高中物理学史与物理思想方法.docx

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一、概述物理学史及物理思想方法重要性3二、高考试题及模拟题点评4三、高中物理学史(按课本知识块排序)18四、高中物理学史(按科学家排序)22五、附:高中物理学史(旧人教版)25六、常用物理思想方法27
一、概述物理学史及物理思想方法至要性
物理学史类的题目在近几年的高考选择题中频繁出现,该类题目较为基础,且考点较为集中,但学生的得分率却非常低,特别是涉及科学家成就的题目,如谁发现的“电生磁”、谁发现的“磁生电”,学生极易混淆,为此我增设了该内容。
高中物理课程标准中明确提出,高中物理教学旨在进一步提高学生的科学素养,从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生,使学生通过高中物理的学习逐步养成科学方法、科学态度、科学思维习惯、科学世界观,引导学生认识科学和技术的差别、科学技术对社会的影响、技术对环境的影响,强调认识和领悟科学的本质、科学与人文的关系,培养学生的社会责任感等。
可见,高中物理教学要让学生经历科学探究过程、了解物理学的研究方法、理解物理学的发展历史,从物理学发展的历程中领悟到科学事业的本质特性,体会物理学对经济和社会发展的贡献、深刻地理解物理学与人的存在之关系以及科学的发展对人的精神世界的影响,逐步形成科学态度和科学精神。
而物理学史集中地体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程,在高中物理中加强物理学史教育,展现历史上物理学家探索物理世界奥秘的艰辛历程,以其中的欢乐、困惑、惊奇和哲理去感染学生,把物理知识的逻辑展开与物理学认识的历史发展有机结合起来,将物理教学过程设计成是把“凝固的文化激活”的过程,把文化传播和学习转化成为历史上的创造者与今天的文化学习者之的对话,让学生以物理学家认识世界的本来面目去认识世界,确立物理学的历史意识,在获得物理知识的同时,全面提高学生的科学素养。
【例1】(2013全国新课标I卷14题)
右图是伽利略1604年做斜面实验时的一页手稿照片,照片左上角的三列数据如下表。表第一列是伽利略在分析实验数据时添加
中第二列是时间,第三列是物体沿斜面运动的距离,的。根据表中的数据伽利略可以得出的结论是()
物体具有惯性
斜面倾角一定时,加速度与质量无关
物体运动的距离与时间的平■方成正比
物体运动的加速度与重力加速度成正比
答案:C
解析:根据表中的数据,第一列与第三列数据存在比例关系,第一列数据是第二列数据的二次方,伽利略可以得出的结论是:物体运动的距离与时间的平方成正比,选项C正确。其实还可以根据自由落体运动和初速度为0的匀加速直线运动比例关系解题。A、B、D三个选项说法都是正确,但是与题意不符。
【例2】(2013全国新课标理综II第19题)(多选题)在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述符合史实的是(
奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系
安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说,
法拉第在实验中观察到,通有包定电流的静止导线附近的固定导线圈中,会出现感应电流,
楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
答案:ABD
解析:奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电流能够产生磁场,电和磁之间存在联系,选项A正确。安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说,选项B正确。法拉第在实验中观察到,通有包定电流的静止导线附近的固定导线圈中,由丁导线圈中磁通量不变,不会产生感应电流,选项C错误。楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,这就是楞次定律,选项D正确。
【例3】(2013高考山东理综第14题)(多选题)
伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索物理规律的科学方法,利用这种方法伽利略发现的规律有()
力不是维持物体运动的原因
物体之间普遍存在相互吸引力
忽略空气阻力,重物与轻物下落得同样快
物体间的相互作用力总是大小相等,方向相反
答案:AC
解析:伽利略用理想斜面实验指出力不是维持物体运动的原因,A选项正确,万有引力是牛顿提出的,B错;伽利略在研究自由落体运动是指出忽略空气阻力,重物与轻物下落得同样快,C对;牛顿第三定律总结了作用力和反作用力的关系,D错。
【例4】(2013高考海南卷第7题)(多选题)
科学家关丁物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用。下列说法符合历史事实的是()
业里士多德认为,必须有力作用在物体上,物体的运动状态才会改变
伽利略通过理想实验”得出结论:一旦物体具有某一速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去
笛卡儿指出:如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向
牛顿认为,物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
答案:BCD
解析:业里士多德认为运动需要力来维持,伽利略认为力是改变物体运动状态的原因,A错;伽利略通过“理想实验”得出结论:一旦物体具有某一速度,如果它不受力,它将以这一速度永远运动下去,B对;笛卡尔指出:如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向,C对;牛顿认为,物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
【例5】(2013高考福建理综第17题)
在国际单位制(简称SI)中,力学和电学的基本单位有:m(米)、kg(千克)、s(秒)、A(安培)。导出单位V(伏特)用上述基本单位可表示为()
m2-kg-s-4-A1
m2-kg-s-3-A1.
