新課標(biāo)高中物理課本中的物理史實(shí)(完整無(wú)遺漏)

高中物理課本中涉及到的物理學(xué)史宜陽(yáng)一高物理組王新智關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力（《必修1》）1、錯(cuò)誤論斷“重物比輕物落得快”—亞里士多德最早研究運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的是古希臘學(xué)者亞里士多德。他認(rèn)為物體下落的快慢是由它們的重量決定的。他的這一論斷符合人們的常識(shí)，以至于其后兩千年的時(shí)間里，大家都奉為經(jīng)典。2、建立描述運(yùn)動(dòng)的基本概念、研究自由落體運(yùn)動(dòng)—伽利略意大利物理學(xué)家伽利略以“重物比輕物落得快”為前提，推斷出了相互矛盾的結(jié)論。為了研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，他首先建立了許多描述運(yùn)動(dòng)的基本概念，如：平均速度、瞬時(shí)速度、加速度等。伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)的程序如下提出假說(shuō)：自由落體運(yùn)動(dòng)是一種對(duì)時(shí)間均勻變化的最簡(jiǎn)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(shuō)明不同質(zhì)量的小球沿同一斜面做勻變速直線(xiàn)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(shuō)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(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）3、科學(xué)思想方法的創(chuàng)立—伽利略伽利略比他的前人更偉大，在于他首先采用了以試驗(yàn)檢驗(yàn)猜想和假設(shè)的科學(xué)方法。在他之前，學(xué)者們總是通過(guò)思辨性的論戰(zhàn)來(lái)決定誰(shuí)是誰(shuí)非。伽利略創(chuàng)造的一套科學(xué)思想方法，其核心是把試驗(yàn)和邏輯推理（包括數(shù)學(xué)推演）和諧地結(jié)合起來(lái)，從而有力地推動(dòng)了人類(lèi)科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展。伽利略的科學(xué)方法：提出假設(shè)、數(shù)學(xué)推理、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、合理外推。伽利略是近代力學(xué)的創(chuàng)始人。被譽(yù)為“近代科學(xué)之父”4、發(fā)現(xiàn)彈力規(guī)律—胡克英國(guó)物理學(xué)家胡克研究發(fā)現(xiàn)了彈簧發(fā)生形變時(shí)，彈力與彈簧形變之間的關(guān)系—胡克定律5、動(dòng)力學(xué)的奠基人—牛頓。英國(guó)科學(xué)家牛頓的運(yùn)動(dòng)定律是整個(gè)動(dòng)力學(xué)的核心。值得注意的是伽利略和法國(guó)科學(xué)家笛卡爾對(duì)牛頓定律的提出做出了突出貢獻(xiàn)。伽利略的理想斜面試驗(yàn)說(shuō)明，一旦物體具有某一初速度，如果它不受力，就將以這一速度勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)下去：笛卡爾完善了伽利略的觀點(diǎn)。在相隔了一代人以后，牛頓將其總結(jié)為“牛頓第一定律”。關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律萬(wàn)有引力定律（《必修2》）1、日心說(shuō)的提出—哥白尼在古代，人們對(duì)于天體的運(yùn)動(dòng)存在著地心說(shuō)和日心說(shuō)兩種對(duì)立的看法。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的論爭(zhēng)，波蘭學(xué)者哥白尼提出的日心說(shuō)戰(zhàn)勝了地心說(shuō)。哥白尼認(rèn)為，行星和地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，只有月亮繞地球運(yùn)動(dòng)。2、望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明—伽利略17世紀(jì)初，地心說(shuō)棺木上的最后一顆釘子敲下了：伽利略發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡。