物理学史和物理思想方法.doc

　物理学史和物理思想方法　要点提炼1．高中物理的重要物理学史科学家国籍主要贡献伽利略意大利①1638年，论证较重物体不会比较轻物体下落得快；②伽利略理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；③伽利略在教堂做礼拜时发现摆的等时性，惠更斯根据这个原理制成历史上第一座自摆钟；④伽利略在1683年出版的《两种新科学的对话》一书中，运用“观察→假设→数学推理”的方法，详细地研究了抛体运动．牛顿英国①以牛顿三大运动定律为基础建立牛顿力学；②1687年在《自然哲学的数学原理》上发表万有引力定律，建立行星定律理论的基础．开普勒德国17世纪提出开普勒三大定律．卡文迪许英国1798年利用扭秤装置比较准确地测出了万有引力常量G.库仑法国①1785年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律；②静电力常量的数值是在电荷量的单位得到定义之后，后人通过库仑定律计算得出的．密立根美国通过油滴实验测定了元电荷的数值，e＝1.6×10－19C.富兰克林美国①解释了摩擦起电的原因；②通过风筝实验验证闪电是电的一种形式，把天电与地电统一起来，并发明避雷针．欧姆德国通过实验得出欧姆定律．昂尼斯荷兰大多数金属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象——超导现象．焦耳英国①与俄国物理学家楞次先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应的规律，称为焦耳—楞次定律；②能量守恒定律的发现者之一．楞次俄国1834年楞次确定感应电流方向的定律——楞次定律．奥斯特丹麦1820年，发现电流可以使周围的磁针产生偏转，称为电流的磁效应．洛伦兹荷兰提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力(洛伦兹力)的观点．笛卡尔法国①在《哲学原理》中比较完整地第一次表述了惯性定律；②第一个明确地提出了“动量守恒定律”．安培法国①发现了安培定则；②发现电流相互作用的规律；③提出分子电流假说.续表法拉第英国①在1821年，法拉第在重复奥斯特“电生磁”实验时，制造出人类历史上第一台最原始的电动机；②1831年发现的电磁感应现象，使人类的文明跨进了电气化时代．亨利美国最大的贡献是在1832年发现自感现象．狄拉克英国根据电磁场的对称性，预言“磁单极子必定存在”．汤姆孙英国利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构，并提出原子的枣糕模型(葡萄干布丁模型)，从而敲开了原子的大门．普朗克德国量子论的奠基人．为了解释黑体辐射，提出了能量量子假说，解释物体热幅射规律，提出电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的，把物理学带进了量子世界．爱因斯坦德裔美国人①提出光子说(科学假说)，成功地解释了光电效应规律；②提出狭义相对论[相对论的两个原理：(Ⅰ)真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的；(Ⅱ)在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的]；③总结出质能方程Ekm＝hν－W(2005年被联合国定为“世界物理年”，以表彰他对科学的贡献)．普里克德国发现了阴极射线．卢瑟福英国①进行了α粒子散射实验，并提出了原子的核式结构模型，由实验结果估计原子核直径数量级为10－15m；②用α粒子轰出氮核，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子(该实验发现了原子内质量和电荷量的分布，并没有揭示原子核的组成)，并预言了中子的存在．玻尔丹麦量子力学的先驱．吸取普朗克、爱因斯坦的量子概念，提出原子结构的玻尔理论，成功解释了氢原子光谱，最先得出氢原子能级表达式．贝克勒尔法国发现天然放射现象，说明原子核也有复杂的内部结构．查德威克英国在α粒子轰击铍核时发现中子(原子核人工转变的实验)，由此人们认识到原子核的组成．居里夫人法国发现了放射性更强的钋和镭.2.重要物理思想、方法 (1)理想模型法：为了便于进行物理研究或物理教学而建立的一种抽象的理想客体或理想物理过程，突出了事物的主要因素、忽略了事物的次要因素．理想模型可分为对象模型(如质点、点电荷、理想变压器等)、条件模型(如光滑表面、轻杆、轻绳、匀强电场、匀强磁场等)和过程模型(在空气中自由下落的物体、抛体运动、匀速直线运动、匀速圆周运动、恒定电流等)． (2)极限思维法：就是人们把所研究的问题外推到极端情况(或理想状态)，通过推理而得出结论的过程，在用极限思维法处理物理问题时，通常是将参量的一般变化，推到极限值，即无限大、零值、临界值和特定值的条件下进行分析和讨论．如公式v＝中，当Δt→0时，v是瞬时速度． (3)理想实验法：也叫做实验推理法，就是在物理实验的基础上，加上合理的科学的推理得出结论的方法就叫做理想实验法，这也是一种常用的科学方法．如伽利略斜面实验、推导出牛顿第一定律等． (4)微元法：微元法是指在处理问题时，从对事物的极小部分(微元)分析入手，达到解决事物整体目的的方法．它在解决物理学问题时很常用，思想就是“化整为零”，先分析“微元”，再通过“微元”分析整体． (5)比值定义法：就是用两个基本物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法，特点是：A＝，但A与B、C均无关．如a＝、E＝、C＝、I＝、R＝、B＝、ρ＝等． (6)放大法：在物理现象或待测物理量十分微小的情况下，把物理现象或待测物理量按照一定规律放大后再进行观察和测量，这种方法称为放大法，常见的方式有机械放大、电放大、光放大． (7)控制变量法：决定某一个现象的产生和变化的因素很多，为了弄清事物变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，研究其他两个变量之间的关系，这种方法就是控制变量法．比如探究加速度与力、质量的关系，就用了控制变量法． (8)等效替代法：在研究物理问题时，有时为了使问题简化，常用一个物理量来代替其他所有物理量，但不会改变物理效果．如用合力替代各个分力，用总电阻替代各部分电阻等． (9)类比法：也叫“比较类推法”，是指由一类事物所具有的某种属性，可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法．