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1、
考前第9天 物理學(xué)史和物理思想方法
考 點(diǎn) 提 煉
1.重要的物理學(xué)史
科學(xué)家
國(guó)籍
主要貢獻(xiàn)
伽利略
意大利
①1638年,論證較重物體不會(huì)比較輕物體下落得快;
②伽利略理想實(shí)驗(yàn)指出:在水平面上運(yùn)動(dòng)的物體若沒有摩擦,將保持這個(gè)速度一直運(yùn)動(dòng)下去;
③伽利略在教堂做禮拜時(shí)發(fā)現(xiàn)擺的等時(shí)性,惠更斯根據(jù)這個(gè)原理制成歷史上第一座自擺鐘;
④伽利略在1683年出版的《兩種新科學(xué)的對(duì)話》一書中,運(yùn)用“觀察→假設(shè)→數(shù)學(xué)推理”的方法,詳細(xì)地研究了拋體運(yùn)動(dòng)
牛頓
英國(guó)
①以牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)建立牛頓力學(xué);
②1687年在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》上發(fā)表萬有引力定律,建立行星定律理
2、論的基礎(chǔ)
開普勒
德國(guó)
17世紀(jì)提出開普勒三大定律
卡文迪許
英國(guó)
1798年利用扭秤裝置比較準(zhǔn)確地測(cè)出了萬有引力常量G
庫(kù)侖
法國(guó)
①1785年,庫(kù)侖用自己發(fā)明的扭秤建立了靜電學(xué)中著名的庫(kù)侖定律;
②靜電力常量的數(shù)值是在電荷量的單位得到定義之后,后人通過庫(kù)侖定律計(jì)算得出的
密立根
美國(guó)
通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了元電荷的數(shù)值,e=1.6×10-19C
富蘭克林
美國(guó)
①解釋了摩擦起電的原因;
②通過風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證閃電是電的一種形式,把天電與地電統(tǒng)一起來,并發(fā)明避雷針
歐姆
德國(guó)
通過實(shí)驗(yàn)得出歐姆定律
昂尼斯
荷蘭
大多數(shù)金屬在溫度降到某一值時(shí),都會(huì)出現(xiàn)電阻
3、突然降為零的現(xiàn)象——超導(dǎo)現(xiàn)象
焦耳
英國(guó)
①與俄國(guó)物理學(xué)家楞次先后各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱效應(yīng)的規(guī)律,稱為焦耳—楞次定律;
②能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)者之一
楞次
俄國(guó)
1834年楞次確定感應(yīng)電流方向的定律——楞次定律
奧斯特
丹麥
1820年,發(fā)現(xiàn)電流可以使周圍的磁針產(chǎn)生偏轉(zhuǎn),稱為電流的磁效應(yīng)
洛倫茲
荷蘭
提出運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生了磁場(chǎng)和磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有作用力(洛倫茲力)的觀點(diǎn)
笛卡爾
法國(guó)
①在《哲學(xué)原理》中比較完整地第一次表述了慣性定律;
②第一個(gè)明確地提出了“動(dòng)量守恒定律”
安培
法國(guó)
①發(fā)現(xiàn)了安培定則;
②發(fā)現(xiàn)電流相互作用的規(guī)律;
③提出分子電
4、流假說
法拉第
英國(guó)
①在1821年,法拉第在重復(fù)奧斯特“電生磁”實(shí)驗(yàn)時(shí),制造出人類歷史上第一臺(tái)最原始的電動(dòng)機(jī);
②1831年發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,使人類的文明跨進(jìn)了電氣化時(shí)代;
③提出用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)、用磁感線描述磁場(chǎng)
亨利
美國(guó)
最大的貢獻(xiàn)是在1832年發(fā)現(xiàn)自感現(xiàn)象
盧瑟福
英國(guó)
①進(jìn)行了α粒子散射實(shí)驗(yàn),并提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型
②用α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
玻爾
丹麥
量子力學(xué)的先驅(qū),吸取普朗克、愛因斯坦的量子概念,提出原子結(jié)構(gòu)的玻爾理論
貝克勒爾
法國(guó)
發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象,說明原子核也有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
查德威克
英
5、國(guó)
在α粒子轟擊鈹核時(shí)發(fā)現(xiàn)中子(原子核人工轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)),由此人們認(rèn)識(shí)到原子核的組成
居里夫人
法國(guó)
發(fā)現(xiàn)了放射性更強(qiáng)的釙和鐳
2.重要物理思想方法
(1)理想模型法:為了便于進(jìn)行物理研究或物理教學(xué)而建立的一種抽象的理想客體或理想物理過程,突出了事物的主要因素、忽略了事物的次要因素。理想模型可分為對(duì)象模型(如質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、理想變壓器等)、條件模型(如光滑表面、輕桿、輕繩、勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)等)和過程模型(在空氣中自由下落的物體、拋體運(yùn)動(dòng)、勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、恒定電流等)。
(2)極限思維法:就是人們把所研究的問題外推到極端情況(或理想狀態(tài)),通過推理而得出結(jié)論的過程,在用極
