專題23 物理學史與開放性問題（講義）-【教育機構專用】初三物理寒假講義

專題23物理學史與開放性問題（講義）一、知識梳理1.物理學家生平物理學家國籍主要生平伽利略意大利運用科學的推理，給出了勻變速運動的定義；推斷并檢驗得出，無論物體輕重如何，其自由下落的快慢是相同的；通過斜面實驗，推斷出物體如不受外力作用將維持勻速直線運動的結論。后由牛頓歸納成慣性定律。伽利略的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一。牛頓英國動力學的奠基人，他總結和發(fā)展了前人的發(fā)現(xiàn)，得出牛頓定律及萬有引力定律，奠定了以牛頓定律為基礎的經(jīng)典力學。牛頓是英國著名的物理學家。數(shù)學家和天文學家。焦耳英國測定了熱功當量J=4.2焦/卡，為能的轉化守恒定律的建立提供了堅實的基礎。研究電流通過導體時的發(fā)熱，得到了焦耳定律。伏特意大利伏特在青年時期就開始了電學實驗，他讀了許多書，他的好友加托尼送給他一些儀器，并在家里讓出了一間房子來支持他的研究。伏特對靜電的了解至少可以和當時最好的電學家媲美。不久他就開始應用他的理論制造各種有獨創(chuàng)性的儀器，用現(xiàn)代的話來講,要點在于他對電量、電量或張力(如他自己所命名的)、電容以及關系式Q=CV都有了明確的了解。庫侖法國巧妙的利用“庫侖扭秤”研究電荷之間的作用，發(fā)現(xiàn)了“庫侖定律”歐姆德國在實驗研究的基礎上，歐姆把電流與水流等比較，從而引入了電流強度、電動勢、電阻等概念，并確定了它們的關系奧斯特丹麥通過試驗發(fā)現(xiàn)了電流能產(chǎn)生磁場安培法國提出了著名的分子電流假說法拉第英國發(fā)現(xiàn)了電磁感應，親手制成了世界上第一臺發(fā)電機，提出了電磁場及磁感線、電場線的概念。阿基米德古希臘偉大的古希臘哲學家、百科式科學家、數(shù)學家、物理學家、力學家，靜態(tài)力學和流體靜力學的奠基人，并且享有“力學之父”的美稱，阿基米德和高斯、牛頓并列為世界三大數(shù)學家。阿基米德曾說過：“給我一個支點，我就能撬起整個地球。”阿基米德確立了靜力學和流體靜力學的基本原理。給出許多求幾何圖形重心，包括由一拋物線和其網(wǎng)平行弦線所圍成圖形的重心的方法。阿基米德證明物體在液體中所受浮力等于它所排開液體的重量，這一結果后被稱為阿基米德原理。瓦特英國英國發(fā)明家、企業(yè)家，第一次工業(yè)革命的重要人物，月亮學社成員，與著名制造商馬修·博爾頓合作生產(chǎn)。1776年制造出第一臺有實用價值的蒸汽機。以后又經(jīng)過一系列重大改進，使之成為"萬能的原動機"，在工業(yè)上得到廣泛應用。他開辟了人類利用能源新時代，使人類進入"蒸汽時代"。后人為了紀念這位偉大的發(fā)明家，把功率的單位定為"瓦特"(簡稱"瓦"，符號W)。帕斯卡法國法國數(shù)學家、物理學家、哲學家、散文家。16歲時發(fā)現(xiàn)著名的帕斯卡六邊形定理：內接一個二次曲線的六邊形的三雙對邊的交點共現(xiàn)。據(jù)說他后來由此推出400多條推論。17歲時寫成《圓錐曲線論》(1640)，是研究德札爾格射影幾何工作心得的論文，包括上述定理托里拆利意大利意大利物理學家、數(shù)學家。托里拆利是伽利略的學生和晚年的助手(1641~1642)，1642年繼承伽利略任佛羅倫薩學院數(shù)學教授。1644年，托里拆利和伽利略的另一位學生維維安尼在一起進行實驗研究，他們用汞代替水進行實驗，認為比水重14倍的汞大約只能升起水柱的1/14。將玻璃管裝滿汞后倒置于盛汞容器中，玻璃管上端就獲得"托里拆利真空"。與此管對比的還有另一個上面帶圓玻璃泡的玻璃管，托里拆利原來猜想容積大的真空應有較大的"真空阻力"，但兩管的水銀柱卻等高攝爾修斯瑞典瑞典物理學家、天文學家，瑞典科學院院士。攝氏溫度：攝氏溫標是在1742年首先提出的一種經(jīng)驗溫標，過去曾廣泛使用過。攝氏溫標以水沸點(標準大氣壓下水和水蒸氣之間的平衡溫度)為100度和冰點(標準大氣壓下冰和被空氣飽和的水之間的平衡溫度)為零度作為溫標的兩個固定點。2.