【优质文档】高中物理史实汇编.pdf

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1、学习必备欢迎下载 高中物理史实汇编 1.亚里士多德，古希腊杰出的哲学家，科学家，形式逻辑学的创始人。在物理学方面，亚里 士多德认为自然中一切对象都在不断地运动和变化，空间和位置是一切种类运动的普遍条 件，首先给出了时间的定义，并认为既然运动是永恒的，那么时间也同样是永恒的。 亚里士多德有几个错误观点： 亚里士多德认为物体下落的快慢是由它们的重量决定的。 在研究物体运动原因的过程中，亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运 动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方。 2.伽利略，意大利伟大的物理学家和天文学家。伽利略对运动的研究，不仅确立了许多用 于描述运动的基本概念，注入平均速度、瞬时

2、速度、加速度等，而且创造了一套对近代科 学的发展极为有益的科学方法，给出了科学研究过程的基本要素。 科学研究过程的基本要素包含有： 对现象的提出运用逻辑（包括数字通过实验对推对假说进行 一般观察假设数字）得出推论论进行检验修正和推广 伽利略科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来。伽 利略几个明显成就： 伽利略通过大量实验进行逻辑推理，驳斥亚里士多德的观点，轻重物体下落快慢不同的 原因归之于空气阻力对不同物体的不同影响，提出“如果完全排除空气的阻力，所有 物体将下落得同样快。 ” 伽利略设计理想斜面实验，提出力不是维持物体运动，即力不是维持物体的速度的原 因而恰恰是改

3、变物体运动状态，即力是改变物体速度的原因。与伽利略同时代的法国 科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的观点。 3. 伽利略和笛卡尔的正确结论在隔了一代人以后，有牛顿总结成动力的一条基本定律-牛顿 第一定律（惯性定律） 。牛顿第一动力是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不可能用实 验直接验证。许许多多现象可以帮助我们理解牛顿第一定律。 4. 1960 年第 11 届国际计量大会制订了一种国际通用的，包括一切计量领域的单位制，叫做国 际单位制（ SI） 国际单位制的基本单位 物理量名称物理量符号单位名称单位符号 长度L 米m 质量m 千克（公斤）Kg 时间t 秒S 电流I 安培A 热力学温度T 开尔文K

4、 物质的量n 摩尔mol 发光强度I 坎德拉cd 5. 德国天文学家开普勒用了20 年的时间研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录，提出了开 普勒行星运动三定律。 公元 2世纪由托勒密提出“地心说”，公元 1543 年波兰哥白尼提出“日心说” 学习必备欢迎下载 6. 1687 年牛顿提出万有引力定律，万有引力定律明确地向人们宣告，天上和地上的物体都遵循 着完全相同的科学法则。 月地检验是假定维持月球绕地球运动的力与使苹果下落的力是同一种力，同样遵从 “平方 反比”的规律。 7. 英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间的万有引力的测量，比较准确地得出了 G 的数值，目前推荐的标准值为G=6

5、.6725910 -11 N /kg 2 , 通常取 G=6.6710 -11 N /kg 2 引力常量G 是自然界中少数最重要的物理常量之一。卡文迪许把他自己的实验说成是“称重 地球的重量” 。 8. 1781 年发现第七颗行星天王星之后，1846 年又发现了海王星。1705 年英国天文学家哈雷 根据万有引力定律计算了一颗著名彗星的轨道并正确预言了它的回归。 9. 1799 年法国科学家拉普拉斯在对牛顿引力理论做过透彻研究后提出：对于一个质量为M 的球 状物体，当其半径R 2 2 C GM 时，即是一个黑洞。 10. 19 世纪 40 年代前后，不同国家，不同领域的十几位科学家，其中迈尔、焦

6、耳、亥姆霍兹为 代表，以不同的方式，各自独立地提出能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞 跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果，是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一， 而且是大自然普通和谐性的一种表现形式。 11. 公元前 600 年左右，希腊人泰勒斯发现摩擦过的琥珀吸引请小物体的现象。公元1 世纪， 中 国学者王充指出用玳瑁的壳吸引轻小物体。16 世纪御医吉尔伯特首先创造了英语中的“电” 这个词，美国科学家富兰克林把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷命名为正电荷，把用毛皮 摩擦过的橡胶棒所带的电荷命名为负电荷。 12. 电荷量 e的数值最早是由美国物理学家密立根通过著名的“油滴实验

