江蘇南通如皋高中物理學(xué)史

物理學(xué)史一、力學(xué)：1．1638年，意大利物理學(xué)家伽利略在《兩種新科學(xué)的對話》中用科學(xué)推理論證重物體不會比輕物體下落得快；他研究自由落體運(yùn)動程序如下：提出假說：自由落體運(yùn)動是一種對時間均勻變化的最簡單的變速運(yùn)動；數(shù)學(xué)推理：由初速度為零、末速度為v的勻變速運(yùn)動平均速度和得出；再應(yīng)用從上式中消去V,導(dǎo)出即可。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：由于自由落體下落的時間太短，直接驗(yàn)證有困難，伽利略用銅球在阻力很小的斜面上滾下,上百次實(shí)驗(yàn)表明：；換用不同質(zhì)量的小球沿同一斜面運(yùn)動,位移與時間平方的比值不變,說明不同質(zhì)量的小球沿同一斜面做勻變速直線運(yùn)動的情況相同；不斷增大斜面傾角,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),得出該比值隨斜面傾角的增大而增大,說明小球做勻變速運(yùn)動的加速度隨斜面傾角的增大而變大。合理外推：把結(jié)論外推到斜面傾角為90°的情況,小球的運(yùn)動成為自由落體,伽利略認(rèn)為這時小球仍保持勻變速運(yùn)動的性質(zhì)。（用外推法得出的結(jié)論不一定都正確,還需經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）伽利略對自由落體的研究,開創(chuàng)了研究自然規(guī)律的一種科學(xué)方法。2、1654年,德國的馬德堡市做了一個轟動一時的實(shí)驗(yàn)——馬德堡半球?qū)嶒?yàn)；3、1687年,英國科學(xué)家牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》著作中提出了三條運(yùn)動定律（即牛頓三大運(yùn)動定律）。4、17世紀(jì),伽利略通過構(gòu)思的理想實(shí)驗(yàn)指出：在水平面上運(yùn)動的物體若沒有摩擦,將保持這個速度一直運(yùn)動下去；得出結(jié)論：力是改變物體運(yùn)動的原因,推翻了亞里士多德的觀點(diǎn)：力是維持物體運(yùn)動的原因。同時代的法國物理學(xué)家笛卡兒進(jìn)一步指出：如果沒有其它原因,運(yùn)動物體將繼續(xù)以同速度沿著一條直線運(yùn)動,既不會停下來,也不會偏離原來的方向。5、英國物理學(xué)家胡克對物理學(xué)的貢獻(xiàn)：胡克定律；經(jīng)典題目：胡克認(rèn)為只有在一定的條件下,彈簧的彈力才與彈簧的形變量成正比（對）6、1638年,伽利略在《兩種新科學(xué)的對話》一書中,運(yùn)用觀察－假設(shè)－數(shù)學(xué)推理的方法,詳細(xì)研究了拋體運(yùn)動。17世紀(jì),伽利略通過理想實(shí)驗(yàn)法指出：在水平面上運(yùn)動的物體若沒有摩擦,將保持這個速度一直運(yùn)動下去；同時代的法國物理學(xué)家笛卡兒進(jìn)一步指出：如果沒有其它原因,運(yùn)動物體將繼續(xù)以同速度沿著一條直線運(yùn)動,既不會停下來,也不會偏離原來的方向。7、人們根據(jù)日常的觀察和經(jīng)驗(yàn),提出“地心說”,古希臘科學(xué)家托勒密是代表；而波蘭天文學(xué)家哥白尼提出了“日心說”,大膽反駁地心說。8、17世紀(jì),德國天文學(xué)家開普勒提出開普勒三定律；牛頓于1687年正式發(fā)表萬有引力定律；1798年英國物理學(xué)家卡文迪許利用扭秤裝置比較準(zhǔn)確地測出了引力常量（體現(xiàn)放大和轉(zhuǎn)換的思想）；9、1846年,英國劍橋大學(xué)學(xué)生亞當(dāng)斯和法國天文學(xué)家勒維烈（勒維耶）應(yīng)用萬有引力定律,計算并觀測到海王星,1930年,美國天文學(xué)家湯苞用同樣的計算方法發(fā)現(xiàn)冥王星。10、我國宋朝發(fā)明的火箭是現(xiàn)代火箭的鼻祖,與現(xiàn)代火箭原理相同；但現(xiàn)代火箭結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其所能達(dá)到的最大速度主要取決于噴氣速度和質(zhì)量比（火箭開始飛行的質(zhì)量與燃料燃盡時的質(zhì)量比）；俄國科學(xué)家齊奧爾科夫斯基被稱為近代火箭之父,他首先提出了多級火箭和慣性導(dǎo)航的概念。多級火箭一般都是三級火箭,我國已成為掌握載人航天技術(shù)的第三個國家。11、1957年10月,蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星；1961年4月,世界第一艘載人宇宙飛船“東方1號”帶著尤里加加林第一次踏入太空。12、20世紀(jì)初建立的量子力學(xué)和愛因斯坦提出的狹義相對論表明經(jīng)典力學(xué)不適用于微觀粒子和高速運(yùn)動物體。13.17世紀(jì)荷蘭物理學(xué)家惠更斯確定了單擺的周期公式。