高中物理学史

专 题 九 高 中 物 理 学 史 物 理 学 史 是 研 究 物 理 学 发 展 的 学 科 ， 它 是 物 理 科 学 体 系 中的 重 要 组 成 部 分 物 理 学 史 包 含 着 丰 富 的 人 文 知 识 ， 蕴 涵 着 丰富 的 人 文 精 神 ， 是 人 类 对 物 理 规 律 认 知 和 探 究 过 程 的 记 录 高考 题 中 出 现 的 物 理 学 史 ， 通 常 是 以 物 理 学 家 在 科 学 研 究 中 的 一些 成 功 或 典 型 失 败 的 重 大 史 实 为 背 景 ， 考 查 学 生 学 科 知 识 掌 握的 情 况 ， 同 时 渗 透 了 情 感 态 度 与 价 值 观 的 考 查 物 理 学 史 是 高考 考 查 的 重 要 知 识 点 ， 相 关 的 考 题 一 般 为 选 择 题 ， 难 度 不 大 对 物 理 学 史 的 考 查 是 广 东 高 考 物 理 试 题 的 一 大 特 点 ， 2010 年 以前 的 广 东 省 物 理 高 考 试 卷 几 乎 每 年 都 有 物 理 学 史 的 内 容 虽 然近 三 年 的 广 东 高 考 试 题 没 有 考 查 物 理 学 史 ， 但 2013 年 的 试 题 估计 仍 然 有 可 能 涉 及 这 方 面 的 内 容 科 学 家 及 其 主 要 贡 献科 学 家 主 要 贡 献伽 利 略 意 大利 1638年 ， 论 证 重 物 体 不 会 比 轻 物 体 下 落 得 快 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 伽 利 略 发 现 摆 的 等 时 性 ， 惠 更 斯 根 据 这 个 原 理 制 成 历 史 上 第 一 座 摆 钟 伽 利 略 针 和 单 摆 实 验 ： 把 摆 球 拉 到 某 一 高 度 ， 用 一 根 针 多 次 改 变 小 球 的悬 点 ， 摆 球 能 上 升 到 原 来 的 高 度 ， 得 到 与 亚 里 士 多 德 不 同 的 力 和 运 动 关系 的 结 论 伽 利 略 在 1638年 出 版 的 关 于 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 牛 顿 于 1687年 发 表 了 他 的 著 作 自 然 哲 学 的 数 学 原 理 ， 提 出 了 三条 运 动 定 律 、 发 表 了 万 有 引 力 定 律 科 学 家 主 要 贡 献开 普 勒 德 国 17世 纪 提 出 开 普 勒 三 定 律卡 文 迪 许 英 国 1798年 利 用 扭 秤 装 置 比 较 准 确 地 测 出 了 引 力 常 量库 仑 法 国 发 现 了 电 荷 之 间 的 相 互 作 用 规 律库 仑 定 律密 立 根 美 国 通 过 油 滴 实 验 测 定 了 元 电 荷 的 数 值 e 1.6 10 19 C欧 姆 德 国 通 过 实 验 得 出 欧 姆 定 律焦 耳 和楞 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 律奥 斯 特 丹 麦 发 现 电 流 可 以 使 周 围 的 小 磁 针 偏 转 的 效 应 ， 称 为 电 流 的 磁 效 应 科 学 家 主 要 贡 献洛 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 儿 法 国 第 一 个 提 到 “ 动 量 守 恒 定 律 ”安 培 法 国 分 子 环 形 电 流 假 说 (原 子 内 部 有 环 形 电 流 )法 拉 第 英 国 发 现 的 电 磁 感 应 现 象 使 人 类 的 文 明 跨 进 了 电 气 化 时 代 在1821年 ， 法 拉 第 在 重 复 奥 斯 特 “ 电 生 磁 ” 实 验 时 ， 制 造 出历 史 上 第 一 台 最 原 始 的 _亨 利 美 国 最 大 的 贡 献 是 在 1832年 发 现 自 感 现 象 汤 姆 生 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 结 构 