其结论必须由实验来检验，类比对象间共有的属性越多，则类比结论的可靠性越大．如研究电场力做功时，与重力做功进行类比；认识电流时，用水流进行类比；识电压时，用水压进行类比．考前必做题1．在“探究弹性势能的表达式”的实验中，为了计算弹簧弹力所做的功，把拉伸弹簧的过程分为很多小段，拉力在每小段可以认为是恒力，用各小段做的功的代数和代表弹力在整个过程所做的功，物理学中把这种研究方法叫做“微元法”．下面实例中应用到这一思想方法的是 (　　) A．根据加速度定义a＝，当Δt非常小，就可以表示物体在t时刻的瞬时加速度 B．在探究加速度、力和质量三者之间关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系 C．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加 D．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用点来代替物体，即质点 2．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献．下列说法中不正确的是(　　) A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系 B．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系 C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系 D．焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系3．(多选)学习物理除了知识的学习外，还要了解物理学家对物理规律的发现，领悟并掌握处理物理问题的思想与方法，关于以上两点下列叙述正确的是 (　　)A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁的联系 B．库仑提出了用电场线描述电场的方法 C．用点电荷来代替实际带电体是采用了理想模型的方法 D．在验证力的平行四边形定则的实验中使用了控制变量的方法4．(2014·高考冲刺试卷三)在物理学发展史上许多科学家做出了卓越的贡献，下列说法中正确的是 (　　) A．伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，得出了惯性定律 B．法拉第经过十年的艰苦努力，最早通过实验研究总结出法拉第电磁感应定律 C．牛顿不仅发现了万有引力定律，还测出了引力常量，使该定律得以广泛应用 D．库仑最早设计并进行了著名的静电扭秤实验，测出了静电力常量5．伽利略在著名的斜面实验中，让小球分别沿倾角不同，阻力很小的斜面从静止开始滚下，他通过实验观察和逻辑推理，得到的正确结论有 (　　) A．倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间成正比 B．倾角一定时，小球在斜面上的速度与时间成正比 C．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关 D．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关 考前必做题1．在“探究弹性势能的表达式”的实验中，为了计算弹簧弹力所做的功，把拉伸弹簧的过程分为很多小段，拉力在每小段可以认为是恒力，用各小段做的功的代数和代表弹力在整个过程所做的功，物理学中把这种研究方法叫做“微元法”．下面实例中应用到这一思想方法的是 (　　) A．根据加速度定义a＝，当Δt非常小，就可以表示物体在t时刻的瞬时加速度 B．在探究加速度、力和质量三者之间关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系 C．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加 D．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用点来代替物体，即质点 解析　A项中是极限法；B项中是控制变量法；C项中是微元法；D项中是模型法，故选C. 答案　C2．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献．下列说法中不正确的是 (　　) A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系 B．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系 C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系 D．焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系 解析　奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系，选项A正确．欧姆发现了欧姆定律，不能说明热现象和电现象之间存在联系，选项B不正确．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系，选项C正确．焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系，选项D正确． 答案　B3．(多选)学习物理除了知识的学习外，还要了解物理学家对物理规律的发现，领悟并掌握处理物理问题的思想与方法，关于以上两点下列叙述正确的是 (　　)A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁的联系 B．库仑提出了用电场线描述电场的方法 C．用点电荷来代替实际带电体是采用了理想模型的方法 D．在验证力的平行四边形定则的实验中使用了控制变量的方法 解析　奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电与磁的联系，选项A正确．法拉第提出了用电场线描述电场的方法，选项B错误．用点电荷来代替实际带电体是采用了理想模型的方法，选项C正确．在验证力的平行四边形定则的实验中使用了等效替代的方法，选项D错误． 答案　AC4．(2014·高考冲刺试卷三)在物理学发展。