1、专题23物理学史与开放性问题一、知识梳理1.物理学家生平物理学家国籍主要生平伽利略意大利运用科学的推理，给出了匀变速运动的定义；推断并检验得出，无论物体轻重如何，其自由下落的快慢是相同的；通过斜面实验，推断出物体如不受外力作用将维持匀速直线运动的结论。后由牛顿归纳成惯性定律。伽利略的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一。牛顿英国动力学的奠基人，他总结和发展了前人的发现，得出牛顿定律及万有引力定律，奠定了以牛顿定律为基础的经典力学。牛顿是英国著名的物理学家。数学家和天文学家。焦耳英国测定了热功当量J=4.2焦/卡，为能的转化守恒定律的建立提供了坚实的基础。研究电流通过导体时的发热，得到了焦
2、耳定律。伏特意大利伏特在青年时期就开始了电学实验，他读了许多书，他的好友加托尼送给他一些仪器，并在家里让出了一间房子来支持他的研究。伏特对静电的了解至少可以和当时最好的电学家媲美。不久他就开始应用他的理论制造各种有独创性的仪器，用现代的话来讲,要点在于他对电量、电量或张力(如他自己所命名的)、电容以及关系式Q=CV都有了明确的了解。库仑法国巧妙的利用“库仑扭秤”研究电荷之间的作用，发现了“库仑定律”欧姆德国在实验研究的基础上，欧姆把电流与水流等比较，从而引入了电流强度、电动势、电阻等概念，并确定了它们的关系奥斯特丹麦通过试验发现了电流能产生磁场安培法国提出了著名的分子电流假说法拉第英国发现了电
3、磁感应，亲手制成了世界上第一台发电机，提出了电磁场及磁感线、电场线的概念。阿基米德古希腊伟大的古希腊哲学家、百科式科学家、数学家、物理学家、力学家，静态力学和流体静力学的奠基人，并且享有“力学之父”的美称，阿基米德和高斯、牛顿并列为世界三大数学家。阿基米德曾说过：“给我一个支点，我就能撬起整个地球。”阿基米德确立了静力学和流体静力学的基本原理。给出许多求几何图形重心，包括由一抛物线和其网平行弦线所围成图形的重心的方法。阿基米德证明物体在液体中所受浮力等于它所排开液体的重量，这一结果后被称为阿基米德原理。瓦特英国英国发明家、企业家，第一次工业革命的重要人物，月亮学社成员，与著名制造商马修博尔顿合
4、作生产。1776年制造出第一台有实用价值的蒸汽机。以后又经过一系列重大改进，使之成为万能的原动机，在工业上得到广泛应用。他开辟了人类利用能源新时代，使人类进入蒸汽时代。后人为了纪念这位伟大的发明家，把功率的单位定为瓦特(简称瓦，符号W)。帕斯卡法国法国数学家、物理学家、哲学家、散文家。16岁时发现著名的帕斯卡六边形定理：内接一个二次曲线的六边形的三双对边的交点共现。据说他后来由此推出400多条推论。17岁时写成圆锥曲线论(1640)，是研究德札尔格射影几何工作心得的论文，包括上述定理托里拆利意大利意大利物理学家、数学家。托里拆利是伽利略的学生和晚年的助手(16411642)，1642年继承伽利
5、略任佛罗伦萨学院数学教授。1644年，托里拆利和伽利略的另一位学生维维安尼在一起进行实验研究，他们用汞代替水进行实验，认为比水重14倍的汞大约只能升起水柱的1/14。将玻璃管装满汞后倒置于盛汞容器中，玻璃管上端就获得托里拆利真空。与此管对比的还有另一个上面带圆玻璃泡的玻璃管，托里拆利原来猜想容积大的真空应有较大的真空阻力，但两管的水银柱却等高摄尔修斯瑞典瑞典物理学家、天文学家，瑞典科学院院士。摄氏温度：摄氏温标是在1742年首先提出的一种经验温标，过去曾广泛使用过。摄氏温标以水沸点(标准大气压下水和水蒸气之间的平衡温度)为 100度和冰点(标准大气压下冰和被空气饱和的水之间的平衡温度)为零度作
6、为温标的两个固定点。2.历史上物理学家的主要贡献历史上物理学家主要贡献国别伽利略运动物体不受外力恒速前进意大利笛卡尔运动物体不受外力不仅速度大小不变，而且运动方向也不变法国牛顿牛顿第一定律（又叫惯性定律）、万有引力定律、光的色散英国奥托格里克马德堡半球实验，有力证明了大气压的存在德国托里拆利托里拆利实验，首先测出大气压的值意大利欧姆首先通过实验得到电流跟电压、电阻定量关系（即欧姆定律）；德国焦耳最先确定电流的热量跟电流、电阻和通电时间的关系（即焦耳定律）英国奥斯特发现电流的磁场（即电流的磁效应）丹麦法拉第电磁感应现象的发现（根据这一发现，后来发明了电动机，是人类大规模用电成为可能，开辟了电气化