的 大 门 电 动 机 科 学 家 主 要 贡 献普 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 ， 提 出黑 体 辐 射 中 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 入 量 子 世 界 爱 因 斯 坦 德 国 提 出 光 子 说 ， 成 功 解 释 了 光 电 效 应 规 律 ；提 出 狭 义 相 对 论 (经 典 力 学 不 适 用 于 微 观 粒 子 和 高 速 运 动 的 物 体 )；质 能 方 程 ： E mc2.普 里 克 德 国 发 现 了 _ 卢 瑟 福 英 国 进 行 了 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 15 m ；用 粒 子 轰 击 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 表 明 了 原 子 内 质 量 和 电 量 的 分 布 ， 并 没 有 揭 示 原 子 核 的组 成 )， 并 预 言 了 中 子 的 存 在 .阴 极 射 线 科 学 家 主 要 贡 献玻 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 出解 释 原 子 结 构 的 玻 尔 理 论 ， 成 功 解 释 了 _ 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 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 妇 法 国 发 现 了 放 射 性 更 强 的 钋 和 镭 伦 琴 德 国 发 现 X射 线 (伦 琴 射 线 ) 氢 原 子 光 谱 补 充 内 容 ：1 天 体 运 动 规 律 的 发 现 过 程 (必 修 2 教 材 第 46 49 页 )2 万 有 引 力 定 律 的 应 用 (必 修 2 教 材 第 51 54 页 )3 经 典 力 学 的 发 展 历 程 (必 修 2 教 材 第 104 105 页 )4 19 和 20 世 纪 之 交 ， 物 理 学 三 大 发 现 ： X 射 线 的 发 现 (伦琴 )、 电 子 的 发 现 (汤 姆 生 )和 放 射 性 的 发 现 (贝 克 勒 尔 )5 相 对 论 的 了 两 个 原 理 ？ (教 材 必 修 2 第 109 页 )6 和 成 为 现 代 物 理 学 的 两 大 基 石 7 人 类 对 光 的 本 质 的 认 识 过 程 ： 惠 更 斯 光 是 一 种 波 ；牛 顿 光 是 一 种 微 粒 ； 麦 克 斯 韦 预 言 光 是 一 种 电 磁 波 相 对 论 量 子 力 学 原 子 物 理 和 原 子 核 物 理一 、 “ 十 大 人 物 及 九 大 发 现 ”1 汤 姆 生 发 现 电 子 ， 建 立 了 原 子 的 “ 枣 糕 模 型 ” 2 卢 瑟 福 通 过 粒 子 散 射 实 验 ， 建 立 了 原 子 的 “ 核 式 结构 ” 3 卢 瑟 福 通 过 粒 子 轰 击 氮 核 ， 发 现 了 质 子 ：4 玻 尔 提 出 了 氢 原 子 模 型 5 贝 克 勒 尔 发 现 天 然 放 射 现 象 ， 证 明 原 子 核 有 复 杂 的 结 构 6 玛 丽 居 里 和 皮 埃 尔 居 里 (大 居 里 )通 过 天 然 放 射 现 象 研究 ， 发 现 了 放 射 性 元 素 钋 和 镭 及 其 衰 变 规 律 7 查 德 威 克 用 粒 子 轰 击 铍 核 发 现 了 中 子 ：8 约 里 奥 居 里 和 伊 丽 芙 居 里 (小 居 里 )用 粒 子 轰 击 铝 箔 ，探 测 到 中 子 和 正 电 子 ， 发 现 了 放 射 性 同 位 素 ：9 爱 因 斯 坦 发 现 了 核 反 应 中 的 质 量 与 能 量 的 联 系 ：质 能 方 程 E mc 2. 