1、物理学史和物理思想方法科 学 探 究一、重要的物理学史科学家国籍主要贡献伽利略 意大利1638年，论证较重物体不会比较轻物体下落得快；伽利略理想实验指出：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；伽利略在教堂做礼拜时发现摆的等时性，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1798年利用扭秤装置比较准确地测出了万
2、有引力常量G库仑法国1785年，库仑用自己发明的扭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，后人通过库仑定律计算得出的密立根美国通过油滴实验测定了元电荷的数值，e1.61019 C富兰克林美国解释了摩擦起电的原因；通过风筝实验验证闪电是电的一种形式，把天电与地电统一起来，并发明避雷针欧姆德国通过实验得出欧姆定律昂尼斯荷兰大多数金属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象超导现象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1834年楞次确定感应电流方向的定律楞次定律奥斯特丹
3、麦1820年，发现电流可以使周围的磁针产生偏转，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)的观点笛卡儿法国在哲学原理中比较完整地第一次表述了惯性定律；第一个明确地提出了“动量守恒定律”安培法国发现了安培定则；发现电流相互作用的规律；提出分子电流假说法拉第英国在1821年，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；提出用电场线描述电场、用磁感线描述磁场亨利美国最大的贡献是在1832年发现自感现象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
4、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，吸取普朗克、爱因斯坦的量子概念，提出原子结构的玻尔理论贝克勒尔 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 发现了放射性更强的钋和镭应用提升练1在物理学史上，正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是()A亚里士多德、伽利略B亚里士多德、牛顿C伽利略、爱因斯坦D伽利略、牛顿D 解析：亚里士多德认为必须有力作用在物体上，物体才能运动，不受力的作用物体就保持静止；伽利
5、略根据小球从斜面上滚下的实验，提出如果没有摩擦阻力，小球将永远运动下去，即力不是维持物体运动的原因；牛顿在总结了前人研究的基础上提出了惯性定律；爱因斯坦建立了狭义相对论和广义相对论，故D正确。2下列说法正确的是()A居里夫妇发现了铀和含铀矿物的天然放射现象B康普顿效应说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性C爱因斯坦在实验时无意中发现了一个使光的微粒理论得以东山再起的重要现象光电效应D卢瑟福通过阴极射线在电场和磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷B 解析：贝可勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象，居里夫妇发现了钋、镭元素，选项A错误；康普顿效应
6、说明光具有粒子性，电子的衍射实验说明粒子具有波动性，选项B正确；赫兹在实验时无意中发现了一个使光的微粒理论得以东山再起的重要现象光电效应，选项C错误；汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷，故D错误。3(多选)下列说法符合物理学史的是()A亚里士多德认为，力是维持物体运动的原因B牛顿发现了万有引力定律，库仑用扭秤实验测出了引力常量的数值C通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场相似，安培受此启发，提出了分子电流假说D奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系解析：牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用实验测出了引力常量的数值，B错误；
7、其他三个选项均符合物理学史实，故选A、C、D。ACD 4在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是()A居里夫妇通过对天然放射现象的研究，明确了原子核具有复杂结构B贝克勒尔从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素C卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子D汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷D 解析：贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，证明原子核有复杂结构，故A错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素，故B错误；卢瑟福通过粒子散射实验，证
8、实了原子中存在原子核，故C错误；汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷，故D正确。5(多选)在物理学的发展过程中，许多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事实的是()A普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论B爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说C卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型D贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的ABC 解析：普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，A正确。爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子
9、说，B正确。卢瑟福通过对粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，C正确。贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现原子核具有复杂结构，D错误。62018年3月14日，英国剑桥大学著名物理学家斯蒂芬威廉霍金逝世，享年76岁，引发全球各界悼念。在物理学发展的历程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，为物理学的建立做出了巨大的贡献。在对以下几位物理学家所做的科学贡献的叙述中，正确的是()A卡文迪许将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律，并测出了引力常量G的数值B根据玻尔理论，原子从激发态向基态跃迁时将释放出核能C布拉凯特利用云室照片发
