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物理学史

物理学史

其次对物理学史,著名实验和重要的物理学理论等,近几年高考中也时有出现物理学史作为学习的重要资源,越来越受到高考命题专家的关注,2006年广东高考物理试卷中出现了两道类似的命题,相信..物理学史与科学方法------物理热点（之十）

2001年高考物理（上海卷）9．请将右面三位科学家的姓名按历史年代先后顺序排列：

、、。

任选其中二位科学家，简要写出他们在物理学上的主要贡献各一项：

，。

牛顿爱因斯坦伽利略

例：

2001年高考理科综合（上海）46．人类在探索自然规律的进程中总结了许多科学方法。

如分析归纳法、演绎法、等效替代法、控制变量法、理想实验法等。

在下列研究中，运用理想实验方法进行研究的是

A爱因斯坦提出光子假说

B查理得出气体状态变化的规律

C卢瑟福提出原子的核式结构模型

D伽利略得出力不是维持物体运动原因的结论

1、下列叙述中符合物理学史的……………………………………………（）

A、在卡文迪许研制的扭秤实验基础上，牛顿发现万有引力定律；

B、麦克斯韦从理论上预言电磁波的存在，赫兹用实验予以证实；

C、荷兰物理学家惠更斯首先发现了单摆的等时性，并确定了单摆的周期公式；

物理学史试题赏析基本物理学史实

死记硬背不是高考倡导的方向，但对于物理学史上的一些重要史实，近年高考均有涉及。

下面罗列的是教材中涉及到的一些物理史实，同学们应对照课本了解相关的内容。

1.亚里士多德：

力是维持物体运动的原因；

2.哥白尼：

日心说的创立者；

3.伽利略发现单摆的等时性,首先研究了惯性运动（理想斜面实验）和落体运动的规律，做了理想斜面实验和比萨斜塔实验，伽利略理想实验的方法开创物理学研究的新纪元；

4.开普勒发现天体运动三定律；

5.牛顿发现万有引力定律、牛顿运动定律、认为光是一种粒子；

6.卡文迪许通过扭称实验，最早测出了万有引力恒量G；

7.惠更斯：

波动理论（惠更斯原理）（适用于机械波、电磁波、光波），认为光是一种波，但否定光具有粒子性；

8.爱因斯坦一生中开创了物理学的四个领域：

狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论。

提出了质能方程和光电效应方程；

9.富兰克林通过风筝证实了“天电”与“地电”的统一，并发明了避雷针；

10.密立根测定了电子的电量

11.库仑发明了库仑扭秤，利用扭秤，他根据实验得出了电学中的基本定律──库仑定律。

把同样的结果推广到两个磁极之间的相互作用，它标志着电学和磁学研究从定性进人了定量研究；

12.伏特发明了电池；

13.最早发现地磁场磁偏角的科学家是沈括，司南勺是根据磁石指向南北而发明的；

14.奥斯特发现电流周围存在磁场；

15.法拉第提出用电场线表示电场，发现了电磁感应现象（磁生电）并发现了法拉第电磁感应定律，揭开了电气化时代的序幕；

16.麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，预言了电磁波的存在，并预言光也是一种电磁波；

17.赫兹用实验的方法证实了电磁波的存在，并测出了实验中电磁波的频率和波长，从而计算出了电磁波的传播速度，发现电磁波的速度等于光速。

不仅证实了麦克斯韦理论，更重要的是开创了无线电电子技术的新纪元；

18.安培提出分子电流假说，并解释了相应的磁现象，发现了通电导体在磁场所受安培力的规律；

19.洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用力（洛仑兹力）的公式；

20.普朗克提出能量子假说、通过研究电磁辐射，提出了电磁波的量子理论；

21.伽利略研制了第一架天文望远镜；

22.托马斯·杨：

双缝干涉实验，证实了光的波动性；

23.菲涅耳让光通过不透明的圆盘衍射获得了泊松亮斑，证实了光具有波动性；

24.伦琴：

德国物理学家，发现伦琴射线（也叫X射线，是一种频率介于紫外线与γ射线的电磁波）；

25.德布罗意：

提出了物质波的概念；

26.卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，预言了中子的存在，发现了质子；

27.贝克勒尔首先发现天然放射现象；

28.查德威克发现了中子；

29.居里夫人发现了放射性元素“钋”和“镭”，小居里夫妇发现正电子，用人工方法得到放射性同位素；

30.汤姆生发现了电子，指出阴极射线是高速的电子流，提出原子结构模型（葡萄干布丁）；

31.玻尔用量子化理论成功地解释了氢原子光谱（氢原子发光）。

