高考物理试题中的物理史问题

高考物理试题中的物理史问题

江西省抚州市南丰县第一中学　聂应才

新课程高考试题比较注重对物理史知识的考查，如：

 

【2009年第14题】在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是

 

A．伽利略发现了行星运动的规律

 

B．卡文迪许通过实验测出了引力常量

 

C．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因

 

D．笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献

 

答案BD。

 

【2010第14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

 

A．奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象

 

B．麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在

 

C．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

 

D．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。

 

进入新课标的省份，一般高考模式为必修1、必修2、选修3-1和选修3-2为必考内容，而选修3-3、选修3-4及选修3-5为选考内容，选考题一般为一道15分左右的题，所以物理史知识的考查落在必修1、必修2、选修3-1和选修3-2模块中了。下面把高中物理教科书中的物理史料罗列如下。

 

（1）落体理论：亚里士多德：物体下落的快慢是由它们的重量决定，越重的物体下落的越快；伽利略：物体做自由落体运动时与物体本身的重量无关

 

（2）胡克定律：弹力与弹簧形变量成正比

 

（3）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。

 

伽利略理想倾斜实验得出的结论：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动的原因。

 

与伽利略同时代的法国科学家笛卡儿补充和完善了伽利略的观点，明确指出：除非物体受到力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而保持在直线上运动。

 

伽利略和笛卡儿的正确结论在隔了一代人以后，牛顿总结成动力学的一条基本定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这就是牛顿第一定律。

 

　　牛顿第二定律

 

牛顿第三定律

 

（4）地心宇宙的支持者：托勒密

 

哥白尼认为地球和行星绕太阳做匀速圆周运动。

 

到了17世纪初，地心宇宙论棺木上的最后一颗钉子敲下了：伽利略发明了望远镜。1609年，他发现了围绕木星转动的“月球”，进一步表明地球不是所有天体运动的中心。

 

　　第谷·布拉赫：天才的观测家。在他以前，人们观测天体位置的误差大约是10′，第谷把这个不确定性减小到2′。他的观测结果为哥白尼的学说提供了关键性的支持。

 

开普勒分别于1609年和1619年发表了他发现的行星运动定律，即开普勒行星运动定律：1）所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上；2）对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积；3）所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。

 

开普勒定律发现之后，人们开始更深入地思考：是什么原因使行星绕太阳运动？伽利略、开普勒以及法国数学家笛卡儿都提出过自己的解释。牛顿时代的科学家，如胡克、哈雷等对这一问题的认识更进一步，胡克等人认为，行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力，甚至证明了如果行星的轨道是圆形的，它所受到引力的大小跟行星到太阳距离的二次方成反比，但是由于关于运动的清晰概念是在他们以后由牛顿建立的，当时没有这些概念，因此他们无法深入研究。

 

牛顿发现了万有引力定律

 

牛顿得出了万有引力与物体质量及它们之间距离的关系，但却无法算出两个天体之间万有引力的大小，因为他不知道引力常量G的值。100多年以后，英国物理学家卡文迪许在实验里通过几个铅球之间万有引力的测量，比较准确地得出了G的数值。目前推荐的标准值为，通常取。

 

英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文家勒维耶相信未知行星的存在。1846年9月23日晚，德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星，人们称其为“笔尖下发现的行星”，即海王星。

 

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。

 

诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯·劳厄说：“没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树立起人们对年轻的物理学的尊敬，从此以后，这门自然科学成了巨大的精神王国……”

 

1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星在苏联发射成功。卫星质量83.6kg，每96min绕地球飞行一圈。

 

1961年4月12日，前苏联空军少校加加林进入了东方一号载人飞船。

 

1969年7月16日9时32分，阿波罗11号飞船在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。7月19日，飞船进入月球轨道。7月20日，指挥长阿姆斯特朗和驾驶员奥尔德林进入登月舱，与飞船分离后于下午4时17分在月面着陆。10时56分，阿姆斯特朗小心翼翼地踏上月面上，并说出了那句载入史册的名言：“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大的飞跃。”人们祝贺说：“由于你们的成功，天空已成为人类世界的一部分。”

1970年4月24日，第一颗人造地球卫星“东方红”1号在酒泉发射成功，中国成为世界上第五个发射卫星的国家。

1975年11月26日，中国首颗返回式卫星发射成功，3天后顺利返回，中国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。

 

2003年10月15日，中国第一位航天员杨利伟乘坐神舟五号飞船进入太空，实现了中华民族千年飞天梦想。

 

2005年10月12日，航天员费俊龙、聂海胜乘坐神舟六号飞船再次飞上太空，并在遨游太空5天、完成一系列太空实验后安全返回地面。

 

（5）密立根油滴实验测出了最小电荷量（元电荷）

 

（6）电荷之间的作用力与引力的相似性早已引起一些研究者的注意，卡文迪许和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，他们也发现，引力与电荷间的力并非完全一样，库仑利用库仑扭秤完成了电荷间的相互作用规律，即库仑定律：

 

（7）法拉第提出电荷的周围存在着由它产生的电场，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。并且提出了一个简洁描述电场的方法，即电场线。

（8）欧姆研究了导体中的电流与导体两端电压及导体电阻的关系，即欧姆定律：

 

（9）焦耳研究了电流通过电路中产生的热量，即焦耳定律：

 

（10）奥斯特发现了电流能使磁针偏转，即电流的磁效应。

 

（11）特斯拉一生致力于交变电流的研究，是交变电流进入实用领域的主要推动者。

 

（12）安培分子电流假说成功地把磁体的磁场和电流的磁场统一了。

 

（13）安培研究了磁场对通电导线的作用力，即安培力：（条件：两两垂直）

 

（14）洛伦兹研究了磁场对运动电荷的作用力，即洛伦兹力：（条件vB）

 

（15）质谱仪最初是由汤姆生的学生阿斯顿设计的。

 

（16）法拉第总结出了电磁感应现象：（1）产生感应电流的条件；（2）电路中感应电动势大小的因素。

 

（17）楞次总结出了感应电流方向的判断规律，即楞次定律。