7、时代）英国阿基米德阿基米德原理（F浮 =G排）、杠杆平衡条件（又叫杠杆原理）希腊安培判定通电螺线管的极性跟电流方向关系的法则（即安培定则）法国汤姆生电子的发现英国爱迪生白炽灯泡的发明美国墨翟小孔成像中国瑞利氩气的发现，1894年（与化学家拉姆塞合作）英国昂尼斯超导现象（零电阻效应）的发现荷兰贝尔早期电话的发明美国莫尔斯电报机的发明美国麦克斯韦预言了电磁波的存在，建立了电磁场理论英国赫兹用实验证实了电磁波的存在德国爱因斯坦提出了真空中的光速是物体运动的极限速度理论德国沈括磁偏角的发现中国3.用科学家名字命名的物理量单位物理量单位物理量单位电量库仑电流安培电压伏特电阻欧姆电功率瓦特电能焦耳力牛顿压
8、强帕斯卡功焦耳功率瓦特能焦耳摄氏温度摄氏度频率赫兹热力学温度开尔文4.物理规律物理规律名称物理规律内容物理学家牛顿第一定律任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止牛顿欧姆定律一段导体中的电流与这段导体两端的电压成正比，与这段导体的电阻成反比；公式是：欧姆阿基米德原理浸在液体里的物体受到液体竖直向上的浮力，浮力的大小等于物体排开液体受到的重力；公式是：F浮=G排阿基米德焦耳定律通电导体放出的热量与通过导体的电流的平方、导体电阻、通电时间成正比；公式是：焦耳二、重点与难点重点一：开放性问题近年来，中考物理试题中开放性试题越来越多出现在中考试卷中。开放性试题取材于实际生
9、活，侧重考查考生应用物理知识解决生活实际问题的能力。开放性试题为学生提供了广阔的思维空间，更有利于培养和考察学生的创新能力，全面提高综合素质，对学习具有良好的导向性。开放性试题能全面考查学生的能力，考查学生的发散思维能力、分析能力以及综合运用知识的解题能力，同时又考查了学生实验操作能力和语言表达能力。然而学生往往对开放性试题的感觉是：情景新、题目活，不知从何入手，怎样回答才是比较理想的解答？针对开放性题型所呈现各种不同的形式，如何发挥想像，活跃思维，充分展现自己创造性才能，就必须要掌握一定的解题技巧。三、考查方向1.物理学史问题典例一：（2020江苏泰州）下列关于科学家与其贡献对应关系正确的是
10、（）。A. 牛顿发现杠杆原理；B. 奥斯特发现电磁感应现象；C. 安培发现电流与电压、电阻的关系；D. 托里拆利最早测出大气压值【答案】D。【解析】A阿基米德发现了杠杆的原理，故A错误；B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，故B错误；C欧姆首先总结了电路中电流与电压和电阻的关系，发现了欧姆定律，故C错误；D在历史上最早测出大气压强值的科学家是托里拆利，后来这个著名的实验便以他的名字命名，叫做托里拆利实验，故D正确。故选D。典例二：（2020四川乐山）下列说法中正确的是（）。A. 焦耳用实验确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的定量关系；B. 帕斯卡首先用实验的方法测
11、出了大气压强的数值；C. 法拉第首先发现了电流的磁效应；D. 牛顿第一定律是直接由实验得出的【答案】A。【解析】A 焦耳用实验确定了电流产生的热量与电流的平方、电阻、通电时间成正比，故A正确；B 帕斯卡是做了一个“裂桶实验”，最先用实验测出大气压的托里拆利，故B错误；C法拉第发现了电磁感应，电流磁效应是奥斯特发现的，故C错误；D牛顿第一定律是由实验现象进一步推理而得出的，故D错误。故选A。典例三：（2020凉山）下列科学家与其研究成果对应正确的是（）。A托里拆利最早证明大气压的存在；B奥斯特发现了电磁感应现象；C法拉第最早发现电流的磁效应；D沈括最早发现磁偏角【答案】D。【解析】A、最早测量大
