物理學史和原子物理

1、必修部分：（必修1、必修2）一、力學：1638年，意大利物理學家伽利略在兩種新科學的對話中用科學推理論證重物體和輕物體下落一樣快；并在比薩斜塔做了兩個不同質量的小球下落的實驗，證明了他的觀點是正確的，推翻了古希臘學者亞里士多德的觀點（即：質量大的小球下落快是錯誤的）；1654年， 德國的馬德堡市做了一個轟動一時的實驗馬德堡半球實驗；1687年，英國科學家牛頓在自然哲學的數(shù)學原理著作中提出了三條運動定律（即牛頓三大運動定律）。17 世紀，伽利略通過構思的理想實驗指出：在水平面上運動的物體若沒有摩擦，將保持這個速度一直運動下去；得出結論：力是改變物體運動的原因，推翻了亞里士多德的觀點：力是維持物體

2、運動的原因。同時代的法國物理學家笛卡兒進一步指出：如果沒有其它原因，運動物體將繼續(xù)以同速度沿著一條直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向。5、英國物理學家胡克對物理學的貢獻：胡克定律；經典題目：胡克認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的對話一書中，運用觀察假設數(shù)學推理的方法，詳細研究了拋體運動。17世紀，伽利略通過理想實驗法指出：在水平面上運動的物體若沒有摩擦，將保持這個速度一直運動下去；同時代的法國物理學家笛卡兒進一步指出：如果沒有其它原因，運動物體將繼續(xù)以同速度沿著一條直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向。7、人們

3、根據(jù)日常的觀察和經驗，提出“地心說”，古希臘科學家托勒密是代表；而波蘭天文學家哥白尼提出了“日心說”，大膽反駁地心說。8、 17 世紀，德國天文學家開普勒提出開普勒三大定律；9、牛頓于1687 年正式發(fā)表萬有引力定律；1798年英國物理學家卡文迪許利用扭秤實驗裝置比較準確地測出了引力常量；1846年，英國劍橋大學學生亞當斯和法國天文學家勒維烈（勒維耶）應用萬有引力定律，計算并觀測到海王星，1930年，美國天文學家湯苞用同樣的計算方法發(fā)現(xiàn)冥王星。9、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)代火箭結構復雜，其所能達到的最大速度主要取決于噴氣速度和質量比（火箭開始飛行的質量與燃料

4、燃盡時的質量比）；俄國科學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的第三個國家。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。20 世紀初建立的量子力學和愛因斯坦提出的狹義相對論表明經典力學 不適用于微觀粒子和高速運動物體。17 世紀，德國天文學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年英國物理學家卡文迪許利用扭秤裝置比較準確地測出了引力常量（體現(xiàn)放大和轉換的思想）；1846 年，科學家

5、應用萬有引力定律，計算并觀測到海王星。選修部分：（選修3-1 、 3-2 、 3-3、 3-4、 3-5）二、電磁學：（選修3-1 、 3-2 ）1785年法國物理學家?guī)靵隼门こ訉嶒灠l(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。1752年，富蘭克林在費城通過風箏實驗驗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。1837年，英國物理學家法拉第最早引入了電場概念，并提出用電場線表示電場。1913年，美國物理學家密立根通過油滴實驗精確測定了元電荷e電荷量，獲得諾貝爾獎。1826年德國物理學家歐姆（1787-1854）通過實驗得出歐姆定律。1911 年，荷蘭科學

6、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)象超導現(xiàn)象。19 世紀，焦耳和楞次先后各自獨立發(fā)現(xiàn)電流通過導體時產生熱效應的規(guī)律，即焦耳楞次定律。1820 年，丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)電流可以使周圍的小磁針發(fā)生偏轉，稱為電流磁效應。法國物理學家安培發(fā)現(xiàn)兩根通有同向電流的平行導線相吸，反向電流的平行導線則相斥，同時提出了安培分子電流假說；并總結出安培定則（右手螺旋定則） 判斷電流與磁場的相互關系和左手定則判斷通電導線在磁場中受到磁場力的方向。荷蘭物理學家洛侖茲提出運動電荷產生了磁場和磁場對運動電荷有作用力（洛侖茲力）的觀點。英國物理學家湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，并指出： 陰極