二 、 “ 四 大 核 变 ” 及 应 用1 放 射 性 元 素 的 衰 变 (包 括 衰 变 和 衰 变 )2 原 子 核 的 人 工 转 变 (包 括 质 子 、 中 子 的 发 现 和 放 射 性 同位 素 的 发 现 )3 重 核 的 裂 变 (以 的 链 式 反 应 为 代 表 ， 可 用 于 核 能 发电 和 原 子 弹 )4 轻 核 的 聚 变 (以 的 热 核 反 应 为 代 表 ， 存 在 于 太阳 内 部 ， 可 用 于 氢 弹 ) 考 试 说 明 中 有 要 求 但 少 考 的 内 容1 自 感 和 涡 流 ： 通 过 导 体 或 线 圈 本 身 的 电 流 改 变 ， 线 圈 本身 会 产 生 自 感 电 动 势 ， 其 大 小 与 其 自 身 电 流 变 化 的 快 慢 有 关 由 于 导 体 在 圆 周 方 向 可 以 等 效 成 一 圈 圈 的 闭 合 电 路 ， 故 而 自 感产 生 的 自 感 电 流 就 像 一 圈 圈 的 漩 涡 ， 故 称 为 涡 流 2 核 力 ： 一 种 区 别 于 电 磁 力 和 万 有 引 力 之 外 的 只 作 用 在 核子 之 间 的 力 在 约 0.5 10 15 2 10 15 m 的 距 离 内 主 要 表 现 为引 力 大 于 2 10 15 m 就 迅 速 减 小 到 零 ； 在 小 于 0.5 10 15 m又 迅 速 转 变 为 强 大 的 斥 力 ， 使 核 子 不 能 融 合 在 一 起 (其 中 m0 为 物 体 的3 半 衰 期 ： 放 射 性 元 素 的 原 子 核 发 生 衰 变 时 所 需 要 的 时 间 ，其 衰 变 速 率 由 原 子 核 内 部 自 身 决 定 ， 跟 外 界 因 素 无 关 4 狭 义 相 对 论 质 量 方 程 ： 静 止 质 量 ) 5 1905 年 ， _提 出 了 狭 义 相 对 论 ， 有 两 条 基 本 原理 ： (1)相 对 性 原 理 ： 在 不 同 的 惯 性 参 考 系 中 ， 一 切 物 理 规 律 都是 相 同 的 ；(2)光 速 不 变 原 理 ： 不 管 在 哪 个 惯 性 系 中 ， 测 得 的 真 空 中 的光 速 都 相 同 爱 因 斯 坦 典 型 例 题【 例 1】 (双选)在 电 磁 学 发 展 的 过 程 中 ， 许 多 科 学 家 作 出 了贡 献 ， 下 列 说 法 正 确 的 是 ( )A 奥 斯 特 发 现 了 电 流 的 磁 效 应 ； 法 拉 第 发 现 了 电 磁 感 应现 象 B 麦 克 斯 韦 预 言 了 电 磁 波 ； 楞 次 用 实 验 证 实 了 电 磁 波 的存 在 C 库 仑 发 现 了 点 电 荷 的 相 互 作 用 规 律 ； 密 立 根 通 过 油 滴实 验 测 定 了 元 电 荷 的 数 值D 安 培 发 现 了 磁 场 对 运 动 电 荷 的 作 用 规 律 ； 洛 伦 兹 发 现了 磁 场 对 电 流 的 作 用 规 律 解 析 ：赫兹用实验证实了电磁波的存在，B 错误；洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，安培发现了磁场对电流的作用规律，D 错误答 案 ： AC 【 例 2】 物 理 学 的 发 展 丰 富 了 人 类 对 物 质 世 界 的 认 识 ， 推动 了 科 学 技 术 的 创 新 和 革 命 ， 促 进 了 物 质 生 产 的 繁 荣 与 人 类 文明 的 进 步 下 列 表 述 正 确 的 是 ( )A 牛 顿 发 现 了 万 有 引 力 定 律B 洛 伦 兹 发 现 了 电 磁 感 应 定 律C 光 电 效 应 证 实 了 光 的 波 动 性D 相 对 论 的 创 立 表 明 经 典 力 学 已 不 再 适 用解 析 ：法拉第发现了电磁感应定律，B 错误；光电效应证实了光的粒子性，C 错误；相对论和经典力学研究的领域不同，不能说相对论的创立表明经典力学已不再适用，D 错误答 案 ： A 【 例 3】 发 现 通 电 导 线 周 围 存 在 磁 场 的 科 学 家 是 ( )A 洛 伦 兹 B 库 仑 C 法 拉 第 D 奥 斯 特解 析 ：发现电流磁效应的科学家是丹麦的奥斯特，而法拉第发现了电磁感应现象答 案 ： D