歷史上物理學家的主要貢獻歷史上物理學家主要貢獻國別伽利略運動物體不受外力恒速前進意大利笛卡爾運動物體不受外力不僅速度大小不變，而且運動方向也不變法國牛頓牛頓第一定律（又叫慣性定律）、萬有引力定律、光的色散英國奧托·格里克馬德堡半球實驗，有力證明了大氣壓的存在德國托里拆利托里拆利實驗，首先測出大氣壓的值意大利歐姆首先通過實驗得到電流跟電壓、電阻定量關系（即歐姆定律）；德國焦耳最先確定電流的熱量跟電流、電阻和通電時間的關系（即焦耳定律）英國奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁場（即電流的磁效應）丹麥法拉第電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)（根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，后來發(fā)明了電動機，是人類大規(guī)模用電成為可能，開辟了電氣化時代）英國阿基米德阿基米德原理（F浮=G排）、杠桿平衡條件（又叫杠桿原理）希臘安培判定通電螺線管的極性跟電流方向關系的法則（即安培定則）法國湯姆生電子的發(fā)現(xiàn)英國愛迪生白熾燈泡的發(fā)明美國墨翟小孔成像中國瑞利氬氣的發(fā)現(xiàn)，1894年（與化學家拉姆塞合作）英國昂尼斯超導現(xiàn)象（零電阻效應）的發(fā)現(xiàn)荷蘭貝爾早期電話的發(fā)明美國莫爾斯電報機的發(fā)明美國麥克斯韋預言了電磁波的存在，建立了電磁場理論英國赫茲用實驗證實了電磁波的存在德國愛因斯坦提出了真空中的光速是物體運動的極限速度理論德國沈括磁偏角的發(fā)現(xiàn)中國3.用科學家名字命名的物理量單位物理量單位物理量單位電量庫侖電流安培電壓伏特電阻歐姆電功率瓦特電能焦耳力牛頓壓強帕斯卡功焦耳功率瓦特能焦耳攝氏溫度攝氏度頻率赫茲熱力學溫度開爾文4.物理規(guī)律物理規(guī)律名稱物理規(guī)律內容物理學家牛頓第一定律任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態(tài)，直到外力迫使它改變運動狀態(tài)為止牛頓歐姆定律一段導體中的電流與這段導體兩端的電壓成正比，與這段導體的電阻成反比；公式是：歐姆阿基米德原理浸在液體里的物體受到液體豎直向上的浮力，浮力的大小等于物體排開液體受到的重力；公式是：F浮=G排阿基米德焦耳定律通電導體放出的熱量與通過導體的電流的平方、導體電阻、通電時間成正比；公式是：焦耳二、重點與難點★重點一：開放性問題近年來，中考物理試題中開放性試題越來越多出現(xiàn)在中考試卷中。開放性試題取材于實際生活，側重考查考生應用物理知識解決生活實際問題的能力。開放性試題為學生提供了廣闊的思維空間，更有利于培養(yǎng)和考察學生的創(chuàng)新能力，全面提高綜合素質，對學習具有良好的導向性。開放性試題能全面考查學生的能力，考查學生的發(fā)散思維能力、分析能力以及綜合運用知識的解題能力，同時又考查了學生實驗操作能力和語言表達能力。然而學生往往對開放性試題的感覺是：情景新、題目活，不知從何入手，怎樣回答才是比較理想的解答？針對開放性題型所呈現(xiàn)各種不同的形式，如何發(fā)揮想像，活躍思維，充分展現(xiàn)自己創(chuàng)造性才能，就必須要掌握一定的解題技巧。三、考查方向1.物理學史問題典例一：（2020·江蘇泰州）下列關于科學家與其貢獻對應關系正確的是（）。A.牛頓——發(fā)現(xiàn)杠桿原理；B.奧斯特——發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象；C.安培——發(fā)現(xiàn)電流與電壓、電阻的關系；D.托里拆利——最早測出大氣壓值【答案】D。【解析】A．阿基米德發(fā)現(xiàn)了杠桿的原理，故A錯誤；B．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系，故B錯誤；C．歐姆首先總結了電路中電流與電壓和電阻的關系，發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，故C錯誤；D．在歷史上最早測出大氣壓強值的科學家是托里拆利，后來這個著名的實驗便以他的名字命名，叫做托里拆利實驗，故D正確。故選D。典例二：（2020·四川樂山）下列說法中正確的是（）。A.焦耳用實驗確定了電流產(chǎn)生的熱量跟電流、電阻和通電時間的定量關系；B.帕斯卡首先用實驗的方法測出了大氣壓強的數(shù)值；C.