m2-kg-s-2-A1.
m2-kg-s-1-A1.
答案:B
解析:由Fx=qU,F=maa=2x/t2,q=It可知,U=Fx/q=2mX/It3,导出单位V(伏特)用上述基本单位可表示为m2-kg-s-3-A1.,选项B正确。
【例6】(2013高考重庆理综第4题)
图1为伽利略研究自由落体运动实验的示意图,让小球由倾角为0的光滑斜面滑下,然后在不同的0角条件下进行多次实验,最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动。分析该实验可知,小球对斜面的压力、小球运动的加速度和重力加速度与各自最大值的比值y随0变化的图像分别对应图2中的()
A.①、②和③B.③、②和①C.②、③和①D.③、①和②
答案:B
解析:伽利略研究自由落体运动实验,小球对斜面的压力在斜面倾角为0=0时最大、9=兀/2最小为零。小球对斜面的压力与最大值的比值y随0变化的图像对应图2中的③;小球运动的加速度在斜面倾角为0=0时最小为零,9=兀/2最大为g。小球运动的加速度与最大值的比值y随0变化的图像对应图2中的②;重力加速度是一包定值,与最大值的比值y随0变化的图像对应图2中的①。所以选项B正确。
【例7】(2012山东卷)(多选题)
以下叙述正确的是()
法拉第发现了电磁感应现象
惯性是物体的固有届性,速度大的物体惯性一定大
牛顿最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的必然结果
感应电流遵从楞次定律所描述的方向,这是能量守包定律的必然结果
答案:AD
解析:法拉第发现了电磁感应现象,选项A正确;惯性是物体的固有届性,质量大的物体惯性一定大,选项B错误;伽利略最早通过理想斜面实验得出力不是维持物体运动的必然结果,选项C错误;感应电流遵从楞次定律所描述的方向,这是能量守包定律的必然结果,选项D正确。此题考查电磁感应、牛顿第一定律及其相关知识。
【例8】(2011山东理综卷)(多选题)
了解物理规律的发现过程,学会像科学家那样观察和思考,往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是()
焦耳发现了电流热效应的规律
库仑总结出了点电荷问相互作用的规律
楞次发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕
牛顿将斜面实验的结论合理外推,间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动
答案:AB
解析:奥斯特发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕,选项C错误;伽利略将斜面实验的结论合理外推,间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动,选项D错
【例9](2011•海南物理)(多选题)
自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的,很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。下歹0说法正确的是()
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
欧姆发现了欧姆定律,说明了热现象和电现象之间存在联系
法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系
焦耳发现了电流的热效应,定量得出了电能和热能之间的转换关系
答案:ACD
解析:此题考查物理学史及其相关知识点。欧姆发现了欧姆定律,说明了导体两端电压与通过的电流之间存在联系,说明热与电之间联系的是焦耳定律。选项B错误。
【例10】(2010新课标理综)(多选题)
在电磁学发展过程中,许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是()
