大學物理學史,物理學史

1、 大學物理學 1、 簡述墨家在光學上的研究成就。墨子是第一個進行光學實驗，并對幾何光學進行系統(tǒng)研究的科學家。墨子細致地觀察了運動物體影像的變化規(guī)律，提出了“景不徙”的命題。墨子指出，光源如果不是點光源，由于從各點發(fā)射的光線產生重復照射，物體就會產生本影和副影；如果光源是點光源，則只有本影出現(xiàn)。墨子明確指出，光是直線傳播的，物體通過小孔所形成的像是倒像。墨經(jīng)中論述了光的反射，包括平面鏡、凹面鏡、凸面鏡的反射情況。2、 阿基米德對物理學的貢獻有哪些？力學： 1系統(tǒng)總結并嚴格證明了杠桿定律，為靜力學奠定了基礎。此外，阿基米德利用這一原理設計制造了許多機械。2、他在研究浮體的過程中發(fā)現(xiàn)了浮力定律，也就

2、是有名的阿基米德定律。天文學：1、他發(fā)明了用水利推動的星球儀，并用它模擬太陽、行星和月亮的運行及表演日食和月食現(xiàn)象；2、他認為地球是圓球狀的，并圍繞著太陽旋轉，這一觀點比哥白尼的“日心地動說”要早一千八百年。限于當時的條件，他并沒有就這個問題做深入系統(tǒng)的研究。3、 伽利略的科學研究方法有何特點？1.把實驗與數(shù)學結合起來，既注意邏輯推理，又依靠實驗檢驗，構成了一套完整的科學研究方法。（2）有意識地在實驗中拋開一些次要因素，創(chuàng)造理想化的物理條件。既要力求使實驗條件盡可能符合數(shù)學要求，以便獲得超越這一實驗本身的特殊條件的認識，又要設法改變實驗測量的條件，使之易于測量。（3）用實驗去驗證理論。伽利略認

3、為科學實驗是為了證明理論概念（或觀察規(guī)律）而去做的，不應該是盲目的、無計劃的，而理論（數(shù)學）又必須服從實驗判決。（4）把實驗與理論聯(lián)系起來。4、說明牛頓三定律基本思想的歷史淵源。（第三章）牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)及總結 300多年前，伽利略對類似的實驗進行了分析，認識到：運動物體受到的阻力越小，他的運動速度減小得就越慢，他運動的時間就越長。他還進一步通過進一步推理得出，在理想情況下，如果水平表面絕對光滑，物體受到的阻力為零，它的速度講不會減慢，這是將以恒定不變的速度永遠運動下去。伽利略曾經(jīng)專研過這個問題，牛頓曾經(jīng)說過：“我是站在巨人的肩膀上才成功的?！边@句話就是針對伽利略的。所以牛頓概括了前人的研究

4、結果，總結出了著名的牛頓第一定律。5、說明能量守恒原理建立的科學淵源。（第四章） 一、定律誕生的前提條件：1、認識熱的本質，倫福德和戴維的實驗為熱的運動說提供了有力的支持，成了建立能量轉化與守恒定律的前奏。19世紀40年代以前，自然科學的發(fā)展為能量轉化與守恒定律的建立奠定了基礎：2、力學方面，早已發(fā)現(xiàn)了機械運動在一定條件下的不滅性（動量守恒、“活力”守恒）3、發(fā)現(xiàn)了各種“自然力”相互轉化的現(xiàn)象4、永動機不可能實現(xiàn)的歷史教訓，從反面提供了能量守恒的例證；5、建立了能量的初步概念；6、在一些特殊情況下接觸到能量守恒與轉化定律，如楞次定律、赫斯定律7、蒸汽機的發(fā)明與不斷改進。二、邁爾的貢獻1842年

