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[转载]新课标高考高中物理学史

2023-11-09 14:26阅读：

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原文地址：新课标高考高中物理学史
原文作者：孙恒芳

新课标高考高中物理学史
一．必修部分：（必修1、必修2）力学
1、1638年，意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古希腊学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错误的）；
2、1687年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）。
3、17世纪，伽利略通过构思的理想实验指出：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；得出结论：力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。
同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。
4、英国物理学家胡克对物理学的贡献：胡克定律。
5、1638年，伽利略在《两种新科学的对话》一书中，运用观察－假设－数学推理的方法，详细研究了抛体运动。
17世纪，伽利略通过理想实验法指出：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；同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。
6、人们根据日常的观察和经验，提出“地心说”，古希腊科学家托勒密是代表；而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”，大胆反驳地心说。
7、17世纪，德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律；
8、牛顿于1687年正式发表万有引力定律；1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量；
9、1846年，英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈（勒维耶）应用万有引力定律，计算并观测到海王星，1930年，美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现冥王星。
10、20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。
二．选修部分：（选修3-1、3-2）电磁学
11、1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律，并测出了静电力常量k的值。
12、1752年，富兰克林在费城通过风筝实验验证闪电是放电的一种形式，把天电与地电统一起来，并发明避雷针。
13、1837年，英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。
14、1913年，美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，获得诺贝尔奖。
15、1826年德国物理学家欧姆（1787-1854）通过实验得出欧姆定律。
16、1911年，荷兰科学家昂尼斯（或昂纳斯）发现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。
17、19世纪，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，即焦耳——楞次定律。
18、1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流磁效应。
19、法国物理学家安培发现两根通有同向电流的平行导线相吸，反向电流的平行导线则相斥，同时提出了安培分子电流假说；并总结出安培定则（右手螺旋定则）判断电流与磁场的相互关系和左手定则判断通电导线在磁场中受到磁场力的方向。
20、荷兰物理学家洛仑兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力（洛仑兹力）的观点。
21、英国物理学家汤姆生发现电子，并指出：阴极射线是高速运动的电子流。
22、汤姆生的学生阿斯顿设计的质谱仪可用来测量带电粒子的质量和分析同位素。
23、1932年，美国物理学家劳伦兹发明了回旋加速器能在实验室中产生大量的高能粒子。（最大动能仅取决于磁场和D形盒直径。带电粒子圆周运动周期与高频电源的周期相同；但当粒子动能很大，速率接近光速时，根据狭义相对论，粒子质量随速率显著增大，粒子在磁场中的回旋周期发生变化，进一步提高粒子的速率很困难。
24、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——电磁感应定律。
25、1834年，俄国物理学家楞次发表确定感应电流方向的定律——楞次定律。
26、1835年，美国科学家亨利发现自感现象。
三、波动学（3-4选做）
27、17世纪，荷兰物理学家惠更斯确定了单摆周期公式。周期是2s的单摆叫秒摆。
28、1690年，荷兰物理学家惠更斯提出了机械波的波动现象规律——惠更斯原理。
29、奥地利物理学家多普勒（1803-1853）首先发现由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象——多普勒效应。【相互接近，f增大；相互远离，f减少】
30、1864年，英国物理学家麦克斯韦发表《电磁场的动力学理论》的论文，提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波，为光的电磁理论奠定了基础。电磁波是一种横波
31、1887年，德国物理学家赫兹用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。
32、1894年，意大利马可尼和俄国波波夫分别发明了无线电报，揭开无线电通信的新篇章。
33、1800年，英国物理学家赫歇耳发现红外线；
1801年，德国物理学家里特发现紫外线；
1895年，德国物理学家伦琴发现X射线（伦琴射线），并为他夫人的手拍下世界上第一张X射线的人体照片。
四、光学（3-4选做）
34、1621年，荷兰数学家斯涅耳找到了入射角与折射角之间的规律——折射定律。
35、1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。
36、1818年，法国科学家菲涅尔和泊松计算并实验观察到光的圆板衍射—泊松亮斑。
37、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；
1887年，赫兹证实了电磁波的存在，光是一种电磁波
38．公元前468-前376，我国的墨翟及其弟子在《墨经》中记载了光的直线传播、影的形成、光的反射、平面镜和球面镜成像等现象，为世界上最早的光学著作。
39．1849年法国物理学家斐索首先在地面上测出了光速，以后又有许多科学家采用了更精密的方法测定光速，如美国物理学家迈克尔逊的旋转棱镜法。（注意其测量方法）
40．关于光的本质：17世纪明确地形成了两种学说：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；另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。这两种学说都不能解释当时观察到的全部光现象。
五、相对论（3-4选做）
41、物理学晴朗天空上的两朵乌云：①迈克逊－莫雷实验——相对论（高速运动世界）, ②热辐射实验——量子论（微观世界）；
42、19世纪和20世纪之交，物理学的三大发现：X射线的发现，电子的发现，放射性的发现。
43、1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，有两条基本原理：
①相对性原理——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——不同的惯性参考系中，光在真空中的速度一定是c不变。
44、爱因斯坦还提出了相对论中的一个重要结论——质能方程式。
45、1900年，德国物理学家普朗克解释物体热辐射规律提出能量子假说：物质发射或吸收能量时，能量不是连续的，而是一份一份的，每一份就是一个最小的能量单位，即能量子。
46、激光——被誉为20世纪的“世纪之光”。