1609年他發(fā)現(xiàn)了圍繞木星轉(zhuǎn)動(dòng)的“月球”，進(jìn)一步表明地球不是所有天體運(yùn)動(dòng)的中心。3、發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)定律—開(kāi)普勒德國(guó)天文學(xué)家開(kāi)普勒用了20年的時(shí)間研究了丹麥天文學(xué)家第谷的行星觀測(cè)記錄，發(fā)現(xiàn)并發(fā)表了行星運(yùn)動(dòng)的三條規(guī)律—開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律（《必修1》P29）4、研究引力規(guī)律的先行者—伽利略、開(kāi)普勒、迪卡兒發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律不是牛頓一人的功勞。思考“行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的原因”是研究引力規(guī)律的出發(fā)點(diǎn)。對(duì)此問(wèn)題，伽利略、開(kāi)普勒和法國(guó)的數(shù)學(xué)家迪卡兒都提出過(guò)自己的解釋?zhuān)慌ｎD時(shí)代的科學(xué)家胡克、哈雷對(duì)這一問(wèn)題的認(rèn)識(shí)更進(jìn)一步。胡克等人認(rèn)為，行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)受到了太陽(yáng)對(duì)它的引力，并證明了如果行星的軌道是圓形的，它受引力的大小跟行星到太陽(yáng)距離的二次方成反比。13、判斷感應(yīng)電流方向的楞次定律—楞次物理學(xué)家楞次在分析了很多實(shí)驗(yàn)事實(shí)后總結(jié)出了判斷感應(yīng)電流方向的方法，并用一句話(huà)巧妙地對(duì)判斷方法進(jìn)行了概括性表達(dá)—楞次定律（1834年）關(guān)于波、相對(duì)論（《選修3-4》）1、單擺的周期公式—惠更斯荷蘭物理學(xué)家惠更斯研究發(fā)現(xiàn)，單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期T與擺長(zhǎng)l的二次方根成正比，與重力加速度的二次方根成反比，而與振幅、擺球的質(zhì)量無(wú)關(guān)，并且確定了單擺的周期計(jì)算公式T=2π，惠更斯還利用單擺擺動(dòng)的等時(shí)性原理制成了擺鐘。2、揭示機(jī)械波的傳播規(guī)律的惠更斯原理—惠更斯（1690年）惠更斯提出：介質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn)，都可以看做發(fā)射子波的波源，其后的任意時(shí)刻，這些子波在波的前進(jìn)方向的包絡(luò)面就是新的波面。這就是常說(shuō)的惠更斯原理。利用惠更斯原理，不僅可以說(shuō)明為什么波在兩種介質(zhì)的界面會(huì)發(fā)生反射（折射），而且可以得到反射角（折射角）與入射角的關(guān)系。3、多普勒效應(yīng)—多普勒奧地利物理學(xué)家多普勒帶著女兒在鐵道旁散步時(shí)，發(fā)現(xiàn)鳴著笛的火車(chē)從身邊經(jīng)過(guò)時(shí)，笛音的音調(diào)會(huì)由高變低。他經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究，發(fā)現(xiàn)波源與觀察者相互靠近或遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的頻率會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫多普勒現(xiàn)象。不僅是機(jī)械波，電磁波、光波等也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。4、光的折射定律的發(fā)現(xiàn)—斯涅爾荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅爾在分析了大量關(guān)于關(guān)于光折射中入射角、折射角的數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)：折射角的正弦和入射角的正弦成正比。這就是光的折射定律。5、光的干涉現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)—托馬斯.楊（1801年）1801年英國(guó)物理學(xué)家托馬斯.楊，首先在實(shí)驗(yàn)室成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象。托馬斯.楊起初實(shí)驗(yàn)是讓單色光通過(guò)“雙孔”，后來(lái)發(fā)現(xiàn)將“雙孔”換成雙縫后干涉圖樣更加顯亮，更加清晰。