7、射線是高速運動的電子流。湯姆生的學生阿斯頓設計的質譜儀可用來測量帶電粒子的質量和分析同位素。1932年，美國物理學家勞倫茲發(fā)明了回旋加速器能在實驗室中產生大量的高能粒子。（最大動能僅取決于磁場和D 形盒直徑。帶電粒子圓周運動周期與高頻電源的周期相同；但當粒子動能很大，速率接近光速時，根據(jù)狹義相對論，粒子質量隨速率顯著增大，粒子在磁場中的回旋周期發(fā)生變化，進一步提高粒子的速率很困難。1831 年英國物理學家法拉第發(fā)現(xiàn)了由磁場產生電流的條件和規(guī)律電磁感應定律。1834年，俄國物理學家楞次發(fā)表確定感應電流方向的定律楞次定律。1835年，美國科學家亨利發(fā)現(xiàn)自感現(xiàn)象（因電流變化而在電路本身引起感應電動勢

8、的現(xiàn)象）， 日光燈的工作原理即為其應用之一，雙繞線法制精密電阻為消除其影響應用之一。3-4）：17 世紀，荷蘭物理學家惠更斯確定了單擺周期公式。周期是2s 的單擺叫秒擺。1690年，荷蘭物理學家惠更斯提出了機械波的波動現(xiàn)象規(guī)律惠更斯原理。35、奧地利物理學家多普勒（1803-1853）首先發(fā)現(xiàn)由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象多普勒效應?！鞠嗷ソ咏?，f 增大；相互遠離，f 減少】1864年，英國物理學家麥克斯韋發(fā)表電磁場的動力學理論的論文，提出了電磁場理論，預言了電磁波的存在，指出光是一種電磁波，為光的電磁理論奠定了基礎。電磁波是一種橫波1887年，德國物理學家赫茲

9、用實驗證實了電磁波的存在，并測定了電磁波的傳播速度等于光速。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。1800年，英國物理學家赫歇耳發(fā)現(xiàn)紅外線；1801 年，德國物理學家里特發(fā)現(xiàn)紫外線；1895年，德國物理學家倫琴發(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（3-4）：1621 年，荷蘭數(shù)學家斯涅耳找到了入射角與折射角之間的規(guī)律折射定律。1801 年，英國物理學家托馬斯楊成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象。1818年，法國科學家菲涅爾和泊松計算并實驗觀察到光的圓板衍射泊松亮斑。1864年，英國物理學家麥克斯韋預言了電磁波的存在，

10、指出光是一種電磁波；1887年，赫茲證實了電磁波的存在，光是一種電磁波1905年，愛因斯坦提出了狹義相對論，有兩條基本原理：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；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。45、愛因斯坦還提出了相對論中的一個重要結論質能方程式：。46公元前468-前 376，我國的墨翟及其弟子在墨經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著作。1849年法國物理學家斐索首先在地面上測出了光速，以后又有許多科學家采用了更精密的方法測定光速，如美國物理學家邁克爾遜的旋轉棱鏡法。（ 注意其測量方法）

11、48關于光的本質：17 世紀明確地形成了兩種學說：一種是牛頓主張的微粒說， 認為光是光源發(fā)出的一種物質微粒；另一種是荷蘭物理學家惠更斯提出的波動說， 認為光是在空間傳播的某種波。這兩種學說都不能解釋當時觀察到的全部光現(xiàn)象。六、相對論（3-4 選做）：物理學晴朗天空上的兩朵烏云：邁克遜莫雷實驗相對論 （高速運動世界）, 熱輻射實驗量子論（微觀世界）；19 世紀和 20 世紀之交，物理學的三大發(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)。1905年，愛因斯坦提出了狹義相對論，有兩條基本原理：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；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

12、 c 不變。1900年，德國物理學家普朗克解釋物體熱輻射規(guī)律提出能量子假說：物質發(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；53、激光被譽為20 世紀的“世紀之光”；七、波粒二象性（3-5 選做）：1900年，德國物理學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，把物理學帶進了量子世界；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規(guī)律，因此獲得諾貝爾物理獎。1922年，美國物理學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， 證實了光的粒子性。（說明動量守恒定律和能量守恒定律同時適用于微觀粒