奥斯特发现了电流磁效应;法拉第发现了电磁感应现象
■了电磁波;楞次用实验证实了电磁波的存在
库仑发现了点电荷的相互作用规律:密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
安培发现了磁场对运动电荷的作用规律:洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律
答案:AC
解析:奥斯特发现了电流磁效应;法拉第发现了电磁感应现象,选项A正确;麦克斯韦预言了电磁波;赫兹用实验证明了电磁波的存在,选项B错误;库仑发现了点电荷的相互作用规律;密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值,选项C正确;洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律;安培发现了磁场对电流的作用规律,选项D错误。
【例11】(2009•上海物理)(多选题)
牛顿以天体之间普遍存在着引力为依据,运用严密的逻辑推理,建立了万有引力定律。在创建万有引力定律的过程中,牛顿()
接受了胡克等科学家关丁“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想
根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实,得出物体受地球的引力与其质量成正比,即Fmm的结论
根据Fmm和牛顿第三定律,分析了地月间的引力关系,进而得出F*mim2
根据大量实验数据得出了比例系数G的大小
答案:ABC
解析:题干要求“在创建万有引力定律”的过程中,牛顿接受了胡克等科学家关丁“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想;根据地球上一切物体都以相同加速度下落的事实,得出物体受地球的引力与其质量成正比,即F°cm的结论;根据Fmm和牛顿第三定律,分析了地月间的引力关系,进而得出Fmmim2,而提出万有引力定律后,英国物理学家卡文迪许利用扭秤测量出万有引力常量G的大小,因此符合题意的有ABC。
【例12】(2007年高考海南物理)
16世纪末,伽利略用实验和推理,推翻了已在欧洲流行了近两千年的业里士多德关丁力和运动的理论,开启了物理学发展的新纪元。在以下说法中,与业里士多德观点相反的是()
四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快;这说明,物体受的力越大,速度就越大
一个运动的物体,如果不再受力了,它总会逐渐停下来;这说明,静止状态才是物体长不受力时的“自然状态”
两物体从同一高度自由下落,较重的物体下落较快
一个物体维持匀速直线运动,不需要力
答案:D
解析:首先要明确业里士多德的观点是运动需要力来维持。一个物体维持匀速直线运动,不需要力,与业里士多德观点相反,选项D与业里士多德观点相反。
【例13】(2006-广东物理)
下列对运动的认识不正确的是()
业里士多德认为物体的自然状态是静止的,只有当它受到力的作用才会运动
伽利略认为力不是维持物体速度的原因
牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度,而不仅仅是使之运动
伽利略根据理想实验推论出,如果没有摩擦,在水平■面上的物体,一旦具有某一个速度,将保持这个速度继续运动下去
答案:A
解析:物体的自然状态即平衡状态,是静止或匀速直线运动,物体做匀速直线运动时不需要受到力的作用,由丁惯性就可以保持原来的运动状态,所以A是不正确的。从伽利略的理想斜面实验可得到物体的运动不需要力来维持,即力不是维持物体速度的原因,反而力是改变物体速度即使物体产生加速度的原因,所以BC是正确的;伽利略根据理想实验推论出,物体一旦具有某一个速度,将保持这个速度永远运动下去的结论,所以D是正确的。题目要求选不正确的选项,所以只有A符合要求.