 简化版
必修部分
★伽利略（意大利物理学家）
①发现摆的等时性
②物体下落过程中的运动情况与物体的质量无关
③伽利略的理想斜面实验：将实验与逻辑推理结合在一起探究科学真理的方法为物理学的研究开创了新的一页（发现了物体具有惯性，同时也说明了力是改变物体运动状态的原因，而不是使物体运动的原因）
★胡克（英国物理学家）：胡克定律
★牛顿（英国物理学家）
①牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，总结出一套普遍适用的力学运动规律——牛顿运动定律和万有引力定律，建立了完整的经典力学（也称牛顿力学或古典力学）体系，物理学从此成为一门成熟的自然科学
②经典力学的建立标志着近代自然科学的诞生
★卡文迪许：测量了万有引力常量
★亚里士多德（古希腊）
①重的物理下落得比轻的物体快
②力是维持物体运动的原因
★开普勒（德国天文学家）：开普勒三定律
★托勒密（古希腊科学家）：发展和完善了地心说
★哥白尼（波兰天文学家）：日心说
★第谷（丹麦天文学家）：测量天体的运动
★泰勒斯（古希腊）贡献：发现毛皮摩擦过的琥珀能吸引羽毛、头发等轻小物体
★库仑（法国物理学家）：发现了库仑定律——标志着电学的研究从定性走向定量
★富兰克林（美国物理学家）：
①对当时的电学知识（如电的产生、转移、感应、存储等）作了比较系统的整理
②统一了天电和地电
★密立根：密立根油滴实验——测定元电荷
★昂纳斯（荷兰物理学家）：发现超导
★欧姆：欧姆定律（部分电路、闭合电路）
★奥斯特（丹麦物理学家）：电流的磁效应（电流能够产生磁场）
★法拉第：
①用电场线的方法表示电场
②发现了电磁感应现象
③发现了法拉第电磁感应定律（E=n△Φ/△t）
★安培（法国物理学家）
①磁场对电流可以产生作用力（安培力），并且总结出了这一作用力遵循的规律
②安培分子电流假说
★狄拉克（英国物理学家）：预言磁单极必定存在（至今都没有发现）
★洛伦兹（荷兰物理学家）：1895年发表了磁场对运动电荷的作用力公式（洛伦兹力）
★阿斯顿：
①发现了质谱仪
②发现非放射性元素的同位素
★劳伦斯（美国）：发现了回旋加速器
★楞次：发现了楞次定律（判断感应电流的方向）
★伦琴：发现了伦琴射线（X射线）
★麦克斯韦
①建立了完整的电磁理论
②预言了电磁波的存在，并且认为光是一种电磁波（赫兹通过实验证实电磁波的存在
★亨利（美国科学家）发现自感现象
3-4选修部分
★惠更斯（荷兰物理学家）
①确定了单摆周期公式。周期是2s的单摆叫秒摆；
②提出了机械波的波动现象规律——惠更斯原理。
★多普勒（奥地利物理学家）：多普勒效应
★赫兹（德国物理学家）：用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。
★赫歇耳（英国物理学家）：发现红外线
★里特（德国物理学家）：发现紫外线
★伦琴1895年，德国物理学家发现X射线（伦琴射线），并为他夫人的手拍下世界上第一张X射线的人体照片。
★斯涅耳（荷兰数学家）：折射定律
★托马斯·杨（英国物理学家）：成功地观察到了光的干涉现象
★菲涅尔（法国科学家）和泊松计算并实验观察到光的圆板衍射—泊松亮斑。
★爱因斯坦提出了狭义相对论，有两条基本原理：
①相对性原理——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——不同的惯性参考系中，光在真空中的速度一定是c不变。
爱因斯坦还提出了相对论中的一个重要结论——质能方程式。
★ 普朗克（德国物理学家）：能量子

题目
 1．伽利略为了研究自由落体的规律，将落体实验转化为著名的“斜面实验”，对于这个研究过程，下列说法正确（BD）
A．斜面实验放大了重力的作用，便于测量小球运动的路程
B．斜面实验“冲淡”了重力的作用，便于运动时间的测量
C．通过对斜面实验的观察与计算，直接得到落体运动的规律
D．根据斜面实验结论进行合理的外推，得到落体的运动规律

2．伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是（AC　）
A．其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论
B．其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论
C．运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显
D．运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显

