大學(xué)物理學(xué)史,物理學(xué)史

1、 大學(xué)物理學(xué) 1、 簡述墨家在光學(xué)上的研究成就。墨子是第一個(gè)進(jìn)行光學(xué)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)幾何光學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)研究的科學(xué)家。墨子細(xì)致地觀察了運(yùn)動(dòng)物體影像的變化規(guī)律，提出了“景不徙”的命題。墨子指出，光源如果不是點(diǎn)光源，由于從各點(diǎn)發(fā)射的光線產(chǎn)生重復(fù)照射，物體就會(huì)產(chǎn)生本影和副影；如果光源是點(diǎn)光源，則只有本影出現(xiàn)。墨子明確指出，光是直線傳播的，物體通過小孔所形成的像是倒像。墨經(jīng)中論述了光的反射，包括平面鏡、凹面鏡、凸面鏡的反射情況。2、 阿基米德對(duì)物理學(xué)的貢獻(xiàn)有哪些？力學(xué)： 1系統(tǒng)總結(jié)并嚴(yán)格證明了杠桿定律，為靜力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。此外，阿基米德利用這一原理設(shè)計(jì)制造了許多機(jī)械。2、他在研究浮體的過程中發(fā)現(xiàn)了浮力定律，也就

2、是有名的阿基米德定律。天文學(xué)：1、他發(fā)明了用水利推動(dòng)的星球儀，并用它模擬太陽、行星和月亮的運(yùn)行及表演日食和月食現(xiàn)象；2、他認(rèn)為地球是圓球狀的，并圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)，這一觀點(diǎn)比哥白尼的“日心地動(dòng)說”要早一千八百年。限于當(dāng)時(shí)的條件，他并沒有就這個(gè)問題做深入系統(tǒng)的研究。3、 伽利略的科學(xué)研究方法有何特點(diǎn)？1.把實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)結(jié)合起來，既注意邏輯推理，又依靠實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，構(gòu)成了一套完整的科學(xué)研究方法。（2）有意識(shí)地在實(shí)驗(yàn)中拋開一些次要因素，創(chuàng)造理想化的物理?xiàng)l件。既要力求使實(shí)驗(yàn)條件盡可能符合數(shù)學(xué)要求，以便獲得超越這一實(shí)驗(yàn)本身的特殊條件的認(rèn)識(shí)，又要設(shè)法改變實(shí)驗(yàn)測量的條件，使之易于測量。（3）用實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證理論。伽利略認(rèn)

3、為科學(xué)實(shí)驗(yàn)是為了證明理論概念（或觀察規(guī)律）而去做的，不應(yīng)該是盲目的、無計(jì)劃的，而理論（數(shù)學(xué)）又必須服從實(shí)驗(yàn)判決。（4）把實(shí)驗(yàn)與理論聯(lián)系起來。4、說明牛頓三定律基本思想的歷史淵源。（第三章）牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)及總結(jié) 300多年前，伽利略對(duì)類似的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析，認(rèn)識(shí)到：運(yùn)動(dòng)物體受到的阻力越小，他的運(yùn)動(dòng)速度減小得就越慢，他運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就越長。他還進(jìn)一步通過進(jìn)一步推理得出，在理想情況下，如果水平表面絕對(duì)光滑，物體受到的阻力為零，它的速度講不會(huì)減慢，這是將以恒定不變的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。伽利略曾經(jīng)專研過這個(gè)問題，牛頓曾經(jīng)說過：“我是站在巨人的肩膀上才成功的?！边@句話就是針對(duì)伽利略的。所以牛頓概括了前人的研究

4、結(jié)果，總結(jié)出了著名的牛頓第一定律。5、說明能量守恒原理建立的科學(xué)淵源。（第四章） 一、定律誕生的前提條件：1、認(rèn)識(shí)熱的本質(zhì)，倫福德和戴維的實(shí)驗(yàn)為熱的運(yùn)動(dòng)說提供了有力的支持，成了建立能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的前奏。19世紀(jì)40年代以前，自然科學(xué)的發(fā)展為能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的建立奠定了基礎(chǔ)：2、力學(xué)方面，早已發(fā)現(xiàn)了機(jī)械運(yùn)動(dòng)在一定條件下的不滅性（動(dòng)量守恒、“活力”守恒）3、發(fā)現(xiàn)了各種“自然力”相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象4、永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)的歷史教訓(xùn)，從反面提供了能量守恒的例證；5、建立了能量的初步概念；6、在一些特殊情況下接觸到能量守恒與轉(zhuǎn)化定律，如楞次定律、赫斯定律7、蒸汽機(jī)的發(fā)明與不斷改進(jìn)。二、邁爾的貢獻(xiàn)1842年