法拉第首先發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應；D.牛頓第一定律是直接由實驗得出的【答案】A?！窘馕觥緼．焦耳用實驗確定了電流產(chǎn)生的熱量與電流的平方、電阻、通電時間成正比，故A正確；B．帕斯卡是做了一個“裂桶實驗”，最先用實驗測出大氣壓的托里拆利，故B錯誤；C．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應，電流磁效應是奧斯特發(fā)現(xiàn)的，故C錯誤；D．牛頓第一定律是由實驗現(xiàn)象進一步推理而得出的，故D錯誤。故選A。典例三：（2020·涼山）下列科學家與其研究成果對應正確的是（）。A．托里拆利﹣﹣最早證明大氣壓的存在；B．奧斯特﹣﹣發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象；C．法拉第﹣﹣最早發(fā)現(xiàn)電流的磁效應；D．沈括﹣﹣最早發(fā)現(xiàn)磁偏角【答案】D?！窘馕觥緼、最早測量大氣壓的值的科學家是托里拆利，馬德堡半球實驗最早證明大氣壓的存在，故A錯誤；B、丹麥物理學家奧斯特，通過實驗證明了通電導線周圍存在著磁場，故B錯誤；C、英國物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，故C錯誤；D、沈括最早發(fā)現(xiàn)磁偏角，地磁的南極在地理的北極附近，地磁的北極在地理的南極附近，故D正確。故選：D。典例四：（2020·襄陽）地理的兩極和地磁的兩極并不重合，最早記述這一現(xiàn)象的人是（）。A.沈括B.牛頓C.奧斯特D.法拉第【答案】A?！窘馕觥可蚶òl(fā)現(xiàn)了地理的兩極和地磁的兩極并不重合；牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力現(xiàn)象；奧斯特發(fā)現(xiàn)了通電導線周圍存在磁場；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象。故選A。典例五：（2020·重慶）被譽為“經(jīng)典力心力學奠基人”的物理學家

總結出:一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)。為紀念他對物理學的貢獻，物理學中用他的名字作為（填物理量名稱)的單位?！敬鸢浮颗ｎD；力。2.開放性問題典例六：（2020·重慶B）2020年6月23日，我國成功將北斗導航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星送入預定軌道，標志著北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)星座部署全面完成。發(fā)射前，搭載著衛(wèi)星的火箭嬴立在發(fā)射平臺上。給火箭加注低溫燃料過程中，火箭周圍冒出縷縷“白氣”；點火后，火箭尾部噴出熊熊火焰(如圖)，搭載著衛(wèi)星騰空而起；在加速飛向太空的過程中，地面遙測站與火箭和衛(wèi)星不停地進行著信息交換；衛(wèi)星和第三級火箭脫離后，火箭上的攝像頭監(jiān)控到衛(wèi)星緩緩離去，衛(wèi)星上的太陽能電池帆板緩級打開，能給衛(wèi)星提供工作需要的電能。請找出一個與上述情景相關的物理信息，并指出對應的物理知識，不得與示例重復。示例：物理信息：火箭搭載著衛(wèi)星騰空而起；物理知識：以地面為參照物，火箭和衛(wèi)星是運動的。物理信息：_________________________；物理知識：_________________________?！敬鸢浮浚?）見詳解；（2）見詳解。【解析】給火箭加注低溫燃料過程中，火箭周圍冒出縷縷“白氣”。“白氣”是液化形成的。典例七：（2020·貴州黔東南）2020年初新冠肺炎開始在全球蔓延。為了阻止新冠肺炎的蔓延，戴口罩、隔離、噴灑消毒液，都能有效的阻止其蔓延。3月16日九年級同學戴上口罩返校開學。當同學們進入教室，聞到了濃濃消毒液的氣味，戴眼鏡的同學的鏡片上有了霧氣。有的同學在手上、文具上噴灑酒精消毒，發(fā)現(xiàn)不一會酒精干了。手上噴灑酒精后有一點涼涼的感覺……。請你根據(jù)上面的描述和所學物理知識提出兩個相關問題并回答。