物理学史和物理学思想方法.docx
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1、 物理学史和物理学思想方法1、 高中课程中重要科学家科学家国籍主要贡献伽利略意大利论证较重物体不会比较轻物体下落得快;伽利略理想斜面实验指出: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自摆钟;伽利略在1638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牛顿英国以牛顿三大运动定律为基础建立牛顿力学;1687年在自然哲学的数学原理上发表万有引力定律,建立行星运动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利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量G库仑法国库仑用自己发明的扭
2、秤建立了静电学中著名的库仑定律;静电力常量的数值是在电荷量的单位得到定义之后,通过麦克斯韦的相关理论算出来的密立根美国通过油滴实验测定了元电荷的数值,e1.601019 C欧姆德国通过实验得出欧姆定律焦耳英国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;能量守恒定律的发现者之一楞次俄国确定了感应电流方向的定律楞次定律奥斯特丹麦1820年,发现电流可以使周围的磁针发生偏转,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)的观点笛卡尔法国在哲学原理中比较完整地第一次表述了惯性定律;第一次明确地提出了“动量守恒定律”安培法国发
3、现了安培定则;发现电流相互作用的规律;提出分子电流假说法拉第英国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;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;提出场的概念并用电场线描述电场、用磁感线描述磁场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;用粒子轰击氮核,第一次实现了原子核的人工转变,并发现了质子玻尔丹麦量子力学的先驱,汲取普朗克、爱因斯坦的量子概念,提出氢原子结构的玻尔理论贝可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人法国
4、发现了放射性更强的钋和镭二、重要物理思想方法(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)。(2)极限思维法:就是人们把所研究的问题外推到极端情况(或理想状态),通过推理而得出结论的过程,在用极限思维法处理物理问题时,通常是将参量的一般变化推到极限值,即无限大、零值、临界值和特定值的条件下进行分析和讨论。(3)微
5、元法:微元法是指在处理问题时,从对事物的极小部分(微元)分析入手,达到解决事物整体目的的方法。它在解决物理学问题时很常用,思想就是“化整为零”,先分析“微元”,再通过“微元”分析整体。(4)比值定义法:就是用两个基本物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法,特点是:A,但A与B、C均无关。如a、E、C、R、B、等。(5)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,就采用了控制变量法。(6)等效替代法:在研究物理
6、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。(7)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。一、单选题1(2017浙江高考真题)获得2017年诺贝尔物理学奖的成果是()A牛顿发现了万有引力定律B卡文迪许测定了引力常量C爱因斯坦预言了引力波D雷纳韦斯等探测到了引力波【答案】D
7、【解析】雷纳韦斯等探测到了引力波而获得了2017年诺贝尔物理学奖,其他三项不是2017年的,故D正确2(2018浙江高考真题)发现电流磁效应的物理学家是( )A法拉第B奥斯特C库仑D安培【答案】B【详解】奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第发现了电磁感应现象,库仑发现了库仑定律,安培发现了分子电流假说,B正确3(2017浙江高考真题)下列描述正确的是A开普勒提出所有行星绕太阳运动的轨道是椭圆B牛顿通过实验测出了万有引力常数C库伦通过扭秤实验测定了电子的电荷量D法拉第发现了电流的磁效应【答案】A【详解】开晋勒提出三大行星运动定律.其中开普勒第一定律说明所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆故A正确,牛顿提
8、出了万有引力定律.但万有引力常数是英国物理学家卡文迪许通过扭砰实验测得的,故B错误,密立根通过油滴实验测出了电子的电荷量,故C错误;;奥斯特提出了电流的磁效应.故D错误.综上所述本题答案是:A4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:下列眼镜方案中符合控制变量方法的是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
9、,可用第4、5、6次实验数据【答案】A【详解】AB若研究瓶内水量与保温效果的关系,应该控制初始状态温度和时间一定,A正确,B错误;C若研究初始水温与保温效果的关系,应该控制水量和时间一定,C错误;D若研究保温时间与保温效果的关系,应该控制水量和初始状态温度,D错误故选A。二、多选题5在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用下列叙述符合史实的是A奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应解释了电和磁之间存在联系B安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说C法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流D楞次在分