、

物理学史专项训练

1．下列叙述中符合物理学史的是

A．麦克斯韦提出了光的电磁说B．爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说

C．汤姆生发现了电子，并提出一种原子结构模型

D．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现了放射性元素钋（Pa）和镭（Ra）

2．卢瑟福在研究粒子轰击金箔的实验中，根据实验现象提出原子的核式结构。

以下说法正确的是

A．绝大多数粒子穿过金箔运动方向不变，说明原子所带正电是均匀分布的

B．极少数粒子发生大角度的偏转，说明这些粒子受到了较大的库仑斥力作用

C．粒子轰击金箔的实验现象说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里

D．粒子轰击金箔的实验现象说明带负电的电子在核外空间里绕着核旋转

3．下列各种叙述中,符合物理学史事实的是

A．托马斯·杨通过对光的干涉的研究证实了光具有波动性．

B．普朗克为了解释光电效应的规律,提出了光子说．

C．赫兹首先通过实验证明了电磁波的存在．

D．光电效应现象是爱因斯坦首先发现的．

4．下列叙述中符合物理学史实的是

A．伽利略通过理想斜面实验，得出力不是维持物体运动原因的结论，

B．贝克勒耳通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的，

C．卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过原子核人工转变的实验发现了中子，

D．牛顿通过实验沿出了万有引力恒量，验证了万有引力定律。

5．以下几个说法中符合事实的是

A．爱因斯坦提出光是一种电磁波；B．麦克斯韦提出光子说，成功地解释了光电效应；

C．托马斯·杨利用双缝干涉实验有力地说明光是一种波；

D．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示粒子性。

6．关于原子核衰变的说法正确的是

A．衰变时放出的

射线和

射线都是电磁波

B．衰变时放出的

射线为原子的核外电子被电离后形成的

C．原子的天然衰变都是自发形成的

D．天然衰变说明了原子核具有复杂结构

7．能证明光的波粒二象性的实验分别是

A．光的干涉现象和光电效应B．光的衍射现象和光电效应

C．光的反射和色散现象D．光的反射现象和小孔成像

8．关于热现象和热学规律，下列说法中正确的是

A．随着低温技术的发展．我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度

B．热量是不可能从低温物体传递给高温物体的

C．第二类水动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律

D．用活塞压缩气缸里的空气，对空气做功2.0×105J，同时空气向外界放出热量1.5×105J，则空气的内能增加了0.5×105J

9．下列说法中正确的是

A．对于理想热机，若无摩擦、漏气等能量损失，就能使热机效率达到100%

B．热量不能从常温物体传到高温物体

C．一切物理过程都具有方向性

D．由热力学定律可推断出某个物理过程是否能自发进行

10．下列说法正确的是

A．康普顿发现了电子B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型

C．贝史勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象D．伦琴发现了X射线

11．下列说法中错误的是

A．电阻率是表征材料导电性能的物理量，电阻率越小，导电的性能越好

B．利用半导体的导电特点可以制成有特殊用途的光敏、热敏电阻

C．超导体是指某些金属的温度升高到某一数值时，它的电阻突然降为零而所处的状态

D．有些合金的电阻率几乎不受温度的影响，通常用它们制成标准电阻

12．科学方法在物理问题的研究中十分重要，历史上有一位物理学家受到牛顿万有引力定律的启发，运用____________方法（选填“建立模型方法”、“类比方法”、“控制变量方法”、“假设方法”），在电磁学领域中建立了一个物理学定律，该定律的名称为______________。

13．物理学在长期的发展过程中，形成了一整套的思想方法。

例如“等效替代”的思想方法，是指在效果等同的前提下，以一些简单的因素代替原来的复杂因素，从而揭示事物的本质和规律的一种思想方法，请再写出两种你所知道的物理思想方法：