7、”测得的，而后人们 又做了许多测量，现在公认的电子电荷的现代值为e=1.60217733（49） 10-19C。密立根实 验更重的发现是：电荷是量子化的，即任何带体的电荷只能是e 的整数倍，并测到电子的比 值，可以确定电子质量为me=9.109389710 -31kg, 质子质量与电子质量的比值为 e p m m =1836. 13. 电荷之间的相互作用力与引力的相似性早已引起当时一些研究者的注意，卡文迪许， 普里 斯特利等人都确信“平方反比”规律适用于电荷间的力，然而又发现引力与电荷间的力并非 完全一样，实验也仅仅是定性，不能证实当时的猜想，法国学者库仑通过库仑扭秤定量正式 提出库仑定律，静

8、电力常量k=9.0 10 9 N /C 2 . 库仑定律是电磁学的基本定律之一。 14. 19 世纪 30 年代，法拉第提出，在电荷的周围存在着由他产生的电场，处在电场中的其他 电荷受到的作用力就是这个电场给予的，法拉第有采用了一个简洁的方法描述电场，那就是 画电场线。 15. 欧姆定律是个实验定律，实验中用的都是金属导体。实验表明，除金属外，欧姆定律对电 解质溶液也适用，但对气态导体 （如日光灯管， 霓虹灯管中的气体）和半导体之中并不适用， 也就是说在这些情况下电流与电压不成正比。 16. 1820年 4 月奥斯特再一次讲课中，偶然地把导线沿南北方向放置在一个带玻璃罩的指南 针的上方通电时磁

9、针转动了，这是奥斯特盼望已久的现象，经连续进行了大量研究，同年7 月宣布发现了电流的磁效应，首先解释了电与磁的联系。 17. 法国学者安培提出了著名的分子电流假说。认为，在原子、分子等物质微粒的内部，存在 着一种环形电流分子电流。分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两侧相当 于两个磁极。 学习必备欢迎下载 安培在研究磁场与电流的相互作用方面做出了杰出的贡献，为了纪念他， 把返电导线在磁场 中受的力称为安培力。 18. 1879 年美国物理学家霍尔观察到，在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方 向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差，这种现象叫 霍

10、尔效应，所产生的电势差成为霍尔电势差或霍尔电压。 19. 奥斯特的思维和时间突破了人类对电与磁认识的局限性，激发了科学家们的探索热情，法 国科学家安培，瑞士人科拉顿研究都纷纷失败，英国科学家法拉第经过将近十年的研究，为 头脑中留下的“电磁产生电”的闪光思想实现勤奋研究，终于1831 年发现了电磁感应现象， 总结了法拉第电磁定律，坚信各种自然现象是相互关联的，各种自然历史统一的， “不可毁灭 的” ，可以互相转化，同时提出电磁相互作用是通过介质来传递的，引出“场”的概念，创造 性地用“力线” （即磁感线和电场线）形象地描述“场”的物理图景。 20. 关于感应电流的方向有哪些因素决定，遵循什么规律

11、等问题，1834 年物理学家楞次在分析 了许多实验事实后，用一句话巧妙地归纳出规律，即楞次定律。 21. 荷兰物理学家惠更斯曾经详尽地研究过单摆的振动，发现平摆做简谐运动的周期与摆长 L 的二次方根成正比，与重力加速度的g 的二次方根成反比，而与振幅，摆球质量无关。确定 了计算平摆周期的方式T=2 g L 。1690 年又提出惠更斯原理，解释了与波的传播相关的现 象。 22. 奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时，发现波源与观察者互相靠近或者互相远 离时，接收到的波的频率都会发生变化，并且做出了解释，发现了多普勒效应现象。 23. 光的本性认识发展史 17世纪时，科学界已经形成了两种学说