5、發(fā)表了題為熱的力學的幾點說明的論文，敘述了普遍的“力”（即能）的轉化與守恒的概念，所以一般都承認邁爾是建立熱力學第一定律（即能量守恒定律）的第一人。三、焦耳對熱功當量的測定焦耳對電和磁的研究很感興趣。他通過測定熱功當量為建立能量守恒定律提供了實驗依據(jù)。 焦耳通過實驗得出結論：熱功當量是一個普適常量，與作功的方式無關。他證實了自然界的能量是等量轉換的，是不會被總可以在某些地方得到相當?shù)哪芰?。焦耳的實驗工作為熱力學第一定律的建立奠定了實驗基礎，由此能量守恒定律牢固地確立起來。 四、亥姆霍茲的工作從多方面論證能量守恒和轉化定律的人是德國的海曼.亥姆霍茲。1847年，26歲的亥姆霍茲寫了一篇重要的論文

6、力的守恒這篇論文在熱力學的發(fā)展中占有重要的地位。6、確立能量轉化與守恒定律的三位科學家是誰？分述他們的貢獻。羅伯特邁爾 海爾曼亥姆霍茲 焦耳羅伯特邁爾 ：1842年撰文論無機界的力，1845年撰文與有機運動相聯(lián)系的新陳代謝。邁爾是將熱學觀點用于有機世界研究的第一人。海爾曼亥姆霍茲：1847年，提出了能量守恒和轉化定律。1855年最早測量了神經(jīng)脈動速率，把物理方法應用于神經(jīng)系統(tǒng)的研究，著有生物光學手冊、音樂理論的生理基礎、論力的守恒等書。培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀人才。赫茲、普朗克等人都是他的學生。焦耳：1843年，寫了兩篇關鍵性論文論磁電的熱效應和熱的機械值和論水電解時產生的熱。1849年發(fā)表論熱功當量

7、。1878年發(fā)表熱功當量的新測定，最后得到的數(shù)值為423.85千克·米/千卡。7、簡述17世紀幾何光學的主要成就。61608年，李普塞制造了第一臺望遠鏡。 1610年，伽利略改進了望遠鏡，發(fā)現(xiàn)了土星光環(huán)。8、簡述19世紀對太陽光譜研究的主要進展。1800年，英國天文學家赫謝爾測量了太陽光譜中各部分的熱效應，發(fā)現(xiàn)紅端輻射溫度較高。他注意到紅端以外的區(qū)域，也具有熱效應，從而發(fā)現(xiàn)了紅外線。1801年，德國科學家里特(Ritter)發(fā)現(xiàn)在光譜紫色的外側仍能使氯化銀變黑，且比紫光的化學作用更強烈，從而發(fā)現(xiàn)了紫外線。1802年沃拉斯頓(Wollaston)觀察到太陽光譜的不連續(xù)性，發(fā)現(xiàn)中間有多條

8、黑線，但他誤認為是顏色的分界線。1803年托馬斯楊的干涉實驗提供了測量波長的方法.德國物理學家夫瑯和費對太陽光譜進行了深入研究，1814-1815年他向慕尼黑科學院展示了自己編繪的太陽光譜圖，內有多條黑線，并對其中八根顯要的黑線標以A、BH等字母(稱為夫瑯和費線)。這些黑線后來成為比較不同玻璃材料色散率的標準，并為光譜精確測量提供了基礎。1821年-1822年期間，夫瑯和費詳細地研究了衍射現(xiàn)象，在波動說的基礎上導出了從衍射圖形求波長的關系式，確定了主要暗線的波長，如D=588.77m.9、靜電力作用的平方反比定律是如何建立的？5法國人庫侖（17361860）早年從事摩擦和扭轉的研究。1785年

9、他用自己制作的電扭秤測定了電荷之間的斥力。結論為：兩個帶同種類型電荷間的排斥力與兩球中心的距離的平方成反比。力學中的單擺實驗給了他啟發(fā)，他采取測定振動周期來確定力與距離的關系（P97頁），克服了困難，并得到同樣的結論。1785年庫侖在法國科學院發(fā)表了他的研究論文，指出了電荷之間的作用力與其距離平方成反比，而與它們所帶電荷量的乘積成正比的關系（庫侖定律）。可見庫侖得出電力隨距離變化的平方成反比定律的關鍵實驗不是電扭秤實驗，而是電擺實驗。因為同號電荷的斥力早有普利斯特利的論斷。2第2 / 3頁10、麥克斯韋建立電磁場理論的基本思考線索是什么？18551856年，他發(fā)表了第一篇關于電磁理論的論文：論