光的干涉現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，證明了光是一種波。為光的波動(dòng)說(shuō)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。6、有意思的泊松亮斑—泊松1818年，法國(guó)的巴黎科學(xué)院為鼓勵(lì)對(duì)衍射問(wèn)題的研究，懸賞征集這方面的論文。一位年輕的物理學(xué)家菲涅耳按照波動(dòng)說(shuō)深入研究了光的衍射，在論文中提出了嚴(yán)密地解決衍射問(wèn)題的數(shù)學(xué)方法。當(dāng)時(shí)的另一位法國(guó)科學(xué)家泊松是光波動(dòng)說(shuō)的反對(duì)者，他按照菲涅的理論計(jì)算了光在圓盤(pán)后的影的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)對(duì)于一定的波長(zhǎng)、在適當(dāng)?shù)木嚯x上，影的中心會(huì)出現(xiàn)一個(gè)亮斑！泊松認(rèn)為在是非?；闹嚳尚Φ?，他認(rèn)為這樣就駁倒了駁倒說(shuō)。但是，就在競(jìng)賽的關(guān)鍵時(shí)刻，評(píng)委阿拉果在實(shí)驗(yàn)室中觀察到了這個(gè)亮斑。人們?yōu)榱思o(jì)念這件有意義的事件，把這個(gè)亮斑稱(chēng)為泊松亮斑。泊松的計(jì)算結(jié)果不僅沒(méi)有駁倒波動(dòng)說(shuō)，反而是支持了波動(dòng)說(shuō)。7、電磁場(chǎng)理論的建立和電磁波的預(yù)言—麥克斯韋英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋系統(tǒng)地總結(jié)了庫(kù)侖、安培、奧斯特、法拉第、和亨利對(duì)電磁規(guī)律的研究成果，通過(guò)自己創(chuàng)造性的工作，建立了完整的電磁場(chǎng)理論麥克斯韋根據(jù)自己的理論，做出了一個(gè)偉大的預(yù)言：空間可能存在電磁波。麥克斯韋電磁場(chǎng)理論的意義足以可以跟牛頓力學(xué)系統(tǒng)相媲美。他不僅預(yù)言了電磁波的存在，而且揭示了電、磁、光現(xiàn)象在本質(zhì)上的統(tǒng)一性，是物理學(xué)發(fā)展史中一個(gè)劃時(shí)代的里程碑。8、電磁波的見(jiàn)證者—赫茲麥克斯韋早年英逝，他沒(méi)有看到科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)自己的電磁理論的證明。德國(guó)科學(xué)家赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)在人類(lèi)歷史上首先撲捉到了電磁波，用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在，把天才的預(yù)言變成世人公認(rèn)的真理。9、天才科學(xué)家的相對(duì)論—愛(ài)因斯坦相對(duì)論的多數(shù)結(jié)論都涉及光速或涉及物理高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。1905年，愛(ài)因斯坦提出了狹義相對(duì)論，有兩條基本原理：①相對(duì)性原理——不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的；②光速不變?cè)怼煌膽T性參考系中，光在真空中的速度一定是c不變。得出有結(jié)論：長(zhǎng)度變短、時(shí)鐘變慢、質(zhì)量變大、質(zhì)量和能量正比關(guān)系等。廣義相對(duì)論更加深?yuàn)W，主要結(jié)論有：物質(zhì)的引力使光線(xiàn)彎曲、引力場(chǎng)的存在使得空間不同位置的時(shí)間進(jìn)程出現(xiàn)差異等。愛(ài)因斯坦相對(duì)論的提出，使物理學(xué)來(lái)到了一個(gè)前所未有的廣闊天地。相對(duì)論的很多結(jié)論已經(jīng)為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。著名科學(xué)家及其主要貢獻(xiàn)科學(xué)家國(guó)籍主要成就思想與方法伽利略意大利1.給出勻變速運(yùn)動(dòng)定義，導(dǎo)出并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了位移與時(shí)間平方成正比。首先建立了許多描述運(yùn)動(dòng)的基本概念，如：平均速度、瞬時(shí)速度、加速度等2.理論論證并實(shí)驗(yàn)證明了重物體和輕物體下落速率相同。3.通過(guò)理想實(shí)驗(yàn)證明：在水平面上運(yùn)動(dòng)的物體，若無(wú)摩擦，將以此速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)。4.