10、现，粒子击中氮原子形成复核，复核不稳定，会放出一个质子D爱因斯坦的光子说认为，只要增加光照时间，使电子多吸收几个光子，所有电子最终都能跃出金属表面成为光电子C 解析：牛顿将行星与太阳、地球与月球、地球与地面物体之间的引力规律推广到宇宙中的一切物体，得出万有引力定律，A错误；根据玻尔理论，原子从激发态向基态跃迁时将释放出光能，不是核能，B错误；布拉凯特利用云室照片发现，粒子击中氮原子形成复核，复核不稳定，会放出一个质子，C正确；根据爱因斯坦的光子说，只要入射光的频率小于截止频率，即使增加光照时间也不可能发生光电效应，故D错误。二、高中物理的重要思想方法1理想模型法为了便于进行物理研究或物理教学而
11、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，即在无限大、零值、临界值或特定值的条件下进行分析和讨论。如公式vxt中，当t0时，v是瞬时速度。3理想实验法也叫作实验推理法，就是在物理实验的基础上，加上合理的科
12、学的推理得出结论的方法就叫作理想实验法，这也是一种常用的科学方法。如由伽利略斜面实验推导出牛顿第一定律等。4微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。5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ABC，但A与B、C均无关。如avt、EFq、CQU、Iqt、RUI、B FIL、mV等。6放大法在物理现象或待测物理量十分微小的情况下，把物理现象或待测物理量按照一定规律放大后再进行观察和测量，这种方法称为放大法。常见的方式有机械放
13、大、电放大、光放大。7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，就用了控制变量法。8等效替代法在研究物理问题时，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。9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
14、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。应用提升练7在牛顿发现太阳与行星间的引力过程中，得出太阳对行星的引力表达式后推出行星对太阳的引力表达式，是一个很关键的论证步骤，这一步骤采用的论证方法是()A研究对象的选取 B理想化过程C控制变量法D等效法D 解析：对于太阳与行星之间的相互作用力，太阳和行星的地位完全相同，既然太阳对行星的引力符合关系式F m星r2，依据等效法，行星对太阳的引力也符合关系式Fm日r2，故选项D正确。8在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理思想与研究方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、建立物理模型法
15、、类比法和科学假说法等。以下关于所用物理学研究方法的叙述不正确的是()A根据速度定义式vxt，当t非常小时，就可以用xt表示物体在t时刻的瞬时速度，这是应用了极限思想法B在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点代替物体的方法，采用了等效替代的思想C玻璃瓶内装满水，用穿有透明细管的橡皮塞封口，手捏玻璃瓶，细管内液面高度有明显变化，说明玻璃瓶发生形变，该实验采用了放大的思想D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，这里采用了微元法B解析：在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点代替物体的方法，采用的是理想模型法，选项B
16、的叙述不正确。9下面关于物理学研究方法的叙述中正确的是()A电场强度的定义式为EFq，这个定义应用了极限思想B在“探究弹性势能的表达式”的实验中，为计算弹簧弹力所做的功，把拉伸弹簧的过程分为很多小段，拉力在每小段可以认为是恒力，用各小段做功的代数和代表弹力在整个过程所做的功，这是应用了微元法的思想C在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，这里采用了等效代替的思想方法D在不需要考虑带电体本身的大小和形状时，常用点电荷来代替带电体，这是应用了假设法B 解析：电场强度的定义式为EFq，这个定义应用了比值定义法，故A错误；在“探究
17、弹性势能的表达式”的实验中，由于弹力是变力，为计算弹簧弹力所做的功，把拉伸弹簧的过程分为很多小段，拉力在每小段可以认为是恒力，用各小段做功的代数和代表弹力在整个过程所做的功，物理学中把这种研究方法叫作微元法，故B正确；研究多个变量时，应控制一些不变量研究两个变量之间的关系，所以在探究加速度、力、质量三者之间的关系时，先保持质量不变，研究加速度与力的关系，再保持力不变，研究加速度与质量的关系，该实验运用了控制变量法，故C错误；用点电荷代替带电体，物理学中把这种研究方法叫作理想模型法，故D错误。10学习物理不仅要掌握物理知识，还要领悟并掌握处理物理问题的思想方法。在如图所示的几个实验中，研究物理问
18、题的思想方法相同的是()A甲、乙 B乙、丙C甲、丙D丙、丁解析：比较平抛运动和自由落体运动，来研究平抛运动在竖直方向上运动的规律，用到了比较法；观察桌面的微小形变和测定万有引力常量的实验中，通过平面镜的反射，反射光线发生较大的角度变化，从而扩大了形变，该方法称为微小形变放大法；探究加速度与力、质量的关系中，用到了控制变量法。所以，乙和丙具有相同的研究物理问题的思想方法，故B正确。答案：B11(多选)下列关于物理学史或物理方法的说法中正确的是()A伽利略利用斜面研究自由落体运动时，使用了“外推”的方法，即当斜面的倾角为90时，物体在斜面上的运动就变成了自由落体运动B运动的合成与分解是研究曲线运动
19、的一般方法，该方法也同样适用研究匀速圆周运动C物理模型在物理学的研究中起了重要作用，其中“质点”“点电荷”“光滑的轻滑轮”“轻弹簧”等都是理想化模型D牛顿在发现万有引力定律的过程中使用了“月地检验”ACD 解析：对于选项A和D，只要熟悉教材，即可顺利判断其是正确的。在曲线运动中，教材中选用了平抛运动和匀速圆周运动两个特例，但这两个曲线运动的研究方法是不同的，平抛运动的研究方法是运动的合成与分解，研究匀速圆周运动使用的方法是利用加速度的定义式和矢量差的知识推导出向心加速度公式，再利用牛顿第二定律得出向心力公式，故选项B错误。“质点”和“点电荷”没有大小，“光滑的轻滑轮”没有质量且不计摩擦力，“轻
20、弹簧”没有质量，所以它们都是理想化模型，选项C正确。12下列说法正确的是()A“交流电的有效值”使用了平均思想法B探究导体的电阻与导体的材料、长度、粗细的关系时，使用了控制变量法C电场强度是用比值法定义的，电场强度与电场力成正比，与试探电荷的电荷量成反比D“如果电场线与等势面不垂直，那么电场强度沿着等势面方向就有一个分量，在等势面上移动电荷时电场力就要做功”，这里用到了归纳法B 解析：“交流电的有效值”使用了等效替代法，选项A错误；探究导体的电阻与导体的材料、长度、粗细的关系，用的是控制变量法，选项B正确；电场强度是用比值法定义的，电场强度与电场力、试探电荷的电荷量都无关，选项C错误；“如果电场线与等势面不垂直，那么电场强度沿着等势面方向就有一个分量，在等势面上移动电荷时电场力就要做功”用的是反证法，选项D错误。