5、發(fā)表了題為熱的力學(xué)的幾點(diǎn)說明的論文，敘述了普遍的“力”（即能）的轉(zhuǎn)化與守恒的概念，所以一般都承認(rèn)邁爾是建立熱力學(xué)第一定律（即能量守恒定律）的第一人。三、焦耳對(duì)熱功當(dāng)量的測定焦耳對(duì)電和磁的研究很感興趣。他通過測定熱功當(dāng)量為建立能量守恒定律提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 焦耳通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：熱功當(dāng)量是一個(gè)普適常量，與作功的方式無關(guān)。他證實(shí)了自然界的能量是等量轉(zhuǎn)換的，是不會(huì)被總可以在某些地方得到相當(dāng)?shù)哪芰?。焦耳的?shí)驗(yàn)工作為熱力學(xué)第一定律的建立奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，由此能量守恒定律牢固地確立起來。 四、亥姆霍茲的工作從多方面論證能量守恒和轉(zhuǎn)化定律的人是德國的海曼.亥姆霍茲。1847年，26歲的亥姆霍茲寫了一篇重要的論文

6、力的守恒這篇論文在熱力學(xué)的發(fā)展中占有重要的地位。6、確立能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的三位科學(xué)家是誰？分述他們的貢獻(xiàn)。羅伯特邁爾 海爾曼亥姆霍茲 焦耳羅伯特邁爾 ：1842年撰文論無機(jī)界的力，1845年撰文與有機(jī)運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系的新陳代謝。邁爾是將熱學(xué)觀點(diǎn)用于有機(jī)世界研究的第一人。海爾曼亥姆霍茲：1847年，提出了能量守恒和轉(zhuǎn)化定律。1855年最早測量了神經(jīng)脈動(dòng)速率，把物理方法應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)的研究，著有生物光學(xué)手冊(cè)、音樂理論的生理基礎(chǔ)、論力的守恒等書。培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀人才。赫茲、普朗克等人都是他的學(xué)生。焦耳：1843年，寫了兩篇關(guān)鍵性論文論磁電的熱效應(yīng)和熱的機(jī)械值和論水電解時(shí)產(chǎn)生的熱。1849年發(fā)表論熱功當(dāng)量

7、。1878年發(fā)表熱功當(dāng)量的新測定，最后得到的數(shù)值為423.85千克·米/千卡。7、簡述17世紀(jì)幾何光學(xué)的主要成就。61608年，李普塞制造了第一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡。 1610年，伽利略改進(jìn)了望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了土星光環(huán)。8、簡述19世紀(jì)對(duì)太陽光譜研究的主要進(jìn)展。1800年，英國天文學(xué)家赫謝爾測量了太陽光譜中各部分的熱效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)紅端輻射溫度較高。他注意到紅端以外的區(qū)域，也具有熱效應(yīng)，從而發(fā)現(xiàn)了紅外線。1801年，德國科學(xué)家里特(Ritter)發(fā)現(xiàn)在光譜紫色的外側(cè)仍能使氯化銀變黑，且比紫光的化學(xué)作用更強(qiáng)烈，從而發(fā)現(xiàn)了紫外線。1802年沃拉斯頓(Wollaston)觀察到太陽光譜的不連續(xù)性，發(fā)現(xiàn)中間有多條

8、黑線，但他誤認(rèn)為是顏色的分界線。1803年托馬斯楊的干涉實(shí)驗(yàn)提供了測量波長的方法.德國物理學(xué)家夫瑯和費(fèi)對(duì)太陽光譜進(jìn)行了深入研究，1814-1815年他向慕尼黑科學(xué)院展示了自己編繪的太陽光譜圖，內(nèi)有多條黑線，并對(duì)其中八根顯要的黑線標(biāo)以A、BH等字母(稱為夫瑯和費(fèi)線)。這些黑線后來成為比較不同玻璃材料色散率的標(biāo)準(zhǔn)，并為光譜精確測量提供了基礎(chǔ)。1821年-1822年期間，夫瑯和費(fèi)詳細(xì)地研究了衍射現(xiàn)象，在波動(dòng)說的基礎(chǔ)上導(dǎo)出了從衍射圖形求波長的關(guān)系式，確定了主要暗線的波長，如D=588.77m.9、靜電力作用的平方反比定律是如何建立的？5法國人庫侖（17361860）早年從事摩擦和扭轉(zhuǎn)的研究。1785年

9、他用自己制作的電扭秤測定了電荷之間的斥力。結(jié)論為：兩個(gè)帶同種類型電荷間的排斥力與兩球中心的距離的平方成反比。力學(xué)中的單擺實(shí)驗(yàn)給了他啟發(fā)，他采取測定振動(dòng)周期來確定力與距離的關(guān)系（P97頁），克服了困難，并得到同樣的結(jié)論。1785年庫侖在法國科學(xué)院發(fā)表了他的研究論文，指出了電荷之間的作用力與其距離平方成反比，而與它們所帶電荷量的乘積成正比的關(guān)系（庫侖定律）?？梢妿靵龅贸鲭娏﹄S距離變化的平方成反比定律的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)不是電扭秤實(shí)驗(yàn)，而是電擺實(shí)驗(yàn)。因?yàn)橥?hào)電荷的斥力早有普利斯特利的論斷。2第2 / 3頁10、麥克斯韋建立電磁場理論的基本思考線索是什么？18551856年，他發(fā)表了第一篇關(guān)于電磁理論的論文：論