6、限思維法處理物理問題時(shí),通常是將參量的一般變化,推到極限值,即無限大、零值、臨界值和特定值的條件下進(jìn)行分析和討論。如公式v=中,當(dāng)Δt→0時(shí),v是瞬時(shí)速度。
(3)理想實(shí)驗(yàn)法:也叫做實(shí)驗(yàn)推理法,就是在物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,加上合理的科學(xué)的推理得出結(jié)論的方法就叫做理想實(shí)驗(yàn)法,這也是一種常用的科學(xué)方法。如伽利略斜面實(shí)驗(yàn)、推導(dǎo)出牛頓第一定律等。
(4)微元法:微元法是指在處理問題時(shí),從對(duì)事物的極小部分(微元)分析入手,達(dá)到解決事物整體目的的方法。它在解決物理學(xué)問題時(shí)很常用,思想就是“化整為零”,先分析“微元”,再通過“微元”分析整體。
(5)比值定義法:就是用兩個(gè)基本物理量的“比”來定義一個(gè)新的物
7、理量的方法,特點(diǎn)是:A=,但A與B、C均無關(guān)。如a=、E=、C=、I=、R=、B=、ρ=等。
(6)放大法:在物理現(xiàn)象或待測(cè)物理量十分微小的情況下,把物理現(xiàn)象或待測(cè)物理量按照一定規(guī)律放大后再進(jìn)行觀察和測(cè)量,這種方法稱為放大法,常見的方式有機(jī)械放大、電放大、光放大。
(7)控制變量法:決定某一個(gè)現(xiàn)象的產(chǎn)生和變化的因素很多,為了弄清事物變化的原因和規(guī)律,必須設(shè)法把其中的一個(gè)或幾個(gè)因素用人為的方法控制起來,使它保持不變,研究其他兩個(gè)變量之間的關(guān)系,這種方法就是控制變量法。比如探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,就用了控制變量法。
(8)等效替代法:在研究物理問題時(shí),有時(shí)為了使問題簡(jiǎn)化,常用一個(gè)物理量來
8、代替其他所有物理量,但不會(huì)改變物理效果。如用合力替代各個(gè)分力,用總電阻替代各部分電阻等。
(9)類比法:也叫“比較類推法”,是指由一類事物所具有的某種屬性,可以推測(cè)與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法。其結(jié)論必須由實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn),類比對(duì)象間共有的屬性越多,則類比結(jié)論的可靠性越大。如研究電場(chǎng)力做功時(shí),與重力做功進(jìn)行類比;認(rèn)識(shí)電流時(shí),用水流進(jìn)行類比;認(rèn)識(shí)電壓時(shí),用水壓進(jìn)行類比。
臨 考 必 做
1.在物理學(xué)史上,正確認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系且推翻“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的物理學(xué)家及建立慣性定律的物理學(xué)家分別是( )
A.亞里士多德、伽利略 B.亞里士多德、牛頓
C.伽利略、愛因斯坦 D
9、.伽利略、牛頓
解析 亞里士多德認(rèn)為必須有力作用在物體上,物體才能運(yùn)動(dòng),不受力的作用物體就保持靜止;伽利略根據(jù)小球從斜面上滾下的實(shí)驗(yàn),提出如果沒有摩擦阻力,小球?qū)⒂肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去,即力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因;牛頓在總結(jié)了前人研究的基礎(chǔ)上提出了慣性定律;愛因斯坦建立了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論,故D正確。
答案 D
2.下列說法正確的是( )
A.居里夫婦發(fā)現(xiàn)了鈾和含鈾礦物的天然放射現(xiàn)象
B.康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性,電子的衍射實(shí)驗(yàn)說明粒子具有波動(dòng)性
C.愛因斯坦在實(shí)驗(yàn)時(shí)無意中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)使光的微粒理論得以東山再起的重要現(xiàn)象——光電效應(yīng)
D.盧瑟福通過陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn),發(fā)
10、現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的,并測(cè)出了該粒子的比荷
解析 貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了鈾和含鈾礦物的天然放射現(xiàn)象,居里夫婦發(fā)現(xiàn)了釙、鐳元素,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;康普頓效應(yīng)說明光具有粒子性,電子的衍射實(shí)驗(yàn)說明粒子具有波動(dòng)性,選項(xiàng)B正確;赫茲在實(shí)驗(yàn)時(shí)無意中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)使光的微粒理論得以東山再起的重要現(xiàn)象——光電效應(yīng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;湯姆孫通過陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了陰極射線是由帶負(fù)電的粒子組成的,并測(cè)出了該粒子的比荷,故D錯(cuò)誤。
答案 B
3.(2017·河南鄭州市二模)下面關(guān)于物理學(xué)研究方法的敘述中正確的是( )
A.電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式為E=,這個(gè)定義應(yīng)用了極限思想
B.在“探究彈性勢(shì)能的表
11、達(dá)式”的實(shí)驗(yàn)中,為計(jì)算彈簧彈力所做的功,把拉伸彈簧的過程分為很多小段,拉力在每小段可以認(rèn)為是恒力,用各小段做功的代數(shù)和代表彈力在整個(gè)過程所做的功。這是應(yīng)用了微元法的思想