10、法拉第的力線。在這篇論文中，采用數(shù)學推理和類比方法，用數(shù)學語言表述法拉第的力線概念。他用不可壓縮的流體的流線類比電場線，從而得到一個物理現(xiàn)象的幾何圖象。并對電磁感應作出理論解釋，他的目標是統(tǒng)一已知的電學和磁學定律。18611863年，他發(fā)表了論物理的力線的論文。這時他已突破了僅靠幾何上類比的方法，轉用模型來建立假說。他創(chuàng)造性地提出了兩個重要的假設：位移電流和渦旋電場。利用他構造的電磁以太模型，不僅說明法拉第磁感應的應力性質，還建立了主要電磁想象之間的聯(lián)系，預言了電磁波的存在。1865年，他發(fā)表了電磁場的動力學理論的論文：全面論述了電磁場理論，提出了電磁場的普遍方程組，共20個方程，包含20個變

11、量，后經(jīng)赫茲和亥維賽的整理和約簡，就成了經(jīng)典電動力學主要基礎的麥克斯韋方程組。在這部著作中，他明確論述了光與電磁現(xiàn)象的同一性，奠定了光的電磁理論基礎。11、邁克耳遜-莫雷實驗的目的是什么？為什么說這一實驗結果是經(jīng)典物理學晴空中的一朵“烏云”？目的：一是想驗證以太的存在，二是想證實光速可以疊加，即光速不是恒定的。結果這兩個目的都沒達到，但從反面證實了以太的不存在和光速恒定。所以MM實驗也被稱作是“最成功的失敗”。因為以太這個概念作為絕對運動的代表，是經(jīng)典物理學和經(jīng)典時空觀的基礎。而這根支撐著經(jīng)典物理學大廈的梁柱竟然被一個實驗的結果而無情地否定，那馬上就意味著整個物理世界的轟然崩塌。愛爾蘭物理學家

12、費茲杰惹和荷蘭物理學家洛倫茲分別獨立地提出了一種假說，認為物體在運動的方向上會發(fā)生長度的收縮，從而使得以太的相對運動速度無法被測量到。這些假說雖然使得以太的概念得以繼續(xù)保留，但也已經(jīng)對它的意義提出了強烈的質問，因為很難想象，一個只具有理論意義的“假設物理量”究竟有多少存在的必要。12、19、20世紀之交物理學在實驗上有哪些新發(fā)現(xiàn)？這些發(fā)現(xiàn)有什么重要意義？一 電子的發(fā)現(xiàn) 二 X射線的發(fā)現(xiàn) 三 天然放射性的發(fā)現(xiàn)意義：宣告了原子是可分的.為進行電子和原子的研究開創(chuàng)了新的實驗技術.由于X射線與原子中內層電子的躍遷有關,這說明了物理學還存在亟待搜索的未知領域.X射線本身在醫(yī)療,研究物質結構等方面都有很多的實用價值.貝克勒爾射線的發(fā)現(xiàn),是人類第一次發(fā)現(xiàn)某些元素自身也具有自發(fā)輻射現(xiàn)象,引起了人們對原子核問題的關注.貝克勒爾獲1903年諾貝爾獎.13、愛因斯坦創(chuàng)立狹義相對論的基本思考線索是什么？其思想的獨特性表現(xiàn)在哪些方面？ 愛因斯坦正是思考物體接近光速運動會發(fā)生什么現(xiàn)象，從而發(fā)現(xiàn)相對論，其線索是當時無法解釋光的波動性，和高速粒子運動規(guī)律是洛倫茲公式，而非牛頓公式。其獨特性表現(xiàn)在顛覆傳統(tǒng)定義，修改時間(鐘慢)和距離(尺縮)，以保證假設光速不變的條件成立。14、簡要說明狹義相對論取得的主要成就。相對論的建立從根本上改變了物理學的面貌。它否定了經(jīng)典力學的絕對