物理学史实与思想
3．伽利略理想实验是将可靠的事实和抽象思维结合起来，能更深刻地反映自然规律，有关的实验程序内容如下：
(1) 减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然能达到原来的高度
(2) 两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面
(3) 如果没有摩擦，小球将上升到释放时的高度
(4) 继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球沿水平面做持续的匀速运动
请按程序先后次序排列，并指出它究竟属于可靠事实，还是通过思维过程的推论，下列说法中正确的是（括号内数字表示上述程序的号码） ( D )
A．事实（2）、事实（1）、推论（3）、推论（4）
B．事实（2）、推论（1）、推论（3）、推论（4）
C．事实（2）、推论（3）、推论（1）、推论（4）
D．事实（2）、推论（1）、推论（4）、推论（3）
物理学史实与思想

4．牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据，运用严密的逻辑推理，建立了万有引力定律。在创建万有引力定律的过程中，牛顿（ABC）
A．接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想
B．根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实，得出物体受地球的引力与其质量成正比，即Fµm的结论
C．根据Fµm和牛顿第三定律，分析了地月间的引力关系，进而得出Fµm 1m2
D．根据大量实验数据得出了比例系数G的大小
5．科学探究活动通常包括以下环节：提出问题，作出假设，制定计划，搜集证据，评估交流等．一组同学研究“运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的探究过程如下：
A．有同学认为：运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关．
B．他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象，用超声测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律，以验证假设．
C．在相同的实验条件下，同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离，将数据填入下表中，图（a）是对应的位移 一 时间图线．然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落，分别测出它们的速度 一 时间图线，如图（b）中图线 l、2、3、4、5所示．
D．同学们对实验数据进行分析、归纳后，证实了他们的假设．回答下列提问：
(1) 与上述过程中A、C 步骤相应的科学探究环节分别是________、________．
(2) 图（a）中的AB段反映了运动物体在做________运动，表中 X 处的值为________．
(3) 图（b）中各条图线具有共同特点，“小纸杯”在下落的开始阶段做_____________运动，最后“小纸杯”做_____________________ 运动．
(4) 比较图（b）中的图线1和图线5，指出在 1.0 s ～ 1.5s 时间段内，速度随时间变化关系的差异：_____________________________________________________．
时间t/s
 下落距离s/m
0.0
 0.000
0.4
 0.036
0.8
 0.469
1.2
 0.957
1.6
 1.447
2.0
 X
物理学史实与思想
答：(1) 作出假设、搜集证据； （2）匀速，1.937； （3）加速度减小的加速，匀速； (4)图线1：匀速运动，图线5：加速度减小的加速运动
表：伽利略手稿中的数据
1
 1
 32
4
 2
 130
9
 3
 298
16
 4
 526
25
 5
 824
36
 6
 1192
49
 7
 1600
64
 8
 2104
6．在伽利略羊皮纸手稿中发现的斜面实验数据如右表所示，人们推测第二、三列数据可能分别表示时间和长度。伽利略时代的1个长度单位相当于现在的29/30mm，假设1个时间单位相当于现在的0.5s。由此可以推测实验时光滑斜面的长度至少为＿＿2.04＿＿m，斜面的倾角约为＿1.5＿度。（g取10m/s2）
7．为研究影响家用保温瓶保温效果的因素，某同学在保温瓶中灌入热水，现测量初始水温，经过一段时间后再测量末态水温。改变实验条件，先后共做了6次实验，实验数据记录如下表：
序号
 瓶内水量（mL）
 初始水温（℃）
 时间（h）
 末态水温（℃）
1
 1000
 91
 4
 78
2
 1000
 98
 8
 74
3
 1500
 91
 4
 80
4
 1500
 98
 10
 75
5
 2000
 91
 4
 82
6
 2000
 98
 12
 77

下列方案中符合控制变量方法的是（ A ）
A、若研究瓶内水量与保温效果的关系，可用第1、3、5次实验数据
B、若研究瓶内水量与保温效果的关系，可用第2、4、6次实验数据
C、若研究初始水温与保温效果的关系，可用第1、2、3次实验数据
D、若研究保温时间与保温效果的关系，可用第4、5、6次实验数据
8．某同学用新材料制成的金属杆长4m，横截面积为0.9cm2，在它受到拉力后伸长不超过原长的1/1000。由于拉力太大，杆又太长，直接测试有困难，就选用同种材料制成的样品进行测试，得到如下数据：
L/m
250
 500
 750
 1000
1
 0.05
 0.04
 0.08
 0.12
 0.16
2
 0.05
 0.08
 0.16
 0.24
 0.32
3
 0.05
 0.12
 0.24
 0.36
 0.48
1
 0.10
 0.02
 0.04
 0.06
 0.08
1
 0.20
 0.01
 0.02
 0.03
 0.04
（1）根据测试结果，推导出材料伸长量x与材料长度L横截面积S及拉力F的函数关系为 ；
（2）在寻找上述关系的过程中，你运用了哪些科学研究方法？
（3）通过对样品的测试，求出新材料制成的金属杆能承受的最大拉力约为 。
答：x=KLF/S（K=10-12），控制变量法，11250N。

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