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；伽利略理想實驗指出：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；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)地研究了拋體運動.牛頓英國以牛頓三大運動定律為基礎(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驗測定了元電荷的數(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)箏實驗驗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.歐姆德國通過實驗得出歐姆定律.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).洛倫茲荷蘭提出運動電荷產(chǎn)生了磁場和磁場對運動電荷有作用力（洛倫茲力）的觀點.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”實驗時，制造出人類歷史上第一臺最原始的電動機；1831年發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，使人類的文明跨進了電氣化時代.亨利美國最大的貝獻是在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）.普里克德國發(fā)現(xiàn)了陰極射線.盧瑟福英國實行了a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-i5m；用a粒子轟出氮核，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（該實驗發(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)變的實驗），由此人們理解到原子核的組成.居里夫人法國發(fā)現(xiàn)了放射性更強的釙和鐳.2.重要物理思想、方法（1）理想模型法：為了便于實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、點電荷、理想變壓器等）、條件模型（如光滑表面、輕桿、輕繩、勻強電場、勻強磁場等）和過程模型（在空氣中自由下落的物體、拋體運動、勻速直線運動、勻速圓周運動、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）理想實驗法：也叫做實驗推理法，就是在物理實驗的基礎(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驗法，這也是一種常用的科學(xué)方法.如伽利略斜面實驗、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)律放大后再實行觀察和測量，這種方法稱為放大法，常見的方式有機械放大、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)論必須由實驗來檢驗，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，與重力做功實行類比；理解電流時，用水流實行類比；識電壓時，用水壓實行類比.考前必做題在“探究彈性勢能的表達(dá)式”的實驗中，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)勻變速運動位移公式時，把整個運動過程劃分成很多小段，每一小段近似看做勻速直線運動，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，用點來代替物體，即質(zhì)點自然界的電、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.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電荷來代替實際帶電體是采用了理想模型的方法在驗證力的平行四邊形定則的實驗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，下列說法中準(zhǔn)確的是()伽利略根據(jù)小球在斜面上運動的實驗和理想實驗，得出了慣性定律法拉第經(jīng)過十年的艱苦努力，最早通過實驗研究總結(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)計并實行了著名的靜電扭秤實驗，測出了靜電力常量伽利略在著名的斜面實驗中，讓小球分別沿傾角不同，阻力很小的斜面從靜止開始滾下，他通過實驗觀察和邏輯推理，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”的實驗中，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)勻變速運動位移公式時，把整個運動過程劃分成很多小段，每一小段近似看做勻速直線運動，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，用點來代替物體，即質(zhì)點解析A項中是極限法；B項中是控制變量法；C項中是微元法；D項中是模型法，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.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電荷來代替實際帶電體是采用了理想模型的方法在驗證力的平行四邊形定則的實驗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A準(zhǔn)確.法拉第提出了用電場線描述電場的方法，選項B錯誤．用點電荷來代替實際帶電體是采用了理想模型的方法，選項C準(zhǔn)確.在驗證力的平行四邊形定則的實驗中使用了等效替代的方法，選項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，下列說法中正確的是()伽利略根據(jù)小球在斜面上運動的實驗和理想實驗，得出了慣性定律法拉第經(jīng)過十年的艱苦努力，最早通過實驗研究總結(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)計并進行了著名的靜電扭秤實驗，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、韋伯在對理論和實驗資料進行嚴(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)計并進行了著名的靜電扭秤實驗，測出了靜電力常量，D正確.答案D伽利略在著名的斜面實驗中，讓小球分別沿傾角不同，阻力很小的斜面從靜止開始滾下，他通過實驗觀察和邏輯推理，得