12、气压的值的科学家是托里拆利，马德堡半球实验最早证明大气压的存在，故A错误；B、丹麦物理学家奥斯特，通过实验证明了通电导线周围存在着磁场，故B错误；C、英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，故C错误；D、沈括最早发现磁偏角，地磁的南极在地理的北极附近，地磁的北极在地理的南极附近，故D正确。故选：D。典例四：（2020襄阳）地理的两极和地磁的两极并不重合，最早记述这一现象的人是（ ）。A. 沈括 B. 牛顿 C. 奥斯特 D. 法拉第【答案】A。【解析】沈括发现了地理的两极和地磁的两极并不重合；牛顿发现了万有引力现象；奥斯特发现了通电导线周围存在磁场；法拉第发现了电磁感应现象。故选A。典例五：（2
13、020重庆）被誉为“经典力心力学奠基人”的物理学家 总结出:一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止或匀速直线运动状态。为纪念他对物理学的贡献，物理学中用他的名字作为 （填物理量名称)的单位。【答案】牛顿；力。2.开放性问题典例六：（2020重庆B）2020年6月23日，我国成功将北斗导航系统最后一颗组网卫星送入预定轨道，标志着北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成。发射前，搭载着卫星的火箭嬴立在发射平台上。给火箭加注低温燃料过程中，火箭周围冒出缕缕“白气”；点火后，火箭尾部喷出熊熊火焰(如图)，搭载着卫星腾空而起；在加速飞向太空的过程中，地面遥测站与火箭和卫星不停地进行着信息交换；卫星
14、和第三级火箭脱离后，火箭上的摄像头监控到卫星缓缓离去，卫星上的太阳能电池帆板缓级打开，能给卫星提供工作需要的电能。请找出一个与上述情景相关的物理信息，并指出对应的物理知识，不得与示例重复。示例：物理信息：火箭搭载着卫星腾空而起；物理知识：以地面为参照物，火箭和卫星是运动的。物理信息：_；物理知识：_。【答案】（1）见详解；（2）见详解。【解析】给火箭加注低温燃料过程中，火箭周围冒出缕缕“白气”。“白气”是液化形成的。典例七：（2020贵州黔东南）2020年初新冠肺炎开始在全球蔓延。为了阻止新冠肺炎的蔓延，戴口罩、隔离、喷洒消毒液，都能有效的阻止其蔓延。3月16日九年级同学戴上口罩返校开学。当同
15、学们进入教室，闻到了浓浓消毒液的气味，戴眼镜的同学的镜片上有了雾气。有的同学在手上、文具上喷洒酒精消毒，发现不一会酒精干了。手上喷洒酒精后有一点凉凉的感觉。请你根据上面的描述和所学物理知识提出两个相关问题并回答。示例：问题：镜片上的雾气是怎样形成的？ 回答：呼出的水蒸气液化形成的。(1)问题：_ ；回答：_；(2)问题：_；回答：_。【答案】（1）为什么在手上、文具上喷洒酒精消毒，发现不一会儿酒精干了？（2） 因为酒精汽化了。（3）喷洒消毒液后，能闻到浓浓消毒液的气味？（4）因为消毒液发生了扩散【解析】有的同学在手上、文具上喷洒酒精消毒，发现不一会酒精干了，是因为酒精汽化成酒精蒸气散发到空气中
16、了。喷洒消毒液后，能闻到浓浓消毒液的气味，是因为酒精分子在永不停息地做无规则运动，即发生了扩散现象。典例八：（2020重庆）2020年6月23日9时43分指挥员-声令下，长征三号运载火箭喷出猛烈的火焰，在一团“白气”中拔地而起，加速直刺苍穹(图10)。达到预定速度和高度后，无动力滑行到赤道上空,火箭再次点火修正方向,满足星箭分离的条件。在火箭所带摄像头的注目下，卫星渐渐离开火箭，顺利展开太阳帆板.缓缓迈向”太空。随着最后一个卫星成功组网，北斗全球导航系统搭建完成，此国之重器彰显出我国的大国担当和作为!请结合上述情景，找出一个相关的物理信息，并指出其对应的物理知识，不得与示例重复。示例:物理信息
17、:太阳帆板;物理知识:太阳能转化为电能。作答: 物理信息: . 物理知识: .【答案】物理信息：加速直刺苍穹。物理知识：机械能增加（动能增加，重力势能增加）化学能转化为机械能。典例九：（2020贵州黔西南）阅读下面的短文：二氧化碳气体若被加压、降温到一定程度，就会形成白色的、像雪一样的固体。这种固体在常温下不经熔化就会直接变成气体，所以叫干冰。干冰具有很好的致冷作用，可用于人工降雨。这是由于干冰在常温下会迅速变为气体，吸收热量，促使水蒸气遇冷凝结成水滴或小冰晶，从而达到降雨的条件。仿照示例，指出短文中包含的任意两种物态变化（示例除外），并说明是吸热还是放热。【示例】二氧化碳气体凝华，放热。(1