和。

参考答案：

1.AC2.BC3.AC4.AC5.CD6.CD7.AB8.D9.D10.CD11.ABD

12.类比方法库仑定律13.理想化方法对称法类比法等效法归纳法逆向法

控制变量法

备用题：

1．下列物理学史实，叙述正确的是（AC）

A．麦克斯韦从理论研究中发现真空中电磁波的速度跟真空中的光速相等；

B．卢瑟福在

粒子散射实验中发现了电子；

C．查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子；

D．奥斯特首先发现了电磁感应定律。

2．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。

下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是（BCD）

A．牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的．

B．光的双缝干涉实验显示了光具有波动性．

C．麦克斯韦预言了光是一种电磁波．

D．光具有波粒两象性性．

3．气象卫星发射回地面的红外云图是由卫星上装配的具有接收云层辐射的红外线感应器完成的.云图上的黑白程度由辐射红外线的云层温度高低决定，这是利用红外线的（C）

A．不可见性B．穿透性C．热效应D．化学效应

4．如图所示,由天然放射性元素钋（Po）放出的射线χ1,轰击铍（

）时会产生粒子流χ2,用粒子流χ2轰击石蜡时会打出粒子流χ3,经研究知道（AD）

（A）χ1为α粒子,χ2为中子．

（B）χ1为α粒子,χ3为质子．

（C）χ2为质子,χ3为中子．

（D）χ2为质子,χ3为光子．

5、物理是建立在实验基础上的一门学科，物理学中的很多定律可以通过实验进行验证，下列定律中可以通过实验直接得以验证的是：

（BCD）

A、牛顿第一定律B、牛顿第二定律C、牛顿第三定律D、玻意耳定律

6．2005年是“世界物理年”，100年前的1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中关于光量子的理论成功的解释了光电效应现象，关于光电效应，下列说法正确的是：

（AD）

A．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应

B．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

C．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比

D．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属时可能发生光电效应

7．下列说法中正确的是（C）

（A）α射线与γ射线都是电磁波；

（B）β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流；

（C）用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变放射线元素原子核衰变的半衰期；

（D）原子核经过衰变生成新核，则新核的质量总等于原核的质量。

8．发现电磁感应现象的物理学家是　　　　　　　　　（D）

A．韦伯B．安培C．奥斯特D．法拉第

物理学史实

牛顿：

牛顿三定律，认为光是一种粒子，发现万有引力定律，其表达式为

惠更斯：

认为光是一种波

爱因斯坦：

相对论，提出光子说成功解释了光电效应规律，光电效应方程为

德布罗意：

提出物质波概念，物质波波长λ=

焦耳：

发现焦耳定律其表达式

安培：

提出分子电流假说，揭示了磁现象的电本质，安培力公式为

洛仑兹：

确定了电子在电磁场中所受的力（洛仑兹力），其计算式为

韦伯：

磁通量的计算公式为

汤姆生：

发现了电子，提出枣糕式原子模型

卢瑟福：

通过对“a粒子散射实验”的研究，提出了原子核式结构学说。

并发现质子，其核反应方程为

查德威克：

发现中子，其核反应方程

贝可勒尔：

发现天然放射现象。

其三种放射线分别是：

赫谢耳：

英国物理学家，发现红外线，其主要作用是

里特：

德国物理学家，发现紫外线，其主要作用是

伦琴：

德国物理学家，发现伦琴射线（也叫X射线），其主要作用是

麦克斯韦：

建立了完整的电磁场理论，预言了电磁波的存在，并提出光是一种电磁波

赫兹：

用实验的方法证实了电磁波的存在，并测出了实验中电磁波的频率和波长，从而计算出了电磁波的传播速度，发现电磁波的速度等于光速。

奥斯特：

发现通电导线周围有磁场（电流的磁效应）

法拉第：

研究电磁感应现象，发现电磁感应定律，其公式为

玻尔：

提出三个假设，成功地解释了氢原子光谱（氢原子发光）

普朗克：

通过研究电磁辐射，提出了电磁波的量子理论。

托马斯·杨：

双缝干涉实验，证实了光的波动性

库仑：

发现库仑定律，表达式为

伽俐略：

发现了单摆的等时性，做了理想斜面实验和比萨斜塔实验

泊松亮斑：

菲涅耳发现了泊松亮斑，这是光发生了衍射产生的，该现象证实了光的波动性

开普勒：

天体运动三定律

卡文迪许扭称：

通过扭称实验，测定了万有引力恒量。

2001年12月10日是百年诺贝尔盛典，这样重大的事件很可能在今年的高考中有所体现：

第一届，伦琴因发现伦琴射线而获得诺贝尔奖，装置及产生原理教材上均有；2001年诺贝尔奖是三位在玻色爱因斯坦凝聚方面作出突出贡献的科学家；另外要注意我国与诺贝尔奖擦肩而过的项目和外籍华人所获得的诺贝尔奖。