示例：問題：鏡片上的霧氣是怎樣形成的？回答：呼出的水蒸氣液化形成的。(1)問題：________；回答：________；(2)問題：________；回答：________?！敬鸢浮浚?）為什么在手上、文具上噴灑酒精消毒，發(fā)現(xiàn)不一會兒酒精干了？（2）因為酒精汽化了。（3）噴灑消毒液后，能聞到濃濃消毒液的氣味？（4）因為消毒液發(fā)生了擴散【解析】有的同學在手上、文具上噴灑酒精消毒，發(fā)現(xiàn)不一會酒精干了，是因為酒精汽化成酒精蒸氣散發(fā)到空氣中了。噴灑消毒液后，能聞到濃濃消毒液的氣味，是因為酒精分子在永不停息地做無規(guī)則運動，即發(fā)生了擴散現(xiàn)象。典例八：（2020·重慶）2020年6月23日9時43分指揮員-聲令下，長征三號運載火箭噴出猛烈的火焰，在一團“白氣”中拔地而起，加速直刺蒼穹(圖10)。達到預定速度和高度后，無動力滑行到赤道上空,火箭再次點火修正方向,滿足星箭分離的條件。在火箭所帶攝像頭的注目下，衛(wèi)星漸漸離開火箭，順利展開太陽帆板.緩緩"邁向”太空。隨著最后一個衛(wèi)星成功組網(wǎng)，北斗全球導航系統(tǒng)搭建完成，此國之重器彰顯出我國的大國擔當和作為!請結合上述情景，找出一個相關的物理信息，并指出其對應的物理知識，不得與示例重復。示例:物理信息:太陽帆板;物理知識:太陽能轉化為電能。作答:物理信息:.物理知識:.【答案】物理信息：加速直刺蒼穹。物理知識：①機械能增加（動能增加，重力勢能增加）②化學能轉化為機械能。典例九：（2020·貴州黔西南）閱讀下面的短文：二氧化碳氣體若被加壓、降溫到一定程度，就會形成白色的、像雪一樣的固體。這種固體在常溫下不經(jīng)熔化就會直接變成氣體，所以叫干冰。干冰具有很好的致冷作用，可用于人工降雨。這是由于干冰在常溫下會迅速變?yōu)闅怏w，吸收熱量，促使水蒸氣遇冷凝結成水滴或小冰晶，從而達到降雨的條件。仿照示例，指出短文中包含的任意兩種物態(tài)變化（示例除外），并說明是吸熱還是放熱?！臼纠慷趸細怏w凝華，放熱。(1)_____________________________________________；(2)_____________________________________________?！敬鸢浮浚?）水蒸氣凝華、放熱；（2）水蒸氣液化、放熱?！窘馕觥?1)水蒸氣遇冷凝結成小冰晶，這氣態(tài)直接變成固態(tài)，是凝華現(xiàn)象，凝華要放熱。(2)水蒸氣遇冷凝結成水滴，這是氣態(tài)變成液態(tài)，是液化現(xiàn)象，液化要放熱。典例十：（2020·山東濟寧）結合圖中的實驗情景，按要求回答下列問題(1)圖甲：空易拉罐浸入水中越深，排開的水越多，手施加的壓力越大，這表明：易拉罐所受浮力的大小與______有關；(2)圖乙：滾擺在上、下運動的過程中，其______能與______能相互轉化；(3)圖丙：向一杯清水中滴入一滴藍墨水，很快會把整杯清水染成藍色，這一現(xiàn)象表明______；(4)圖?。河么藢嶒炑b置可研究電阻與導體______的關系?！敬鸢浮浚?）排開液體體積；（2）動；（3）重力勢；（4）分子在不停地做無規(guī)則運動；（5）長度?！窘馕觥扛×Φ拇笮∨c排開液體體積有關，空易拉罐浸入水中越深，排開的水越多，手施加的壓力越大，浮力越大。滾擺自上向下運動的過程中重力勢能轉換成動能，滾擺自下向上運動的過程中動能轉換成重力勢能。將一滴藍墨水滴入一杯水中，過一會兒會發(fā)現(xiàn)整杯水都變藍了，這是墨水分子在水中發(fā)生了擴散現(xiàn)象，擴散現(xiàn)象表明分子在不停地做無規(guī)則運動。此實驗裝置中，有兩根長度不同的同種導體，因此用此實驗裝置可研究電阻與導體長度的關系。典例十一：（2020?岳陽）圖甲為生活中常見的電熨斗，圖乙為其結構圖。圖乙中的雙金屬片是把長和寬都相同的銅片和鐵片緊密鉚合在一起做成的。常溫時圖中的兩觸點相接觸，受熱時由于銅片膨脹比鐵片明顯，雙金屬片會向（選填“銅片”或“鐵片”）一側彎曲，且彎曲程度隨溫度的升高而增大。當金屬底板的溫度達到設定的溫度時，由于雙金屬片的彎曲而使圖中的兩觸點分離，切斷工作電路。用該熨斗熨燙絲質衣物時，需將設定的溫度調低，調溫旋鈕上的升降螺絲應（選填“向上”或“向下”）調節(jié)?！敬鸢浮胯F片、向上?！窘馕?/p>