創(chuàng)立科學(xué)思想方法開(kāi)創(chuàng)理想實(shí)驗(yàn)思想開(kāi)普勒丹麥發(fā)現(xiàn)開(kāi)普勒三定律牛頓英國(guó)1.1683年，提出牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律。2.1687年發(fā)表萬(wàn)有引力定律?？ㄎ牡显S英國(guó)利用扭秤裝置比較準(zhǔn)確地測(cè)出了萬(wàn)有引力常量放大思想胡克英國(guó)發(fā)現(xiàn)了胡克定律。富蘭克林美國(guó)首次命名了正、負(fù)電荷；1752年通過(guò)風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證閃電是放電的一種形式，并發(fā)明了避雷針。庫(kù)侖法國(guó)1.785年利用扭秤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)庫(kù)侖定律2.提出了滑動(dòng)摩擦力的著名公式放大思想歐姆德國(guó)1.在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上引入電流強(qiáng)度、電動(dòng)勢(shì)、電阻等概念。2.1826年通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出歐姆定律。焦耳英國(guó)1.測(cè)定了熱功當(dāng)量。2.1841-1842年間，焦耳和楞次各自獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了焦耳定律。法拉第英國(guó)1.1837年引入電場(chǎng)概念，并提出用電場(chǎng)線(xiàn)、磁場(chǎng)線(xiàn)表示電場(chǎng)和磁場(chǎng)。2.1831年，發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象（由磁場(chǎng)產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律）。3.親手制出第一臺(tái)發(fā)電機(jī)。安培法國(guó)1.發(fā)現(xiàn)兩根平行導(dǎo)線(xiàn)的相互作用規(guī)律。2.總結(jié)出安培定則和左手定則。3.提出了安培分子電流假說(shuō)。洛倫茲荷蘭提出運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生磁場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有洛倫茲力的作用。并提出計(jì)算洛倫茲力的公式勞倫茲美國(guó)發(fā)明了回旋加速器（產(chǎn)生高能粒子）。楞次俄國(guó)1834年發(fā)表楞次定律（確定感應(yīng)電流方向）。亨利美國(guó)1835年發(fā)現(xiàn)自感現(xiàn)象。密立根美國(guó)1913年通過(guò)帶電粒子在豎直電場(chǎng)中的平衡精確地測(cè)定了元電荷的電荷量。平衡思想惠更斯荷蘭1.確定單擺周期公式，發(fā)現(xiàn)秒擺。2.提出機(jī)械波波動(dòng)規(guī)律即惠更斯原理。多普勒奧地利發(fā)現(xiàn)多普勒效應(yīng)（近增，離減）。麥克斯韋英國(guó)1864年發(fā)表麥克斯韋方程組，預(yù)言電磁波的存在，指出電磁波是橫波、光是一種電磁波。赫茲德國(guó)1887年用實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波的存在，并測(cè)定電磁波的傳播速度等于光速。普朗克德國(guó)為解釋黑體輻射規(guī)律提出能量子概念。愛(ài)因斯坦美國(guó)籍提出光子理論、光電效應(yīng)方程、質(zhì)能方程，建立狹義1905和廣義相對(duì)論?？灯疹D美國(guó)1922年在研究石墨中電子對(duì)X射線(xiàn)的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)康普頓效應(yīng)（證明光的粒子性，同時(shí)說(shuō)明動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律同時(shí)適合于微觀粒子）。玻爾丹麥1913年提出玻爾原子模型，最早得出氫原子能級(jí)表達(dá)式，成功解釋和預(yù)言了氫原子的輻射電磁波譜。德布羅意法國(guó)1924年提出物質(zhì)波模型（任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體都有一種波與之對(duì)應(yīng)）。斯涅耳荷蘭發(fā)現(xiàn)折射定律。托馬斯?楊英國(guó)解決相干光源問(wèn)題。于1801年成功觀察楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。泊松、菲涅爾法國(guó)1818年