18、)_；(2)_。【答案】（1）水蒸气凝华、放热；（2）水蒸气液化、放热。【解析】(1)水蒸气遇冷凝结成小冰晶，这气态直接变成固态，是凝华现象，凝华要放热。(2)水蒸气遇冷凝结成水滴，这是气态变成液态，是液化现象，液化要放热。典例十：（2020山东济宁）结合图中的实验情景，按要求回答下列问题(1)图甲：空易拉罐浸入水中越深，排开的水越多，手施加的压力越大，这表明：易拉罐所受浮力的大小与_有关；(2)图乙：滚摆在上、下运动的过程中，其_能与_能相互转化；(3)图丙：向一杯清水中滴入一滴蓝墨水，很快会把整杯清水染成蓝色，这一现象表明_；(4)图丁：用此实验装置可研究电阻与导体_的关系。【答案】（1）
19、排开液体体积；（2）动；（3）重力势；（4）分子在不停地做无规则运动；（5） 长度。【解析】浮力的大小与排开液体体积有关，空易拉罐浸入水中越深，排开的水越多，手施加的压力越大，浮力越大。滚摆自上向下运动的过程中重力势能转换成动能，滚摆自下向上运动的过程中动能转换成重力势能。将一滴蓝墨水滴入一杯水中，过一会儿会发现整杯水都变蓝了，这是墨水分子在水中发生了扩散现象，扩散现象表明分子在不停地做无规则运动。此实验装置中，有两根长度不同的同种导体，因此用此实验装置可研究电阻与导体长度的关系。典例十一：（2020岳阳）图甲为生活中常见的电熨斗，图乙为其结构图。图乙中的双金属片是把长和宽都相同的铜片和铁片紧
20、密铆合在一起做成的。常温时图中的两触点相接触，受热时由于铜片膨胀比铁片明显，双金属片会向（选填“铜片”或“铁片”）一侧弯曲，且弯曲程度随温度的升高而增大。当金属底板的温度达到设定的温度时，由于双金属片的弯曲而使图中的两触点分离，切断工作电路。用该熨斗熨烫丝质衣物时，需将设定的温度调低，调温旋钮上的升降螺丝应（选填“向上”或“向下”）调节。【答案】铁片、向上。【解析】由于铜片膨胀比铁片明显，双金属片会向铁片一侧弯曲；由于丝质需要的温度低，故应使温度降低，即触点要较早分离，以限制温度升高，故应将升降螺丝向上调节。故答案为：铁片、向上。典例十二：（2020贵州黔南）请阅读下面的短文通过全国人民的共同
21、努力，新型冠状病毒疫情得到全面控制，各行各业开始了复工复产，学校也陆续开始了复课。学校门口安装了红外线测温仪会及时监测通过学生的体温；学校各个角落安装了摄像头随时观察学生是否处在安全距离进行交流沟通；清洁阿姨定时将消毒液喷洒在走廊里面，不一会教室上课的学生就闻到了消毒液的气味；每个班级门口都放置了免洗酒精洗手液，学生们每次用的时候手掌都有凉凉的感觉，老师和学生们必须佩戴口罩上课，佩戴眼镜的学生眼镜上有时会有“雾气”产生。仿照示例，找出短文中两处与物理相关的描述（示例除外），并说明所涉及的物理知识或规律。【示例】摄像头凸透镜成像 (1)_ _(2)_ _【答案】（1）消毒液的气味；（2）分子在不
22、停地做无规则运动；（3）“雾气”；（4）水蒸气液化成小水珠。【解析】(1)闻到消毒液的气味，是扩散现象，可以说明分子在不停地做无规则运动。(2)佩戴眼镜的学生眼镜上有时会有“雾气”产生，“雾气”是由水蒸气液化成小水珠。典例十三：（2020新疆）2020年5月5日，我国长征五号B运载火箭首飞成功，为我国空间站建设奠定了基础：(1)长征五号B运载火箭穿越大气层时，火箭上部外壳整流罩温度升高，其分子的动能_（填“增大”或“减小”），其内能的改变是通过_（填“做功”或“热传递”）的方式实现的。火箭发动机在没有空气的环境中_（填“能”或“不能”）正常工作；(2)未来两三年我国将完成中国空间站的建设。空间站运行时，其动力补充来源于_次能源太阳能。有阳光时，空间站利用光伏发电的功率为60 kW。1 h发电_kWh。空间站以7.8103 m/s的速度运行一年，通过的路程为_光年。【答案】（1）增大；（2）做功；（3）能；（4）一；（5）60；（6）2.610-5。【解析】(1)整流罩温度升高，分子热运动加剧，分子动能增大。整流罩克服空气摩擦做功，是通过做功改变内能。火箭发动机自带燃料和助燃剂，可以在真空中工作。(2)太阳能可直接获取利用，属于一次能源1h发电：空间站以7.8103 m/s的速度运行一年，通过的路程为：光年。