13、子）1913年，丹麥物理學家玻爾提出了自己的原子結構假說，成功地解釋和預言了氫原子的輻射電磁波譜，為量子力學的發(fā)展奠定了基礎。1924年，法國物理學家德布羅意大膽預言了實物粒子在一定條件下會表現(xiàn)出波動性；1927年美、英兩國物理學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，質子顯微鏡的分辨本能更高。八、原子物理學（3-5 選做）：1858年，德國科學家普里克發(fā)現(xiàn)了一種奇妙的射線陰極射線（高速運動的電子流）。1906年，英國物理學家湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，獲得諾貝爾物理學獎。1913年，美國物理學家密立根通過油滴實驗精確測定了元電荷e電荷量

14、，獲得諾貝爾獎。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，有復雜內部結構，并提出原子的棗糕模型。1909 1911 年， 英國物理學家盧瑟福和助手們進行了 粒子散射實驗，并提出了原子的核式結構模型。由實驗結果估計原子核直徑數(shù)量級為10 -15m。1919 年，盧瑟福用 粒子轟擊氮核，第一次實現(xiàn)了原子核的人工轉變，并發(fā)現(xiàn)了質子。預言原子核內還有另一種粒子，被其學生查德威克于1932年在 粒子轟擊鈹核時發(fā)現(xiàn)，由此人們認識到原子核由質子和中子組成。1885年，瑞士的中學數(shù)學教師巴耳末總結了氫原子光譜的波長規(guī)律巴耳末系。1913年，丹麥物理學家波爾最先得出氫原子能級表達式；1896年，

15、法國物理學家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，說明原子核有復雜的內部結構。天然放射現(xiàn)象：有兩種衰變（ 、 ），三種射線（ 、 、 ），其中 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狀態(tài)無關。1896年，在貝克勒爾的建議下，瑪麗-居里夫婦發(fā)現(xiàn)了兩種放射性更強的新元素釙（Po）鐳（Ra）。1919年， 盧瑟福用 粒子轟擊氮核，第一次實現(xiàn)了原子核的人工轉變，發(fā)現(xiàn)了質子，并預言原子核內還有另一種粒子中子。1932年，盧瑟福學生查德威克于在 粒子轟擊鈹核時發(fā)現(xiàn)中子，獲得諾貝爾物理獎。1934年，約里奧居里夫婦用 粒子轟擊鋁箔時，發(fā)現(xiàn)了正電子和人工放射性同位素。1939年

16、 12月， 德國物理學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。1942年，在費米、西拉德等人領導下，美國建成第一個裂變反應堆（由濃縮鈾棒、控制棒、減速劑、水泥防護層等組成）。1952年美國爆炸了世界上第一顆氫彈（聚變反應、熱核反應）。人工控制核聚變的一個可能途徑是：利用強激光產生的高壓照射小顆粒核燃料。1932年發(fā)現(xiàn)了正電子，1964年提出夸克模型；粒子分三大類：媒介子傳遞各種相互作用的粒子，如：光子；輕子不參與強相互作用的粒子，如：電子、中微子；強子參與強相互作用的粒子，如：重子（質子、中子、超子）和介子，強子由更基本的粒子夸克組成，夸克帶電量可能為元電荷.重要物理學史問題伽利

17、略（意大利物理學家）對物理學的貢獻：發(fā)現(xiàn)擺的等時性物體下落過程中的運動情況與物體的質量無關伽利略的理想斜面實驗：將實驗與邏輯推理結合在一起探究科學真理的方法為物理學（發(fā)現(xiàn)了物體具有慣性，同時也說明了力是改變物體運動狀態(tài)的原因，經典題目伽利略根據(jù)實驗證實了力是使物體運動的原因（錯）伽利略認為力是維持物體運動的原因（錯）伽俐略首先將物理實驗事實和邏輯推理（包括數(shù)學推理）和諧地結合起來（對）伽利略根據(jù)理想實驗推論出，如果沒有摩擦，在水平面上的物體，一旦具有某一個速度，將保持這個速度繼續(xù)運動下去（對）胡克（英國物理學家）對物理學的貢獻：胡克定律經典題目胡克認為只有在一定的條件下，彈簧的彈力才與彈簧的形