周期是2s的單擺叫秒擺。14．奧地利物理學(xué)家多普勒（1803-1853）首先發(fā)現(xiàn)由于波源和觀察者之間有相對運(yùn)動，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象——多普勒效應(yīng)。（相互接近，f增大；相互遠(yuǎn)離，f減少）選修部分：（選修3-1、3-2、3-3、3-4、3-5）二、電磁學(xué)：（選修3-1、3-2）1、1785年法國物理學(xué)家?guī)靵隼门こ訉?shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電荷之間的相互作用規(guī)律——庫侖定律，并測出了靜電力常量k的值。2、1752年，富蘭克林在費(fèi)城通過風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證閃電是放電的一種形式，把天電與地電統(tǒng)一起來，并發(fā)明避雷針。3、1837年，英國物理學(xué)家法拉第最早引入了電場概念，并提出用電場線表示電場。4、1913年，美國物理學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)精確測定了元電荷e電荷量，獲得諾貝爾獎。5、1826年德國物理學(xué)家歐姆（1787-1854）通過實(shí)驗(yàn)得出歐姆定律。6、1911年，荷蘭科學(xué)家昂尼斯（或昂納斯）發(fā)現(xiàn)大多數(shù)金屬在溫度降到某一值時，都會出現(xiàn)電阻突然降為零的現(xiàn)象——超導(dǎo)現(xiàn)象。7、19世紀(jì)，焦耳和楞次先后各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生熱效應(yīng)的規(guī)律，即焦耳——楞次定律。8、1820年，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使周圍的小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，稱為電流磁效應(yīng)。9、法國物理學(xué)家安培發(fā)現(xiàn)兩根通有同向電流的平行導(dǎo)線相吸，反向電流的平行導(dǎo)線則相斥，同時提出了安培分子電流假說；并總結(jié)出安培定則（右手螺旋定則）判斷電流與磁場的相互關(guān)系和左手定則判斷通電導(dǎo)線在磁場中受到磁場力的方向。10、荷蘭物理學(xué)家洛侖茲提出運(yùn)動電荷產(chǎn)生了磁場和磁場對運(yùn)動電荷有作用力（洛侖茲力）的觀點(diǎn)。11、英國物理學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，并指出：陰極射線是高速運(yùn)動的電子流。12、湯姆生的學(xué)生阿斯頓設(shè)計的質(zhì)譜儀可用來測量帶電粒子的質(zhì)量和分析同位素。13、1932年，美國物理學(xué)家勞倫茲發(fā)明了回旋加速器能在實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生大量的高能粒子。（最大動能僅取決于磁場和D形盒直徑。帶電粒子圓周運(yùn)動周期與高頻電源的周期相同；但當(dāng)粒子動能很大，速率接近光速時，根據(jù)狹義相對論，粒子質(zhì)量隨速率顯著增大，粒子在磁場中的回旋周期發(fā)生變化，進(jìn)一步提高粒子的速率很困難。14、1831年英國物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了由磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律——電磁感應(yīng)定律。15、1834年，俄國物理學(xué)家楞次發(fā)表確定感應(yīng)電流方向的定律——楞次定律。16、1835年，美國科學(xué)家亨利發(fā)現(xiàn)自感現(xiàn)象（因電流變化而在電路本身引起感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象），日光燈的工作原理即為其應(yīng)用之一，雙繞線法制精密電阻為消除其影響應(yīng)用之一。17.1864年英國物理學(xué)家麥克斯韋發(fā)表《電磁場的動力學(xué)理論》的論文，提出了電磁場的基本方程組，后稱為麥克斯韋方程組，預(yù)言了電磁波的存在，指出光是一種電磁波，為光的電磁理論奠定了基礎(chǔ)。電磁波是一種橫波。1887年德國物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在并測定了電磁波的傳播速度等于光速。三、熱學(xué)（3-3選做）：1、1827年，英國植物學(xué)家布朗發(fā)現(xiàn)懸浮在水中的花粉微粒不停地做無規(guī)則運(yùn)動的現(xiàn)象——布朗運(yùn)動。2、19世紀(jì)中葉，由德國醫(yī)生邁爾、英國物理學(xué)家焦?fàn)?、德國學(xué)者亥姆霍茲最后確定能量守恒定律。