12、：一种以牛顿为代表的微粒说，认为光是从光源 发出的一种物质微粒，在均匀介质中以一定的速度传播；另一种是以惠更斯为代表的波动说， 认为光是在空间传播的某种波。两种学说都能解释一些光现象，但又不能解释当时观察到的 全部光现象。 19世纪初，英国物理学家托马斯. 扬第一次成功观察到了光的干涉现象，后来菲涅尔，马 吕斯分别观察到光的干涉，衍射和偏振现象，这是波动的特征，不能用微粒说解释，因而证 明了波动说的正确性。19 世纪 60 年代麦克斯韦总结了人类对电磁规律的研究成果，其中有 库仑、安培、奥斯特、法拉第和亨利的开创之功，也有麦克斯韦的创造性工作，最终建立了 经典电磁场理论，预言了电磁波的存在并认

13、为光也是一种电磁波。1886 年德国科学家赫兹 观察到了电磁波的反射、干涉、偏振和衍射等现象，还通过测量证明，电磁波在真空中具有 与光相同的速度c，赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论。光的电磁说使光的波动理论发 展到相当完美的地步，取得了巨大的成功。 19世纪末又发现了新的现象光电效应，这种现象用波动说无法解释，爱因斯坦于20 世纪初提出了光子说，认为光具有粒子性，从而解释了光电效应，不过这里所说的光子已经 不同于牛顿微粒说的“微粒”了。 现在人们认识到，光既具有波动性，又具有粒子性，具有光粒两象性。 24. 凸透镜的弯曲表面是球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径。把一 个凸透镜压在一块平面

14、波幅上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜 可以看到亮暗相间的圆环状条纹，这种现象是牛顿首先发现的，这个环 状条纹叫牛顿环。 25. 一个不透光的圆盘的影中心是亮斑，它是光绕过盘的边缘在这里叠加后形成的这个亮斑还 有一段有趣的故事。1818 年法国的巴黎科学院征集到一位年轻的物理学家菲涅尔的论文， 学习必备欢迎下载 在论文中按照波动说提出严密地解决衍射问题的数学方法，另一位法国科学家泊松是光的波 动说的反对者， 他按照菲涅尔的理论计算了光的圆盘后的影的问题，发现对于一定的波长在 适当的距离上，影的中心会出现一个亮斑！泊松认为这是非常荒谬可笑的，并认为这样就驳 倒了光的波动说，就在竞赛的关键时

15、刻评委阿拉果在实验中观察到了这个亮斑，这样泊松的 计算反而支持了光的波动说，后人把这个亮斑称为泊松亮斑。 26. 1958年，人类在实验室里激发出了一种自然界中没有的光，那就是激光。 激光有三给特点：激光是相干光 激光的平行度非常好 激光亮度高 27. 1927 年英国发明家贝尔德在伦敦公开表演了向远处传递活动图像的技术，虽然这些图像又 小又暗摇晃不定，但它们都是人类第一次用电来传递的活动图像，这标志着电视的诞生。 28. 1946年世界上第一台电子计算机诞生了。20 世纪 90 年代中期，世界最大的计算机互联网 因特网出现了爆炸式的发展，数据通信的业务量飞速增加。 29. 1895 年法国数

16、学家物理学家庞加莱首先提出了相对性原理的思想，已经十分接近狭义相对 论了。 1904 年庞加莱提出了洛伦兹变换。 30. 1905年爱因斯坦提出了狭义相对论，总结了狭义相对论的两个基本假设。 狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。 光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。 狭义相对论的几个结论： 长度的相对性：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，两者的 关系式是： 2 0 )(1 c v ll 时间间隔的相对性：与两个事件相对静止的时间间隔总比两个事件静止时的时间间隔要 小，两者的关系式是： 2 )(1 c v t t 相对论速度变

17、换公式：车对地面速度为v，车上的人以速度u沿车前进方向相对车运 动，那么人相对地面速度u 为 u= 2 1 c vu vu ，u 比 u和 v 之和要小，只有u和 u 的大 小与 C相当时才会观察到这个差别，故按照经典时空观u=u+v 相对论质量：物体以速度v 运动时的质量为m,物体对地静止时质量为m.两者关系为 2 0 )(1 c v m m只有物体运动速度v 与光速 c 相当时才会观察到m和 m 。这个差别，在 经典时空观 m=m 。 质能方程： E=mc 2 分式是反映能量E和质量 m间简单关系，不是质量可以转换成能量。 以后爱因斯坦把相对性原理推广到包括非惯性系在内的任意参考系，这就是

