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- 2021-05-12 发布
物理学史和物理思想方法
一、重要的物理学史
科学家
国籍
主要贡献
伽利略
意大利
①
1638
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
科学家
国籍
主要贡献
牛顿
英国
①
以牛顿三大运动定律为基础建立牛顿力学；
②
1687
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
科学家
国籍
主要贡献
库仑
法国
①
1785
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
－
19
C
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
科学家
国籍
主要贡献
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
科学家
国籍
主要贡献
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
”
科学家
国籍
主要贡献
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
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；
②
1831
年发现的电磁感应现象，使人类的文明跨进了电气化时代；
③
提出用电场线描述电场、用磁感线描述磁场
科学家
国籍
主要贡献
亨利
美国
最大的贡献是在
1832
年发现自感现象
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；
②
用
α
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
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
科学家
国籍
主要贡献
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
[
应用提升练
]
1
．在物理学史上，正确认识运动和力的关系且推翻
“
力是维持物体运动的原因
”
的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是
(
)
A
．亚里士多德、伽利略
B
．亚里士多德、牛顿
C
．伽利略、爱因斯坦
D
．伽利略、牛顿
解析：
亚里士多德认为必须有力作用在物体上，物体才能运动，不受力的作用物体就保持静止；伽利略根据小球从斜面上滚下的实验，提出如果没有摩擦阻力，小球将永远运动下去，即力不是维持物体运动的原因；牛顿在总结了前人研究的基础上提出了惯性定律；爱因斯坦建立了狭义相对论和广义相对论，故
D
正确．
答案：
D
2
．下列说法正确的是
(
)
A
．居里夫妇发现了铀和含铀矿物的天然放射现象
B
．康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性
C
．爱因斯坦在实验时无意中发现了一个使光的微粒理论得以东山再起的重要现象
——
光电效应
D
．卢瑟福通过阴极射线在电场和磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷
解析：
贝可勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象，居里夫妇发现了钋、镭元素，选项
A
错误；康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性，选项
B
正确；赫兹在实验时无意中发现了一个使光的微粒理论得以东山再起的重要现象
——
光电效应，选项
C
错误；汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷，故
D
错误．
答案：
B
3
．
(
多选
)
下列说法符合物理学史的是
(
)
A
．亚里士多德认为，力是维持物体运动的原因
B
．牛顿发现了万有引力定律，库仑用扭秤实验测出了引力常量的数值
C
．通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场相似，安培受此启发，提出了分子电流假说
D
．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系
解析：
牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用实验测出了引力常量的数值，
B
错误；其他三个选项均符合物理学史实，故选
A
、
C
、
D.
答案：
ACD
二、高中物理的重要思想方法
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
)
．
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；认识电压时，用水压进行类比．
[
应用提升练
]
4
．在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理思想与研究方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、建立物理模型法、类比法和科学假说法等等．以下关于所用物理学研究方法的叙述不正确的是
(
)
C
．玻璃瓶内装满水，用穿有透明细管的橡皮塞封口．手捏玻璃瓶，细管内液面高度有明显变化，说明玻璃瓶发生形变，该实验采用放大的思想
D
．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法
解析：
在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点代替物体的方法，采用的是理想模型法，选项
B
的叙述不正确．
答案：
B
答案：
B
6
．学习物理不仅要掌握物理知识，还要领悟并掌握处理物理问题的思想方法．在如图所示的几个实验中，研究物理问题的思想方法相同的是
(
)
A
．甲、乙
B.
乙、丙
C
．甲、丙
D
．丙、丁
解析：
比较平抛运动和自由落体运动，来研究平抛运动在竖直方向上运动的规律，用到了比较法；观察桌面的微小形变和测定万有引力常量的实验中，通过平面镜的反射，反射光线发生较大的角度变化，从而扩大了形变，该方法称为微小形变放大法；探究加速度与力、质量的关系中，用到了控制变量法．所以，乙和丙具有相同的研究物理问题的思想方法，故
B
正确．
答案：
B