3、1850年，克勞修斯提出熱力學(xué)第二定律的定性表述：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，稱為克勞修斯表述。次年開爾文提出另一種表述：不可能從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響，稱為開爾文表述。4、1848年開爾文提出熱力學(xué)溫標(biāo)，指出絕對零度是溫度的下限。指出絕對零度（-273.15℃）是溫度的下限。T=t+273.15K熱力學(xué)第三定律：熱力學(xué)零度不可達(dá)到。5．瓦特在1782年研制成功了具有連桿、飛輪和離心調(diào)速器的雙向蒸汽機(jī)。四、波動學(xué)（3-4選做）：1、17世紀(jì)，荷蘭物理學(xué)家惠更斯確定了單擺周期公式。周期是2s的單擺叫秒擺。2、1690年，荷蘭物理學(xué)家惠更斯提出了機(jī)械波的波動現(xiàn)象規(guī)律——惠更斯原理。3、奧地利物理學(xué)家多普勒（1803-1853）首先發(fā)現(xiàn)由于波源和觀察者之間有相對運(yùn)動，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象——多普勒效應(yīng)?！鞠嗷ソ咏?，f增大；相互遠(yuǎn)離，f減少】4、1864年，英國物理學(xué)家麥克斯韋發(fā)表《電磁場的動力學(xué)理論》的論文，提出了電磁場理論，預(yù)言了電磁波的存在，指出光是一種電磁波，為光的電磁理論奠定了基礎(chǔ)。電磁波是一種橫波5、1887年，德國物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，并測定了電磁波的傳播速度等于光速。6、1894年，意大利馬可尼和俄國波波夫分別發(fā)明了無線電報，揭開無線電通信的新篇章。7、1800年，英國物理學(xué)家赫歇耳發(fā)現(xiàn)紅外線；1801年，德國物理學(xué)家里特發(fā)現(xiàn)紫外線；1895年，德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)X射線（倫琴射線），并為他夫人的手拍下世界上第一張X射線的人體照片。五、光學(xué)（3-4選做）：1．公元140年，古希臘天文學(xué)家托勒玫認(rèn)為入射角與折射角之間是簡單地的正比關(guān)系（實(shí)際上這個結(jié)果只對以比較小角入射才大致成立），1621年荷蘭數(shù)學(xué)家斯涅耳找到了入射角與折射角之間的規(guī)律——入射角的正弦與折射角的正弦成正比，這就是折射定律。2．公元前468-前376，我國的墨翟及其弟子在《墨經(jīng)》中記載了光的直線傳播、影的形成、光的反射、平面鏡和球面鏡成像等現(xiàn)象，為世界上最早的光學(xué)著作。3、1801年，英國物理學(xué)家托馬斯?楊成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象。4、1818年，法國科學(xué)家菲涅爾和泊松計算并實(shí)驗(yàn)觀察到光的圓板衍射—泊松亮斑。5、1864年，英國物理學(xué)家麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，指出光是一種電磁波；1887年，赫茲證實(shí)了電磁波的存在，光是一種電磁波6、1905年，愛因斯坦提出了狹義相對論，有兩條基本原理：①相對性原理——不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的；②光速不變原理——不同的慣性參考系中，光在真空中的速度一定是c不變。1915年，愛因斯坦提出了廣義相對論，有兩條基本原理：①廣義相對性原理——在任何參考系中（包括慣性參考系），物理過程和物理規(guī)律都是相同的；②等效原理——一個均勻引力場與一個加速運(yùn)動的參考系等價。7、愛因斯坦還提出了相對論中的一個重要結(jié)論——質(zhì)能方程式：。8．1849年法國物理學(xué)家斐索首先在地面上測出了光速，以后又有許多科學(xué)家采用了更精密的方法測定光速，如美國物理學(xué)家邁克爾遜的旋轉(zhuǎn)棱鏡法。（注意其測量方法）9．關(guān)于光的本質(zhì)：17世紀(jì)明確地形成了兩種學(xué)說：一種是牛頓主張的微粒說，認(rèn)為光是光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒；另一種是荷蘭物理學(xué)家惠更斯提出的波動說，認(rèn)為光是在空間傳播的某種波。這兩種學(xué)說都不能解釋當(dāng)時觀察到的全部光現(xiàn)象。六、量子論（3-5選做）：相對論（高速運(yùn)動世界），1、物理學(xué)晴朗天空上的兩朵烏云：①邁克遜一莫雷實(shí)驗(yàn)相對論（高速運(yùn)動世界），熱輻射實(shí)驗(yàn)——量子論（微觀世界）；2、19世紀(jì)和20世紀(jì)之交，物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)：X射線的發(fā)現(xiàn)，電子的發(fā)現(xiàn)，放射性的發(fā)現(xiàn)。