.死记硬背不是高考倡导的方向，但对于物理学史上的一些重要史实，近年高考均有涉及。

下面罗列的是教材中涉及到的一些物理史实，同学们应对照课本了解相关的内容。

1. 亚里士多德：

力是维持物体运动的原因；

2. 哥白尼：

日心说的创立者；

3. 伽利略发现单摆的等时性,首先研究了惯性运动（理想斜面实验）和落体运动的规律，做了理想斜面实验和比萨斜塔实验，伽利略理想实验的方法开创物理学研究的新纪元；

4.开普勒发现天体运动三定律；

5. 牛顿发现万有引力定律、牛顿运动定律、认为光是一种粒子；

6. 卡文迪许通过扭称实验，最早测出了万有引力恒量G；

7. 惠更斯：

波动理论（惠更斯原理）（适用于机械波、电磁波、光波），认为光是一种波，但否定光具有粒子性；

8. 爱因斯坦一生中开创了物理学的四个领域：

狭义相对论、广义相对论、宇宙学和统一场论。

提出了质能方程和光电效应方程；

9. 富兰克林通过风筝证实了“天电”与“地电”的统一，并发明了避雷针；

10. 密立根测定了电子的电量

11. 库仑发明了库仑扭秤，利用扭秤，他根据实验得出了电学中的基本定律──库仑定律。

把同样的结果推广到两个磁极之间的相互作用，它标志着电学和磁学研究从定性进人了定量研究；

12.伏特发明了电池；

13.最早发现地磁场磁偏角的科学家是沈括，司南勺是根据磁石指向南北而发明的；

14.奥斯特发现电流周围存在磁场；

15. 法拉第提出用电场线表示电场，发现了电磁感应现象（磁生电）并发现了法拉第电磁感应定律，揭开了电气化时代的序幕；

16.麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，预言了电磁波的存在，并预言光也是一种电磁波；

17. 赫兹用实验的方法证实了电磁波的存在，并测出了实验中电磁波的频率和波长，从而计算出了电磁波的传播速度，发现电磁波的速度等于光速。

不仅证实了麦克斯韦理论，更重要的是开创了无线电电子技术的新纪元；

18.安培提出分子电流假说，并解释了相应的磁现象，发现了通电导体在磁场所受安培力的规律；

19.洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用力（洛仑兹力）的公式；

20.普朗克提出能量子假说、通过研究电磁辐射，提出了电磁波的量子理论；

21.伽利略研制了第一架天文望远镜；

22.托马斯·杨：

双缝干涉实验，证实了光的波动性；

23.菲涅耳让光通过不透明的圆盘衍射获得了泊松亮斑，证实了光具有波动性；

24.伦琴：

德国物理学家，发现伦琴射线（也叫X射线，是一种频率介于紫外线与γ射线的电磁波）；

25.德布罗意：

提出了物质波的概念；

26.卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，预言了中子的存在，发现了质子；

27.贝克勒尔首先发现天然放射现象；

28.查德威克发现了中子；

29.居里夫人发现了放射性元素“钋”和“镭”，小居里夫妇发现正电子，用人工方法得到放射性同位素；

30.汤姆生发现了电子，指出阴极射线是高速的电子流，提出原子结构模型（葡萄干布丁）；

31.玻尔用量子化理论成功地解释了氢原子光谱（氢原子发光）。

力学中的物理学史

1、前384年—前322年，古希腊杰出思想家亚里士多德：

在对待“力与运动的关系”问题上，错误的认为“维持物体运动需要力”。

2、1638年意大利物理学家伽利略：

最早研究“匀加速直线运动”；论证“重物体不会比轻物体下落得快”的物理学家；利用著名的“斜面理想实验”得出“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即维持物体运动不需要力”的结论；发明了空气温度计；理论上验证了落体运动、抛体运动的规律；还制成了第一架观察天体的望远镜；第一次把“实验”引入对物理的研究，开阔了人们的眼界，打开了人们的新思路；发现了“摆的等时性”等。