18、變量成正比（對）牛頓（英國物理學家）對物理學的貢獻牛頓在伽利略、笛卡兒、開普勒、惠更斯等人研究的基礎上，采用歸納與演繹、綜合與分析的方法，總結出一套普遍適用的力學運動規(guī)律牛頓運動定律和萬有引力定律，建立了完整的經典力學（也稱牛頓力學或古典力學）體系， 物理學從此成為一門成熟的自然科學經典力學的建立標志著近代自然科學的誕生經典題目牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力，并總結得出了萬有引力定律，卡文迪許用實驗測出了引力常數(shù)（對）牛頓認為力的真正效應總是改變物體的速度，而不僅僅是使之運動（對）牛頓提出的萬有引力定律奠定了天體力學的基礎（對）卡文迪許貢獻：測量了萬有引力常量典型題目牛頓第一次通過實驗測出了萬有引力常量（

19、錯）卡文迪許巧妙地利用扭秤裝置，第一次在實驗室里測出了萬有引力常量的數(shù)值（對）亞里士多德（古希臘）觀點：重的物理下落得比輕的物體快力是維持物體運動的原因經典題目亞里士多德認為物體的自然狀態(tài)是靜止的，只有當它受到力的作用才會運動（對）開普勒（德國天文學家）對物理學的貢獻開普勒三定律經典題目開普勒發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律和行星運動規(guī)律（錯）托勒密（古希臘科學家）觀點：發(fā)展和完善了地心說哥白尼（波蘭天文學家）觀點：日心說第谷（丹麥天文學家）貢獻：測量天體的運動威廉?赫歇耳（英國天文學家）貢獻：用望遠鏡發(fā)現(xiàn)了太陽系的第七顆行星天王星湯苞（美國天文學家）貢獻：用“計算、預測、觀察和照相”的方法發(fā)現(xiàn)了太陽系第九

20、顆行星冥王星泰勒斯（古希臘）貢獻：發(fā)現(xiàn)毛皮摩擦過的琥珀能吸引羽毛、頭發(fā)等輕小物體庫侖（法國物理學家）貢獻：發(fā)現(xiàn)了庫侖定律標志著電學的研究從定性走向定量典型題目庫侖總結并確認了真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用（對）庫侖發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應（錯）富蘭克林（美國物理學家）貢獻：對當時的電學知識（如電的產生、轉移、感應、存儲等）作了比較系統(tǒng)的整理統(tǒng)一了天電和地電密立根貢獻：密立根油滴實驗測定元電荷昂納斯（荷蘭物理學家）發(fā)現(xiàn)超導歐姆： 貢獻：歐姆定律（部分電路、閉合電路）奧斯特（丹麥物理學家）電流的磁效應（電流能夠產生磁場）經典題目奧斯特最早發(fā)現(xiàn)電流周圍存在磁場（對）法拉第根據(jù)小磁針在通電導線周圍的偏轉

21、而發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應（錯）法拉第貢獻：用電場線的方法表示電場發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)了法拉第電磁感應定律（E=n / t）經典題目奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象（對）法拉第發(fā)現(xiàn)了磁場產生電流的條件和規(guī)律（對）奧斯特對電磁感應現(xiàn)象的研究，將人類帶入了電氣化時代（錯）法拉第發(fā)現(xiàn)了磁生電的方法和規(guī)律（對）安培（法國物理學家）磁場對電流可以產生作用力（安培力），并且總結出了這一作用力遵循的規(guī)律安培分子電流假說經典題目安培最早發(fā)現(xiàn)了磁場能對電流產生作用（對）安培提出了磁場對運動電荷的作用力公式（錯）狄拉克（英國物理學家）貢獻：預言磁單極必定存在（至今都沒有發(fā)現(xiàn)）洛倫茲（荷蘭物理學家）貢獻： 1895 年發(fā)表了磁場對運動電荷的作用力公式（洛倫茲力）阿斯頓貢獻：發(fā)現(xiàn)了質譜儀發(fā)現(xiàn)非放射性元素的同位素勞倫斯（美國）發(fā)現(xiàn)了回旋加速器楞次發(fā)現(xiàn)了楞次定律（判斷感應電流的方向）湯姆生（英國物理學家）貢獻：發(fā)現(xiàn)了電子（揭示了原子具有復雜的結構）建立了原子的模型棗糕模型經典題目湯姆生通過對陰極射線的研究發(fā)現(xiàn)了電子（對）盧瑟福（英國物理學家）指導助手進行了 粒子散射實驗（記住實驗現(xiàn)象）提出了原子的核式結構（記住內容）發(fā)現(xiàn)了質子經典題目湯姆生提出原子的核式結構學說，后來盧瑟福用粒子散射實驗給予