10、析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化【答案】ABD【解析】奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系,选项A正确; 安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说,选项B正确; 法拉第在实验中观察到,在通有变化电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流,选项C错误; 楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,选项D正确;故选ABD.6许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献,下列说法中正确的是()A卡文迪许测出引力
11、常数B法拉第发现电磁感应现象C安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式D库仑总结并确认了真空中两个静止电荷之间的相互作用规律【答案】ABD【详解】A卡文迪许用扭秤实验测出了万有引力常数,故A正确;B法拉第发现电磁感应现象,并总结出电磁感应定律,故B正确;C磁场对运动电荷的作用力是洛仑兹发现的,故C错误;D库仑发现了库仑定律,故D正确。故选ABD。7自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的,很多物理学家为寻找它们之间的联系做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,揭示了电现象和磁现象之间的联系B欧姆发现了欧姆定律,说明了热现象和电现象之间存在联系C法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现
12、象和电现象之间的联系D焦耳发现了电流的热效应,定量得出了电能和热能之间的转换关系【答案】ACD【解析】试题分析:本题考查物理学史,根据电磁学发展中科学家的贡献可找出正确【答案】解:A、奥斯特最先发现了电流的磁效应,揭开了人类研究电磁相互作用的序幕,故A正确;B、欧姆定律说明了电流与电压的关系,故B错误;C、法拉第经十年的努力发现了电磁感应现象,故C正确;D、焦耳发现了电流的热效应,故D正确;故选ACD点评:电流具有磁效应、热效应、化学效应等,本题考查其发现历程,要求我们熟记相关的物理学史此类问题一般以选择题的形式出现,熟悉课程中一些重要物理学史实是解决这类问题的关键一、单选题1.牛顿在伽利略等
13、人研究的基础上,提出了牛顿第一定律,下列说法中正确的是A.牛顿推翻了伽利略等人的研究结论,提出了牛顿第一定律B.不受力作用的物体是不存在的,故牛顿第一定律的建立毫无意义C.牛顿第一定律表明,物体只有在静止或匀速直线运动状态时才具有惯性D.牛顿第一定律表明,一切物体都具有惯性【答案】D【解析】A.牛顿在总结伽利略等人的研究结论,提出了牛顿第一定律,故A错误;B.伽利略的理想实验是依据他所做的实验,进行理想化的推理,不是凭空想象出来的,对实际的生产和生活有非常重要的指导意义。故B错误;C.惯性只与质量有关,与受力与否,运动与否无关,故C错误;D.牛顿第一定律表明,一切物体都具有惯性,故D正确。故选
14、D。2.在物理学发展的过程中,许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中或者研究方法中,正确的说法是A.在对自由落体运动的研究中,伽利略猜想运动速度与下落时间成正比,并直接用实验进行了验证B.伟大的物理学家牛顿最先建立了速度、加速度等概念。并创造了一套科学研究方法C.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,物理学中把这种研究方法叫做“微元法”D.亚里士多德认为两个物体从同一高度自由落下,重物体与轻物体下落一样快【答案】C【解析】A.伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比,
15、并未直接进行验证,而是验证了位移与时间的平方成正比,故A错误;B.伽利略是伟大的物理学家,他最先建立了速度、加速度等概念。并创造了一套科学研究方法,故B错误;C.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,物理学中把这种研究方法叫做“微元法”,故C正确;D.伽利略认为两个从同一高度自由落下的物体,重物体与轻物体下落一样快,故D错误;故选C。3.2012年度诺贝尔物理学奖授予了法国科学家塞尔日阿罗什与美国科学家大卫维因兰德,以表彰他们独立发明并发展测量和控制粒子个体、同时保持它们量子力学特性的方法。在物理学的发展过程中,许多
16、物理学家的科学发现推动了人类历史的进步,下列表述符合物理学史实的是A.楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要和引起感应电流的磁场方向相反B.麦克斯韦对前人和他自己的工作进行了综合概括,将电磁场理论用简洁、对称、完美数学形式表示出来,经后人整理和改写,成为经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组C.法拉第最先发现电磁感应基本规律,并制造了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机D.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说,且首先引人电场线和磁感线极大地促进了他对电磁现象的研究【答案】B【解析】A.楞次在分析了许多实验事实后提出楞次定律,即
17、感应电流应具有这样的方向,感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。当原磁通量减小时,感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相同。不符合史实,故A错误;B.麦克斯韦对前人和他自己的工作进行了综合概括,将电磁场理论用简洁、对称、完美数学形式表示出来,经后人整理和改写,成为经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。故B正确;C.法拉第最先发现电磁感应现象而不是电磁感应的基本规律,并制造了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机,故C错误;D.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说,首先引人电场线和磁感线的是法拉第,故D错误。故选B。4.在物理学发展过程中,观察、实验、假
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