3、1683年，英国科学家牛顿：

总结三大运动定律、发现万有引力定律。

另外牛顿还发现了光的色散原理；创立了微积分、发明了二项式定理；研究光的本性并发明了反射式望远镜。

其最有影响的著作是《自然哲学的数学原理》。

4、1798年英国物理学家卡文迪许：

利用扭秤装置比较准确地测出了万有引力常量G=6.67×11-11N·m2/kg2（微小形变放大思想）。

5、1905年爱因斯坦：

提出狭义相对论，经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。

即“宏观”、“低速”是牛顿运动定律的适用范围。

热学中的物理学史

1、1827年英国植物学家布朗：

发现悬浮在水中的花粉微粒不停地做无规则运动的现象——布朗运动。

2、1661年英国物理学家玻意耳发现：

一定质量的气体在温度不变时，它的压强与体积成反比（，即为玻意耳定律。

3、1787年法国物理学家查理发现：

一定质量的气体在体积不变时，它的压强与热力学温度成正比（）即为查理定律。

4、1802年法国物理学家盖·吕萨克发现：

一定质量的气体在压强不变时，它的体积与热力学温度成正比（）即为盖·吕萨克定律。

电、磁学中的物理学史

1、1785年法国物理学家库仑：

借助卡文迪许扭秤装置并类比万有引力定律，通过实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律。

2、1826年德国物理学家欧姆：

通过实验得出导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比即欧姆定律。

3、1820年，丹麦物理学家奥斯特：

电流可以使周围的磁针发生偏转，称为电流的磁效应。

4、1831年英国物理学家法拉第：

发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应现象。

5、1834年，俄国物理学家楞次：

确定感应电流方向的定律——楞次定律。

6、1864年英国物理学家麦克斯韦：

预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波，并从理论上得出光速等于电磁波的速度，为光的电磁理论奠定了基础。

7、1888年德国物理学家赫兹：

用莱顿瓶所做的实验证实了电磁波的存在并测定了电磁波的传播速度等于光速并率先发现“光电效应现象”。

光学、原子物理中的物理学史

1、历史上关于光的本质有两种学说：

一种是牛顿主张的微粒说——认为光是光源发出的一种物质微粒；一种是荷兰物理学家惠更斯提出的波动说——认为光是在空间传播的某种波。

2、1800年，英国物理学家赫谢尔发现红外线。

红外线具有明显的热效应。

应用：

红外遥感和红外高空摄影。

3、1801年，英国物理学家托马斯·杨：

通过“杨氏双缝干涉实验”观察到了光的干涉现象，证实了光的波动性。

4、1801年，德国物理学家里特发现紫外线。

紫外线具有明显的化学作用、荧光效应。

应用：

杀菌、消毒、黑光灯灭害虫。

5、1818年，法国科学家泊松：

观察到光的圆板衍射——泊松亮斑。

图1光电效应实验

6、1895年，德国物理学家伦琴：

发现比紫外线频率还要高的电磁波——X射线（伦琴射线）。

具有很强的穿透本领，能使荧光物质发出荧光，还能使照相底片感光。

高速电子流射到任何固体上都能产生这种射线。

7、1896年，法国物理学家贝克勒尔：

发现天然放射现象，说明原子核也有复杂的内部结构即原子核也是可分的。

之后居里夫人于1898年7月发现放射性元素钋（Po）同年12月又发现了镭（Ra）。

8、1900年，德国物理学家普朗克：

解释物体热辐射规律时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。

图2α粒子散射实验装置

9、1905年爱因斯坦：

在德国物理学家赫兹首先发现“光电效应”实验（如图1）的基础上提出了“光子说”，成功地解释了光电效应规律。

10、1897年，英国物理学家汤姆生：

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。

图3 α粒子散射实验结果演示图

11、1909年，英国物理学家卢瑟福为了验证汤姆生提出的原子结构模型做了著名的“α粒子散射实验”。

（如图2）

实验结果：

（如图3）①绝大多数α粒子穿过金箔后，跟原来的运动方向偏离不多（平均2°一3°）②少数α粒子产生较大的偏转③极少数α粒子产生超过90°的大角度偏转，个别α粒子被弹回。

据此卢瑟福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。

显微镜

银箔

源

氮气

氮气

图4粒子轰击氮核装置

12、1909年-1911年，英国物理学家卢瑟福：

用α粒子轰击氮核，（如图4）第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子。

。

13、1913年，美国物理学家密立根：

测出元电荷的电量，即著名的“密立根油滴实验”。

14、1924年，法国物理学家德布罗意：

预言了一切微观粒子包括电子、质子、和中子都具有波粒二象性。

15、1932年查德威克：

在α粒子轰击铍核时发现中子，由此人们认识到原子核的组成。

。

其用中子轰击石蜡打出了质子（如图5）。

Po

粒子

铍

石蜡

质子

图5粒子轰击铍实验

中子

16、1934年，约里奥·居里夫妇：

用粒子轰击铝箔时观察到正电子。

反映方程。

可见，正电子是由磷30衰变发射出来的。

像磷30这种具有放射性的同位素称之为放射性同位素。

放射性同位素的应用：

机械探伤、消菌杀毒、作为示踪原子等。

17、1971年国际计量大会规定的7个基本单位：

长度：

米（m），质量：

千克（Kg），时间：

秒（s），电流：

安[培]（A），热力学温度：

开[尔文]（K），物质的量：

摩[尔]（mol），发光强度：

坎[德拉]（cd）。