物理學(xué)史和物理思想方法

物理學(xué)史和物理思想方法要點(diǎn)提煉1．高中物理的重要物理學(xué)史科學(xué)家國籍主要貝獻(xiàn)伽利略意大利1638年，論證較重物體不會比較輕物體下落得快；伽利略理想實(shí)驗(yàn)指出：在水平面上運(yùn)動的物體若沒有摩擦，將保持這個速度一直運(yùn)動下去；伽利略在教堂做禮拜時發(fā)現(xiàn)擺的等時性，惠更斯根據(jù)這個原理制成歷史上第一座自擺鐘；伽利略在1683年出版的《兩種新科學(xué)的對話》一書中，使用“觀察一假設(shè)一數(shù)學(xué)推理”的方法，詳細(xì)地研究了拋體運(yùn)動.牛頓英國以牛頓三大運(yùn)動定律為基礎(chǔ)建立牛頓力學(xué)；1687年在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》上發(fā)表萬有引力定律，建立行星定律理論的基礎(chǔ).開普勒德國17世紀(jì)提出開普勒三大定律.卡文迪許英國1798年利用扭秤裝置比較準(zhǔn)確地測出了萬有引力常量G.庫侖法國1785年，庫侖用自己發(fā)明的扭秤建立了靜電學(xué)中著名的庫侖定律；靜電力常量的數(shù)值是在電荷量的單位得到定義之后，后人通過庫侖定律計算得出的.

密立根美國通過油滴實(shí)驗(yàn)測定了元電荷的數(shù)值，e=1.6X10-19C.富蘭克林美國解釋了摩擦起電的原因；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)起來，并發(fā)明避雷針.歐姆德國通過實(shí)驗(yàn)得出歐姆定律.昂尼斯荷蘭絕大部分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.焦耳英國與俄國物理學(xué)家楞次先后各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱效應(yīng)的規(guī)律，稱為焦耳一楞次定律；能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)者之一.楞次俄國1834年楞次確定感應(yīng)電流方向的定律楞次定律.奧斯特丹麥1820年，發(fā)現(xiàn)電流能夠使周圍的磁針產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，稱為電流的磁效應(yīng).洛倫茲荷蘭提出運(yùn)動電荷產(chǎn)生了磁場和磁場對運(yùn)動電荷有作用力（洛倫茲力）的觀點(diǎn).笛卡爾法國在《哲學(xué)原理》中比較完整地第一次表述了慣性定律；第一個明確地提出了“動量守恒定律”.安培法國①發(fā)現(xiàn)了安培定則；②發(fā)現(xiàn)電流相互作用的規(guī)律；③提出分子電流假說.續(xù)表

法拉第英國在1821年，法拉第在重復(fù)奧斯特“電生磁”實(shí)驗(yàn)時，制造出人類歷史上第一臺最原始的電動機(jī)；1831年發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，使人類的文明跨進(jìn)了電氣化時代.亨利美國最大的貝獻(xiàn)是在1832年發(fā)現(xiàn)自感現(xiàn)象.狄拉克英國根據(jù)電磁場的對稱性，預(yù)言“磁單極子必定存有”.湯姆孫英國利用陰極射線管發(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（葡萄干布丁模型），從而敲開了原子的大門.普朗克德國量子論的奠基人.為了解釋黑體輻射，提出了能量量子假說，解釋物體熱幅射規(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.愛因斯坦德裔美國人提出光子說（科學(xué)假說），成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律；提出狹義相對論［相對論的兩個原理:（I）真空中的光速在不冋的慣性參考系中都是相同的；（11）在不冋的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的］;總結(jié)出質(zhì)能方程Ekm=hv^W（2005年被聯(lián)合國定為“世界物理年”，以表彰他對科學(xué)的貝獻(xiàn)）.普里克德國發(fā)現(xiàn)了陰極射線.盧瑟福英國實(shí)行了a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)果估計原子核直徑數(shù)量級為10-i5m；用a粒子轟出氮核，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（該實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)質(zhì)量和電荷量的分布，并沒有揭示原子核的組成），并預(yù)言了中子的存有.玻爾丹麥量子力學(xué)的先驅(qū).吸取普朗克、愛因斯坦的量子概念，提出原子結(jié)構(gòu)的玻爾理論，成功解釋了氫原子光譜，取先得出氫原子能級表達(dá)式.貝克勒爾法國發(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).查德威克英國在a粒子轟擊鈹核時發(fā)現(xiàn)中子（原子核人工轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)），由此人們理解到原子核的組成.居里夫人法國發(fā)現(xiàn)了放射性更強(qiáng)的釙和鐳.2.重要物理思想、方法（1）理想模型法：為了便于實(shí)行物理研究或物理教學(xué)而建立的一種抽象的理想客體或理想物理過程，突出了事物的主要因素、忽略了事物的次要因素．理想模型可分為對象模型（如質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、理想變壓器等）、條件模型（如光滑表面、輕桿、輕繩、勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場等）和過程模型（在空氣中自由下落的物體、拋體運(yùn)動、勻速直線運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)動、恒定電流等）．