18、广义相对性 原理。 广义相对性原理两个基本原理： 在任何参考系中，物理规律都是相同的 一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价 学习必备欢迎下载 31. 1929年美国天文学家哈勃发现银河系以外的大多数星系都在远离我们而去，距离越远， 离开的速度越大。后来的分析表明，这是由于我们所处的宇宙正在膨胀，因此其中星系间 的距离在不断增大，在任何地方看起来其他星系都在远离自己。既然宇宙在不断膨胀，那 么宇宙在以前一定比现在小，多方面的分析表明，我们的宇宙是在约200 亿年以前以一个 尺度极小的状态发展演化出来的，这个学说叫做大爆炸宇宙系。 32. 在研究星体辐射规律中，德国物理学家普朗克做了多种

19、尝试，进行了激烈的思想斗争，最 后他不得不承认：微观世界的某些规律，在宏观世界看来可能非常奇怪。1900 年底，普朗 克作出这样的大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值 的整数倍。当 带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的。这= 个不可再分的最小能量值叫 能量子，能量值=h，是电磁波的频率，h 是普朗克恒 量。 h=6.626 10 -34 J S, 普朗克把能量子引入物理学正确地破除了“能量连续变化”的 传统观念，成为新物理学思想的基石之一。 后来爱因斯坦提出光子说理论，就是依照普朗克这个新物理学思想。 33. 1887 年赫兹在研究电磁波的

20、实验中偶尔发现，接收电路的间隙如果受到光照就更容易产生 电火花，这就是最早发现的光电效应，也是赫兹细致观察的意外收获，后来德国物理学家 p. 勒纳德，英国物理学家J.J. 汤姆森等相继进行了实验研究证实了这个现象，即照射到金 属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出，这现象称为光电效应现象。 34. 1918 1922 年，美国物理学家康普顿在研究石墨对x 射线的散射时，发现在散射的x 射线 中，除了与入射波长入口相同的成分外，还有波长大于入口的成分，这个现象称为康普顿 效应，康普顿的学生，中国留学生吴有训测试了多种物质对x 射线的散射，证实了康普顿 效应的普遍性。 光电效应和康普顿效应深入地揭

21、示了光的粒子性一面。光电效应表明光子是具有能量的， 康普顿效应表明光子除了能量之外还具有动量。 光学能量： =h光子速度 :v=c 光子的质量m= 2 c h 光子的动量： p= h 35. 1924 年法国巴黎大学的德布罗意大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子，提出：实物粒 子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，而且粒子的能量和动 量 p 跟它所对应的波的频率和波长之间，也像光子跟光波一样，遵从如下关系： h p h 这种与实物粒子相联系的波叫德布罗意波也叫物质波。 36. 1912 年德国物理学家劳厄提议，利用晶体中排列规则的物质微粒作为衍射光栅来检验伦琴 射线的波动性

22、，实验获得成功，证实伦琴射线就是波长为十分之几纳米的电磁波。 37. 1927 年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子衍射图样，从而 证实了电子的波动性，后来学多科学家陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性， 对于这些粒子，德布罗意给出的 h 和 p h 关系同样正确。 38. 在真空玻璃管内安放金属制成的阴极阳极，把它们分别连接在感应圈的负极和正极上，1858 年德国物理学家吕克尔在这类似试验中看到了玻璃上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的 影。1876 年另一位德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到阴极发出的某 种射线的撞击而引起的，后把这种射线叫阴极射

23、线。 39. 英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流，他通过实验让阴极射线在电场和磁场中 学习必备欢迎下载 的偏转情况断定他的本质是带负电的粒子流并求出了这种粒子的比荷，后来把组成阴极射 线的粒子叫电子。电子发现后，汤姆孙进一步研究提出电子是原子的组成部分，是比原子 更基本的物质单元。1910 年由密立根通过“油滴实验”计算出电子电荷量。 40. 1898 年汤姆孙提出了原子模型。他认为，原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整 个球体内，电子镶嵌其中，人们称之为“西瓜模型”或“枣糕模型”。 41. 1909 年英籍物理学家卢瑟福指导他的学生盖革和马斯顿进行粒子散射实验研究，从实验 结果

