出：如果沒有其它原因，運動物體將繼續(xù)以同速度沿著一條直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向。420世紀初建立的量子力學(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動物體。517世紀，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)量與燃料燃盡時的質(zhì)量比）；多級火箭一般都是三級火箭，我國已成為掌握載人航天技術(shù)的第三個國家。717世紀荷蘭物理學(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動，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)則運動的現(xiàn)象布朗運動。219世紀中葉，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。三、電磁學(xué)11785年法國物理學(xué)家?guī)靵隼门こ訉嶒灠l(fā)現(xiàn)了電荷之間的相互作用規(guī)律庫侖定律。21752年，富蘭克林在費城通過風(fēng)箏實驗驗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）通過實驗得出歐姆定律。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，都會出現(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立發(fā)現(xiàn)電流通過導(dǎo)體時產(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；同時提出了安培分子電流假說。荷蘭物理學(xué)家洛侖茲提出運動電荷產(chǎn)生了磁場和磁場對運動電荷有作用力（洛侖茲力）的觀點。7湯姆生的學(xué)生阿斯頓設(shè)計的質(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驗室中產(chǎn)生大量的高能粒子。最大動能僅取決于磁場和D形盒直徑。帶電粒子圓周運動周期與高頻電源的周期相同；但當(dāng)粒子動能很大，速率接近光速時，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，發(fā)現(xiàn)因電流變化而在電路本身引起感應(yīng)電動勢的現(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)家赫茲用實驗證實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世紀明確地形成了兩種學(xué)說：一種是牛頓主張的微粒說，認為光是光源發(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說，認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)家菲涅爾和泊松計算并實驗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。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射線的散射時康普頓效應(yīng)，證實了光的粒子性。（說明動量守恒定律和能量守恒定律同時適用于微觀粒子）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)言了實物粒子在一定條件下會表現(xiàn)出波動性；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行了粒子散射實驗，并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。由實驗結(jié)果估計原子核直徑數(shù)量級為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)，向低能級躍遷時輻射出的。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發(fā)現(xiàn)，由此人們認識到原子核由質(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，鈾核發(fā)生裂變。1942年在費米、西拉德等人領(lǐng)導(dǎo)下，美國建成第一個裂變反應(yīng)堆（由濃縮鈾棒、控制棒、減速劑、水泥防護層等組成）。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可能途徑是利用強激光產(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，不參與強相互作用的粒子如電子、中微子； 強子，參與強相互作用的粒子如質(zhì)子、中子；強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粒子轟擊金箔的實驗中，根據(jù)實驗現(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粒子穿過金箔運動方向不變，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粒子轟擊金箔的實驗現(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粒子轟擊金箔的實驗現(xiàn)象說明帶負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)史事實的是 A托馬斯楊通過對光的干涉的研究證實了光具有波動性B普朗克為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律,提出了光子說C赫茲首先通過實驗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)史實的是A伽利略通過理想斜面實驗，得出力不是維持物體運動原因的結(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)變的實驗發(fā)現(xiàn)了中子D牛頓通過實驗測出了萬有引力恒量，驗證了萬有引力定律5以下幾個說法中符合事實的是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驗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性，個別光子產(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衰變時放出的射線和射線都是電磁波 B衰變時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驗分別是 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第二類水動機不能制成是因為它違反了能量守恒定律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，若無摩擦、漏氣等能量損失，就能使熱機效率達到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)定律可推斷出某個物理過程是否能自發(fā)進行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，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，請再寫出兩種你所知道的物理思想方法 和 。14下列物理學(xué)史實，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驗中發(fā)現(xiàn)了電子C查德威克在原子核人工轉(zhuǎn)變的實驗中發(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識經(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光的雙縫干涉實驗顯示了光具有波動性 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（）時會產(chǎn)生粒子流2,用粒子流2轟擊石蠟時會打出粒子流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,