（2）極限思維法：就是人們把所研究的問題外推到極端情況（或理想狀態(tài)），通過推理而得出結(jié)論的過程，在用極限思維法處理物理問題時，通常是將參量的一般變化，推到極限Ay值，即無限大、零值、臨界值和特定值的條件下實(shí)行分析和討論.如公式v=At中，當(dāng)At-0時，v是瞬時速度.（3）理想實(shí)驗(yàn)法：也叫做實(shí)驗(yàn)推理法，就是在物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加上合理的科學(xué)的推理得出結(jié)論的方法就叫做理想實(shí)驗(yàn)法，這也是一種常用的科學(xué)方法.如伽利略斜面實(shí)驗(yàn)、推導(dǎo)出牛頓第一定律等.（4）微元法：微元法是指在處理問題時，從對事物的極小部分（微元）分析入手，達(dá)到解決事物整體目的的方法.它在解決物理學(xué)問題時很常用，思想就是“化整為零”，先分析“微元”，再通過“微元”分析整體.（5）比值定義法：就是用兩個基本物理量的“比”來定義一個新的物理量的方法，特點(diǎn)是：A=C，但A與B、C均無關(guān).如a=#、E=q、C=Q/=,R=^、B=||>p=m等.放大法：在物理現(xiàn)象或待測物理量十分微小的情況下，把物理現(xiàn)象或待測物理量按照一定規(guī)律放大后再實(shí)行觀察和測量，這種方法稱為放大法，常見的方式有機(jī)械放大、電放大、光放大.控制變量法：決定某一個現(xiàn)象的產(chǎn)生和變化的因素很多，為了弄清事物變化的原因和規(guī)律，必須設(shè)法把其中的一個或幾個因素用人為的方法控制起來，使它保持不變，研究其他兩個變量之間的關(guān)系，這種方法就是控制變量法.比如探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，就用了控制變量法.等效替代法：在研究物理問題時，有時為了使問題簡化，常用一個物理量來代替其他所有物理量，但不會改變物理效果.如用合力替代各個分力，用總電阻替代各部分電阻等.類比法：也叫“比較類推法”，是指由一類事物所具有的某種屬性，能夠推測與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法.其結(jié)論必須由實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)，類比對象間共有的屬性越多，則類比結(jié)論的可靠性越大.如研究電場力做功時，與重力做功實(shí)行類比；理解電流時，用水流實(shí)行類比；識電壓時，用水壓實(shí)行類比.考前必做題在“探究彈性勢能的表達(dá)式”的實(shí)驗(yàn)中，為了計算彈簧彈力所做的功，把拉伸彈簧的過程分為很多小段，拉力在每小段能夠認(rèn)為是恒力，用各小段做的功的代數(shù)和代表彈力在整個過程所做的功，物理學(xué)中把這種研究方法叫做“微元法”.下面實(shí)例中應(yīng)用到這個思想方法的是()AvAv根據(jù)加速度定義a=A；，當(dāng)At非常小，心就能夠表示物體在t時刻的瞬時加速度在探究加速度、力和質(zhì)量三者之間關(guān)系時，先保持質(zhì)量不變研究加速度與力的關(guān)系,再保持力不變研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系在推導(dǎo)勻變速運(yùn)動位移公式時，把整個運(yùn)動過程劃分成很多小段，每一小段近似看做勻速直線運(yùn)動，然后把各小段的位移相加在不需要考慮物體本身的大小和形狀時，用點(diǎn)來代替物體，即質(zhì)點(diǎn)自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的，很多物理學(xué)家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻(xiàn).下列說法中不準(zhǔn)確的是()奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，說明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存有聯(lián)系法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，定量得出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系(多選)學(xué)習(xí)物理除了知識的學(xué)習(xí)外，還要了解物理學(xué)家對物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，領(lǐng)悟并掌握處理物理問題的思想與方法，關(guān)于以上兩點(diǎn)下列敘述準(zhǔn)確的是()奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電與磁的聯(lián)系庫侖提出了用電場線描述電場的方法用點(diǎn)電荷來代替實(shí)際帶電體是采用了理想模型的方法在驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)中使用了控制變量的方法(2014.高考沖刺試卷三)在物理學(xué)發(fā)展史上很多科學(xué)家做出了卓越的貢獻(xiàn)，下列說法中準(zhǔn)確的是()伽利略根據(jù)小球在斜面上運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)和理想實(shí)驗(yàn)，得出了慣性定律法拉第經(jīng)過十年的艱苦努力，最早通過實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)出法拉第電磁感應(yīng)定律牛頓不但發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，還測出了引力常量，使該定律得以廣泛應(yīng)用庫侖最早設(shè)計并實(shí)行了著名的靜電扭秤實(shí)驗(yàn)，測出了靜電力常量伽利略在著名的斜面實(shí)驗(yàn)中，讓小球分別沿傾角不同，阻力很小的斜面從靜止開始滾下，他通過實(shí)驗(yàn)觀察和邏輯推理，得到的準(zhǔn)確結(jié)論有()傾角一定時，小球在斜面上的位移與時間成正比傾角一定時，小球在斜面上的速度與時間成正比斜面長度一定時，小球從頂端滾到底端時的速度與傾角無關(guān)斜面長度一定時，小球從頂端滾到底端所需的時間與傾角無關(guān)考前必做題1．