【例14】(2005-广东综合)
在物理学发展的过程中,许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中,()
库伦发现了电流的磁效应
爱因斯坦成功地解释了光电效应现象
法拉第发现了磁场产生电流的条件和规律
牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础
答案:A
解析:奥斯特发现了电流的磁效应,选项A说法不正确;其它选项符合历史事实。
【例15】(2013石家庄质检二14)
在物理学建立、发展的过程中,,下列说法正确的是()
古希腊学者业里士多德认为物体下落的快慢由它们的重量决定,伽利略在他的《两种新科学的对话》中利用逻辑推断,使业里士多德的理论陷入了困境
德国天文学家开普勒对他导师第谷观测的行星数据进行了多年研究,得出了万有引力定律
英国物理学家卡文迪许利用“卡文迪许扭秤”首先较准确的测定了静电力常量
楞次发现了电磁感应现象,并研究得出了判断感应电流方向的方法一一楞次定律
答案:A
解析:业里士多德的观点是错误的,比如物体运动需要力来维持、物体下落的快慢由它们的重量决定等,伽利略利用实验推到了业里士多德的观点,选项A是符合历史依据的;开普勒提出了开普勒三定律,牛顿得出了万有引力定律,选项B错误;卡文迪许利用扭秤测出了万有引力常量,选项C错误;楞次研究得出了判断感应电流方向的方法一一楞次定律,但是电磁感应现象是法拉第发现的,选项D错误。
【例16】(2013石家庄二模14)
物理关系式不仅反映了物理量之间的关系,也确定了单位间的关系。现有物理量单位:m(米)、s(秒)、N(牛)、w(瓦)、C(库)、A(安)、Q(欧)和T(特),由它们组合成的单位与电压单位V(伏)等效的是()N/-T-m/-A•?
答案:D解析:物理公式成立的单位计算就成立。A选项中是利用公式EF,N/C是场强的单位,qA错误;B选项中是利用公式F=qBv,C・T-m/s是力的单位,B错误;C选项中是利用公式F=BIL,T-A・m是力的单位;D选项中是利用公式P匕,可导出U2=PRJW?是电压R的单位。所以选Do
【例17】(2013石家庄质检一1)(多选题)
如图所示分别是直流电动机、摇绳发电、磁电式仪表和法拉第发电机,其中“因电而动”(即在安培力作用下运动)的有()
BCD
答案:AC
解析:“因动生电”是发电机的原理,即导体先动,穿过闭合回路的磁通量发生了变化才产生电流,“因电而动”是电动机的原理,即导体通电,在磁场中受到安培力才运动。只需要看哪个是发电机那个是电动机就行了。看图中AC是电动机原理,BD是发电机原理,所以选AG
【例18】(2014石家庄质检一1)
()
安培首先提出磁场对运动电荷有力的作用

奥斯特发现了电流的磁效应并提出了分子电流假说
伽利略通过理想斜面实验,提出了力不是维持物体运动状态的原因
答案:D
解析:安培对丁通电导线在磁场中受力作了研究,但是发现磁场对运动电荷有力的作用的是荷兰物理学家洛伦兹,所以A错误。牛顿发现了万有引力定律,但是测出万有引力常量的是英国物理学家卡文迪许,所以B错误;奥斯特发现了电流的磁效应,但是是安培提出了分子电流假说,C错误;伽利略的理想斜面实验证明了力不是维持物体运动状态的原因,是牛顿提出牛顿第一定律的基础,D正确。
【例19】(2014石家庄质检二14)
法拉第发明了世界上第一台发电机一法拉第圆盘发电机。如图所示,紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中,圆盘圆心处固定一个摇柄,边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴,用导线将电刷与电流表连接起来形成回路。转动摇柄,使圆盘逆时针匀速转动,电流表的指针发生偏转。下歹0说法正确的是()
回路中电流大小变化,方向不变
回路中电流大小不变,方向变化