3、1900年，德國物理學(xué)家普朗克解釋物體熱輻射規(guī)律提出能量子假說：物質(zhì)發(fā)射或吸收能量時，能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份就是一個最小的能量單位，即能量子；4、激光——被譽(yù)為20世紀(jì)的“世紀(jì)之光”；5、1900年，德國物理學(xué)家普朗克為解釋物體熱輻射規(guī)律提出：電磁波的發(fā)射和吸收不是連續(xù)的，而是一份一份的，把物理學(xué)帶進(jìn)了量子世界；受其啟發(fā)1905年愛因斯坦提出光子說，成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律，因此獲得諾貝爾物理獎。6、1922年，美國物理學(xué)家康普頓在研究石墨中的電子對X射線的散射時——康普頓效應(yīng)，證實(shí)了光的粒子性。（說明動量守恒定律和能量守恒定律同時適用于微觀粒子）7、1913年，丹麥物理學(xué)家玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說，成功地解釋和預(yù)言了氫原子的輻射電磁波譜，為量子力學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。8、1924年，法國物理學(xué)家德布羅意大膽預(yù)言了實(shí)物粒子在一定條件下會表現(xiàn)出波動性；9、1927年美、英兩國物理學(xué)家得到了電子束在金屬晶體上的衍射圖案。電子顯微鏡與光學(xué)顯微鏡相比，衍射現(xiàn)象影響小很多，大大地提高了分辨能力，質(zhì)子顯微鏡的分辨本能更高。七、原子物理學(xué)（3-5選做）：1、1858年，德國科學(xué)家普里克發(fā)現(xiàn)了一種奇妙的射線——陰極射線（高速運(yùn)動的電子流）。2、1906年，英國物理學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，獲得諾貝爾物理學(xué)獎。3、1913年，美國物理學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)精確測定了元電荷e電荷量，獲得諾貝爾獎。4、1897年，湯姆生利用陰極射線管發(fā)現(xiàn)了電子，說明原子可分，有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并提出原子的棗糕模型。5、1909-1911年，英國物理學(xué)家盧瑟福和助手們進(jìn)行了a粒子散射實(shí)驗(yàn)，并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果估計原子核直徑數(shù)量級為10-15m。1919年，盧瑟福用a粒子轟擊氮核，第一次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子。預(yù)言原子核內(nèi)還有另一種粒子，被其學(xué)生查德威克于1932年在a粒子轟擊鈹核時發(fā)現(xiàn)，由此人們認(rèn)識到原子核由質(zhì)子和中子組成。6、1885年，瑞士的中學(xué)數(shù)學(xué)教師巴耳末總結(jié)了氫原子光譜的波長規(guī)律——巴耳末系。7、1913年，丹麥物理學(xué)家波爾最先得出氫原子能級表達(dá)式；8、1896年，法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，說明原子核有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。天然放射現(xiàn)象：有兩種衰變（a、B）,三種射線（a、仇Y），其中Y射線是衰變后新核處于激發(fā)態(tài)，向低能級躍遷時輻射出的。衰變快慢與原子所處的物理和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。9、1896年，在貝克勒爾的建議下，瑪麗-居里夫婦發(fā)現(xiàn)了兩種放射性更強(qiáng)的新元素——釙（Po）鐳（Ra）。10、1919年，盧瑟福用a粒子轟擊氮核，第一次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，并預(yù)言原子核內(nèi)還有另一種粒子——中子。11、1932年，盧瑟福學(xué)生查德威克于在a粒子轟擊鈹核時發(fā)現(xiàn)中子，獲得諾貝爾物理獎。12、1934年，約里奧一居里夫婦用a粒子轟擊鋁箔時，發(fā)現(xiàn)了正電子和人工放射性同位素。13、1939年12月，德國物理學(xué)家哈恩和助手斯特拉斯曼用中子轟擊鈾核時，鈾核發(fā)生裂變。14、1942年，在費(fèi)米、西拉德等人領(lǐng)導(dǎo)下，美國建成第一個裂變反應(yīng)堆（由濃縮鈾棒、控制棒、減速劑、水泥防護(hù)層等組成）。15、1952年美國爆炸了世界上第一顆氫彈（聚變反應(yīng)、熱核反應(yīng)）。人工控制核聚變的一個可能途