在“探究彈性勢能的表達(dá)式”的實(shí)驗(yàn)中，為了計算彈簧彈力所做的功，把拉伸彈簧的過程分為很多小段，拉力在每小段能夠認(rèn)為是恒力，用各小段做的功的代數(shù)和代表彈力在整個過程所做的功，物理學(xué)中把這種研究方法叫做“微元法”．下面實(shí)例中應(yīng)用到這個思想方法的是()AvAv根據(jù)加速度定義a=~At，當(dāng)At非常小，心就能夠表示物體在t時刻的瞬時加速度在探究加速度、力和質(zhì)量三者之間關(guān)系時，先保持質(zhì)量不變研究加速度與力的關(guān)系，再保持力不變研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系在推導(dǎo)勻變速運(yùn)動位移公式時，把整個運(yùn)動過程劃分成很多小段，每一小段近似看做勻速直線運(yùn)動，然后把各小段的位移相加在不需要考慮物體本身的大小和形狀時，用點(diǎn)來代替物體，即質(zhì)點(diǎn)解析A項(xiàng)中是極限法；B項(xiàng)中是控制變量法；C項(xiàng)中是微元法；D項(xiàng)中是模型法，故選C.答案C自然界的電、熱和磁等現(xiàn)象都是相互聯(lián)系的，很多物理學(xué)家為尋找它們之間的聯(lián)系做出了貢獻(xiàn).下列說法中不準(zhǔn)確的是()奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，說明了熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存有聯(lián)系法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，定量得出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系解析奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系，選項(xiàng)A準(zhǔn)確．歐姆發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，不能說明熱現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間存有聯(lián)系，選項(xiàng)B不準(zhǔn)確．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，揭示了磁現(xiàn)象和電現(xiàn)象之間的聯(lián)系，選項(xiàng)C準(zhǔn)確．焦耳發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)，定量得出了電能和熱能之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，選項(xiàng)D準(zhǔn)確．答案B(多選)學(xué)習(xí)物理除了知識的學(xué)習(xí)外，還要了解物理學(xué)家對物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，領(lǐng)悟并掌握處理物理問題的思想與方法，關(guān)于以上兩點(diǎn)下列敘述準(zhǔn)確的是()奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電與磁的聯(lián)系庫侖提出了用電場線描述電場的方法用點(diǎn)電荷來代替實(shí)際帶電體是采用了理想模型的方法在驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)中使用了控制變量的方法解析奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，揭示了電與磁的聯(lián)系，選項(xiàng)A準(zhǔn)確.法拉第提出了用電場線描述電場的方法，選項(xiàng)B錯誤．用點(diǎn)電荷來代替實(shí)際帶電體是采用了理想模型的方法，選項(xiàng)C準(zhǔn)確.在驗(yàn)證力的平行四邊形定則的實(shí)驗(yàn)中使用了等效替代的方法，選項(xiàng)D錯誤.答案AC(2014?高考沖刺試卷三)在物理學(xué)發(fā)展史上許多科學(xué)家做出了卓越的貢獻(xiàn)，下列說法中正確的是()伽利略根據(jù)小球在斜面上運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)和理想實(shí)驗(yàn)，得出了慣性定律法拉第經(jīng)過十年的艱苦努力，最早通過實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)出法拉第電磁感應(yīng)定律牛頓不僅發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，還測出了引力常量，使該定律得以廣泛應(yīng)用庫侖最早設(shè)計并進(jìn)行了著名的靜電扭秤實(shí)驗(yàn)，測出了靜電力常量解析伽利略提出了慣性的概念，但沒有提出慣性定律，A錯；法拉第電磁感應(yīng)定律是紐曼、韋伯在對理論和實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行嚴(yán)格分析后總結(jié)出來的，B錯；引力常量是卡文迪許測出來的，C錯；庫侖最早設(shè)計并進(jìn)行了著名的靜電扭秤實(shí)驗(yàn)，測出了靜電力常量，D正確.答案D伽利略在著名的斜面實(shí)驗(yàn)中，讓小球分別沿傾角不同，阻力很小的斜面從靜止開始滾下，他通過實(shí)驗(yàn)觀察和邏輯推理，得