24、分析在1911 年卢瑟福提出自己的原子结构模型。他设想， 原子中带正电部分的体积很 小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动，称之为卢瑟福的原子的核式结构模 型。 粒子散射实验是原子的核式结构的实验基础，同时是估计核半径最简单的方法。一般的 原子核其核半径R的数量级为10 -15m ，原子的半径的数量级是 10 -10m 。 42. 丹麦物理学家玻尔意识到了经典电磁理论在解释原子结构方面的困难。在普朗克关于黑体 辐射的量子论和爱因斯坦关于光子的概念的启发下，在 1913 年把微观世界中物理量取分立 值的观念应用到原子系统，提出了玻尔的原子结构假说。 玻尔理论指出了氢原子光谱有其严密的规律

25、性。 玻尔模型和原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱的实验 规律。由于玻尔理论保留了经典电磁理论的观念，有其局限性。对于稍微复杂一点儿的原 子如氦原子，就无法解释它的光谱现象，说明玻尔理论还没有完全揭示微观粒子运动的规 律，为后来量子学打下了基础。 43. 1896年法国物理学家贝可勒尔首先发现天然放射现象，发现铀和含铀的矿物能够发出看 不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底板曝光。 44. 受到贝可勒尔的发现的鼓舞，玛丽居里和她的丈夫法国物理学家皮埃尔居里，对铀和 含铀的各种矿石进行深入研究，又发现了两种放射性元素，镭和钋。 天然放射现象的发现使人们认识到原子核内部

26、有复杂结构并且在不断地变化。 45. 1919年卢瑟福用镭发射出的粒子轰击氮原子核，成为世界上第一位发现原子的科学家。 因而确认原子是原子核的组成部分。质子带正电和，电荷量与一个电子所带电荷量相等， 质子的重量为mp=1.6726231 10 -27 kg. 后卢瑟福预言原子核内可能还存在着另一个粒子，它 的质量与质子相同，但是不带电，命名这个粒子叫中子。 46. 1932 年卢瑟福的学生查德威克通过实验发现了中子。在这个过程中有一些曲折，开始查德 维克设法用高速原子轰击铍原子核，但查德维克之前，德国物理学家博特及其合作者贝克 尔已经先行一步，用粒子轰击铍原子核，产生一种未知射线，他们认为是射

27、线。居里 夫人女儿约里奥居里夫妇也重复了博特和贝克尔实验，仍认为产生的未知射线是射线。 查德维克认为这种未知射线不是射线， 他用这种未知射线轰击氢核时，它能被反弹回来， 通过对反冲核的动量的测量，再应用动量守恒定律进行估算，得知这种未知射线是由质量 与原子大致相等的中性粒子组成，从而终于由查德维克首先发现中子，测得中子不带电， 中子质量是mn=1.6749286 10 -27 kg。 47. 盖革 -米勒计数器是德国物理学家盖革和米勒在1928 年研制成的，又称为G-M计数器，非 常灵敏。 用它检测射线十分方便，但是不同的射线在盖革- 米勒计数器中产生的脉冲现象相 同，因此只能用来计数，不能区

28、分射线的种类。 48. 1934 年， 居里夫人的女儿约里奥居里夫妇发现经过粒子轰击的铝片中含有放射性磷P 30 15 即nPAlHe 1 0 30 15 27 13 4 2 ，这是世界上第一位发现人工放射性元素的科学家。如今人工制造 的放射性同位素已达1000 多种。 学习必备欢迎下载 49 1938 年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀核的实验中发现，生 成物中有原子序数为56 的元素钡， 以后对此解释。 铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差 不多的碎块，这是重核裂变的发现。 50. 研究质子、中子、电子及其他各种粒子的物理学分支叫粒子物理学。在粒子物理学中有一 个物理量叫做宇称。物理学家们曾经认为粒子经历的各种过程中宇称都是守恒的。 1956 年杨振宁和李政道通过理论分析，认为一个过程中如果只有强相互作用和电磁相互作用， 宇称的确守恒；但是如果是弱相互作用的过程，例如发射射线的过程，宇称并不守恒。 1956年后期 1957 年初期， 吴健雄和他的同事们一起设计的实验，统计钴 60 同位素在衰变 时向各个方向发射的电子数，结果证明这个过程中宇称真的不守恒。