C.在探究加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系時(shí),先保持質(zhì)量不變研究加速度與力的關(guān)系,再保持力不變研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,這里采用了等效代替的思想方法
D.在不需要考慮帶電體本身的大小和形狀時(shí),常用點(diǎn)電荷來代替帶電體,這是應(yīng)用了假設(shè)法
解析 電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式為E=,這個(gè)定義應(yīng)用了比值定義法,故A錯(cuò)誤;在“探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式”的實(shí)驗(yàn)中,由于彈力是變力,為計(jì)算彈簧彈力所做的功,把拉伸彈簧的過程分為很多小段,拉力在每小段可以認(rèn)為是
12、恒力,用各小段做功的代數(shù)和代表彈力在整個(gè)過程所做的功,物理學(xué)中把這種研究方法叫做微元法,故B正確;研究多個(gè)變量時(shí),應(yīng)控制一些不變量研究?jī)蓚€(gè)變量之間的關(guān)系,所以在探究加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系時(shí),先保持質(zhì)量不變,研究加速度與力的關(guān)系,再保持力不變,研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,該實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了控制變量法,故C錯(cuò)誤;用點(diǎn)電荷代替帶電體,物理學(xué)中把這種研究方法叫做理想模型法,故D錯(cuò)誤。
答案 B
4.(2017·西安市一模)學(xué)習(xí)物理不僅要掌握物理知識(shí),還要領(lǐng)悟并掌握處理物理問題的思想方法。在如圖1所示的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中,研究物理問題的思想方法相同的是( )
圖1
A.甲、乙 B.乙、丙
C
13、.甲、丙 D.丙、丁
解析 比較平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng),來研究平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,用到了比較法;觀察桌面的微小形變和測(cè)定萬有引力常量的實(shí)驗(yàn)中,通過平面鏡的反射,反射光線發(fā)生較大的角度變化,從而擴(kuò)大了形變,該方法稱為微小形變放大法;探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系中,用到了控制變量法。所以,乙和丙具有相同的研究物理問題的思想方法。故B正確。
答案 B
5.(2017·廣州市一模)下列問題的研究應(yīng)用了極限思想方法的是( )
A.在不考慮帶電體的大小和形狀時(shí),常用點(diǎn)電荷代替帶電體
B.在研究復(fù)雜電路時(shí),可用總電阻代替所有電阻產(chǎn)生的效果
C.速度v=,當(dāng)Δt非常小時(shí)可表示t時(shí)刻的
14、瞬時(shí)速度
D.在探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系時(shí),先保持質(zhì)量不變研究加速度與力的關(guān)系,再保持力不變研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系
解析 點(diǎn)電荷是理想模型法,A錯(cuò)誤;在研究復(fù)雜電路時(shí),可用總電阻代替所有電阻產(chǎn)生的效果,應(yīng)用了等效替代法,B錯(cuò)誤;速度v=,當(dāng)Δt非常小時(shí)可表示t時(shí)刻的瞬時(shí)速度,應(yīng)用了極限思想法,C正確;在探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系時(shí),應(yīng)用了控制變量法,D錯(cuò)誤。
答案 C
6.(2017·江西七校聯(lián)考)下列說法正確的是( )
A.楞次通過實(shí)驗(yàn)研究,總結(jié)出了電磁感應(yīng)定律
B.法拉第通過實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)了電流周圍存在磁場(chǎng)
C.亞里士多德最先驗(yàn)證了輕重不同的物體在真空中下落快慢相同
D
15、.伽利略根據(jù)理想斜面實(shí)驗(yàn),提出了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因
解析 英國(guó)物理學(xué)家法拉第通過實(shí)驗(yàn)研究,總結(jié)出了電磁感應(yīng)定律,故A錯(cuò)誤;丹麥物理學(xué)家奧斯特通過實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)了電流周圍存在磁場(chǎng),故B錯(cuò)誤;伽利略最先驗(yàn)證了輕重不同的物體在真空中下落快慢相同,故C錯(cuò)誤;伽利略根據(jù)理想斜面實(shí)驗(yàn),提出了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因,而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,故D正確。
答案 D
7.在牛頓發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)與行星間的引力過程中,得出太陽(yáng)對(duì)行星的引力表達(dá)式后推出行星對(duì)太陽(yáng)的引力表達(dá)式,是一個(gè)很關(guān)鍵的論證步驟,這一步驟采用的論證方法是( )
A.研究對(duì)象的選取 B.理想化過程
C.控制變量法 D.等效法
解析 對(duì)于太陽(yáng)與行星之間的相互作用力,太陽(yáng)和行星的地位完全相同,既然太陽(yáng)對(duì)行星的引力符合關(guān)系式F∝,依據(jù)等效法,行星對(duì)太陽(yáng)的引力也符合關(guān)系式F∝,故D項(xiàng)正確。
答案 D
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