10、法拉第的力線。在這篇論文中，采用數(shù)學(xué)推理和類比方法，用數(shù)學(xué)語言表述法拉第的力線概念。他用不可壓縮的流體的流線類比電場線，從而得到一個(gè)物理現(xiàn)象的幾何圖象。并對(duì)電磁感應(yīng)作出理論解釋，他的目標(biāo)是統(tǒng)一已知的電學(xué)和磁學(xué)定律。18611863年，他發(fā)表了論物理的力線的論文。這時(shí)他已突破了僅靠幾何上類比的方法，轉(zhuǎn)用模型來建立假說。他創(chuàng)造性地提出了兩個(gè)重要的假設(shè)：位移電流和渦旋電場。利用他構(gòu)造的電磁以太模型，不僅說明法拉第磁感應(yīng)的應(yīng)力性質(zhì)，還建立了主要電磁想象之間的聯(lián)系，預(yù)言了電磁波的存在。1865年，他發(fā)表了電磁場的動(dòng)力學(xué)理論的論文：全面論述了電磁場理論，提出了電磁場的普遍方程組，共20個(gè)方程，包含20個(gè)變

11、量，后經(jīng)赫茲和亥維賽的整理和約簡，就成了經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)主要基礎(chǔ)的麥克斯韋方程組。在這部著作中，他明確論述了光與電磁現(xiàn)象的同一性，奠定了光的電磁理論基礎(chǔ)。11、邁克耳遜-莫雷實(shí)驗(yàn)的目的是什么？為什么說這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果是經(jīng)典物理學(xué)晴空中的一朵“烏云”？目的：一是想驗(yàn)證以太的存在，二是想證實(shí)光速可以疊加，即光速不是恒定的。結(jié)果這兩個(gè)目的都沒達(dá)到，但從反面證實(shí)了以太的不存在和光速恒定。所以MM實(shí)驗(yàn)也被稱作是“最成功的失敗”。因?yàn)橐蕴@個(gè)概念作為絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的代表，是經(jīng)典物理學(xué)和經(jīng)典時(shí)空觀的基礎(chǔ)。而這根支撐著經(jīng)典物理學(xué)大廈的梁柱竟然被一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果而無情地否定，那馬上就意味著整個(gè)物理世界的轟然崩塌。愛爾蘭物理學(xué)家

12、費(fèi)茲杰惹和荷蘭物理學(xué)家洛倫茲分別獨(dú)立地提出了一種假說，認(rèn)為物體在運(yùn)動(dòng)的方向上會(huì)發(fā)生長度的收縮，從而使得以太的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度無法被測量到。這些假說雖然使得以太的概念得以繼續(xù)保留，但也已經(jīng)對(duì)它的意義提出了強(qiáng)烈的質(zhì)問，因?yàn)楹茈y想象，一個(gè)只具有理論意義的“假設(shè)物理量”究竟有多少存在的必要。12、19、20世紀(jì)之交物理學(xué)在實(shí)驗(yàn)上有哪些新發(fā)現(xiàn)？這些發(fā)現(xiàn)有什么重要意義？一 電子的發(fā)現(xiàn) 二 X射線的發(fā)現(xiàn) 三 天然放射性的發(fā)現(xiàn)意義：宣告了原子是可分的.為進(jìn)行電子和原子的研究開創(chuàng)了新的實(shí)驗(yàn)技術(shù).由于X射線與原子中內(nèi)層電子的躍遷有關(guān),這說明了物理學(xué)還存在亟待搜索的未知領(lǐng)域.X射線本身在醫(yī)療,研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)等方面都有很多的實(shí)用價(jià)值.貝克勒爾射線的發(fā)現(xiàn),是人類第一次發(fā)現(xiàn)某些元素自身也具有自發(fā)輻射現(xiàn)象,引起了人們對(duì)原子核問題的關(guān)注.貝克勒爾獲1903年諾貝爾獎(jiǎng).13、愛因斯坦創(chuàng)立狹義相對(duì)論的基本思考線索是什么？其思想的獨(dú)特性表現(xiàn)在哪些方面？ 愛因斯坦正是思考物體接近光速運(yùn)動(dòng)會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象，從而發(fā)現(xiàn)相對(duì)論，其線索是當(dāng)時(shí)無法解釋光的波動(dòng)性，和高速粒子運(yùn)動(dòng)規(guī)律是洛倫茲公式，而非牛頓公式。其獨(dú)特性表現(xiàn)在顛覆傳統(tǒng)定義，修改時(shí)間(鐘慢)和距離(尺縮)，以保證假設(shè)光速不變的條件成立。14、簡要說明狹義相對(duì)論取得的主要成就。相對(duì)論的建立從根本上改變了物理學(xué)的面貌。它否定了經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)