回路中电流的大小和方向都周期性变化
回路中电流方向不变,从b导线流进电流表答案:D
解析:可根据E=BLv判断得知电流大小不变,由右手定则判断得知电流方向不变,从边缘流向中心,即从b导线流入电流表。所以D正确。
【例20】(2013邯郸一模14)
在物理学发展史上,许多科学家运用科学研究方法,超越了当时研究条件的局限性,取得了辉煌的研究成果。下列表述符合物理学史实的是()
伽利略由斜面实验通过逻辑推理得出自由落体运动规律
卡文迪许利用扭秤装置巧妙地实现了对电荷问相互作用力规律的研究
法拉第坚信电与磁之间一定存在着联系,并由此发现了电流的磁效应
安培首先引入电场线和磁感线,极大地促进了对电磁现象的研究
答案:A
解析:伽利略由斜面实验通过逻辑推理得出自由落体运动规律,A正确;卡文迪许用扭秤测出了万有引力常量,库伦用扭秤实现了对电荷相互作用的研究,B错误;电流的磁效应是奥斯特发现的,C错误;电场线和磁感线是法拉第引入的,D错误。
【例21】(2013河北名师俱乐部14)
在国际单位制中,电流强度的单位是安培(A),下歹U各单位组合而成的单位与电流单位不等效的是()
??V-?m1?T-?Q1
答案:D
解析:公式成立则单位计算就成立,A选项根据I=U/R,A正确;B选项根据I=P/U,B选项正确;C选项根据F=BIL得出I=F/BL,C正确;D选项根据P=I2R得出12=P/R,这是电流的平方,D错误。
【例22】(2013保定一模14)
在电磁学发展的历程中一些物理学家做出了重要贡献,以下说法中符合实际的是()
库仑发现了电流周围有磁场
奥斯特研究电场性质时引入了电场线概念
欧姆通过多次实验发现了在一段电阻电路里电流与电压的定量关系
法拉第与楞次同时发现了感应电动势与磁通量的变化率成正比
答案:C
解析:奥斯特发现了电流周围有磁场,A错误;法拉第引入了电场线的概念,B错误;欧姆通过多次实验发现了在一段电阻电路里电流与电压的定量关系即欧姆定律,C正确;法拉第电磁感应定律是韦伯和纽曼先后提出的,D错误。
【例23】(2014保定一模14)
“从生活走向物理,从物理走向社会”是现代物理教与学的宗旨,下列有关物理与
生产生活实践的说法中,正确的是()
运输汽油时把汽油装进金届桶比装进塑料桶安全
高速下坡的自行车遇紧急情况需要刹车,应先刹前轮。
电工穿绝缘衣服比穿金届网衣服安全
“坐地日行八万里”是一种夸张的修辞手法,实际上人并没有移动。
答案:A
解析:运输油品的汽车都是金届大桶,而且还带了一条铁链,是为了防止静电,所以A正确;刹车应先刹后轮,或者前后轮一起刹,不能先刹前轮会翻跟头,翻车的,B错误;电工穿金届网衣服可以静电屏蔽,金届网被感应起电,处丁静电平■衡状态,内部场强处处为0,C错误;静止是相对的,运动是绝对的,地球在绕太阳运动,人在随着地球上运动,所以D错误。
【例24】(2014邯郸一模14)
在以下力学实验装置中,三个实验共同用到的物理思想方法是()显示玻璃JK形变的装置

答案:B
解析:桌面形变小,使用平■面镜能放大,玻璃瓶子形变小,使用吸管能放大形变,卡文迪许扭秤使用引力力矩和弹簧的扭转力矩平■衡,本来小球间引力很小,从而能够测出,也届丁放大的思想。
【例25】(2014邯郸二模14)
关丁物理学的研究方法,以下说法不正㈣.的是()
伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法
卡文迪许在利用扭秤实验装置测量万有引力常量时,应用了放大法
电场强度是用比值法定义的,因而电场强度与电场力成正比,与试探电荷的电量成反比
“平均速度”、“总电阻”、“交流电的有效值”用的是等效替代的方法
答案:C
解析:电场强度是用比值法定义的,E=F/q,但是E并不是由F和q决定,所以C不正确【例26】(2013唐山二模14)
在物理学发展过程中有许多重大发现,下列有关说法正确的是()
牛顿通过多次实验发现力不是维持物体运动的原因