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物理学史上的著名理想实验

在物理学发展的历史中，理想实验以其独特方式在物理学发展的许多关键时刻发挥了重要作用，直接或间接地导致了许多物理规律的发现和物理理论的建立。下面我们一起欣赏物理学史上的著名理想实验，感怀物理学家的睿智。

1伽利略的“理想斜面”实验

力与物体的运动的关系是力学的一个最基本的问题。亚里士多德认为：物体的运动是由于外力的作用，当外力的作用停止时，运动的物体就会静止，所以力是维持物体运动的原因。亚里士多德这一观点与人们的一些生活经验相一致，正是由于这样的原因，亚里士多德的观点易于被人们接受，以至于长期以来被人们奉为真理。

彻底推翻亚里士多德错误观点的是伽利略。伽利略凭借的有力武器不是数学推导，不是真实的实验，而是理想实验。伽利略设想：如图1在A点悬一单摆，拉至AB时放开，在忽略空气阻力的情况下，摆球会沿着弧线升至对面的C处。如果在摆线经过的E或F处钉上小钉子，可以使摆球沿不同的弧线上升至同一水平高度G、H，由此得到单摆的等高性结论。

以单摆的等高性为基础，伽利略进一步设想，如图2中从A点释放一个光滑坚硬的小球，让它沿坚硬光滑的斜面AB下落。到达B点后，小球将以获得的速度沿对面的BC、BD或BE中的某一斜面上升至通过A点的水平面，比较斜面BC、BD和BE，倾角越来越小，斜面越来越长，即小球在斜面上走过的距离越来越远，运动的时间越来越长。当斜面的倾角为零而成为水平面BF时，物体由于不可能达到A点的高度而永远地运动下去。至此，伽利略得出结论：“任何速度一旦施加给一个运动着的物体，只要除去加速或减速的外因，此速度就可以保持不变……”伽利略的结论从根本上否定了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”的错误论断，指出力与运动的正确关系是：力是改变物体运动状态的原因。

伽利略从单摆等高性的理想实验到理想斜面实验，忽略了空气阻力和摩擦力，而这些忽略在现实中都是无法真正实现的。在真实的实验中，人们可以用各种方法减小空气阻力和摩擦力，但永远也无法彻底消除它们，因而人们无法用真实的实验去验证这些理想化的设想，但是，伽利略的理想实验，不仅让人们觉得合情合理，而且使人们透过了事物的表面现象，看到了事物的本质。

2牛顿的“理想抛体”实验

1685年，牛顿写成了《论物体的运动》的论文，论文中提出了著名的抛体运动的理想实验，说明了行星在向心力的作用下为什么会保持轨道运行，进而阐述万有引力的思想。牛顿在论文中所描绘的说明图如图3，他写道：“由于向心力行星会保持于某一轨道，如果我们考虑抛体运动，这一点就很容易理解：一块石头投出，由于自身的重量的压力，被迫离开直线路径，如果单有初始投掷，理应按直线运动，而这时却在空气中描出曲线，最终落在地面；投掷的速度越大，它在落地前走的越远。于是我们可以假设当速度增大到如此之大，在落地前描出一条1，2，5，10，100，1000英里长的弧线，直到最后超出了地球的限制，进入空间永不触及地球。”

牛顿的抛体理想实验，把地面上的力学和空间的力学统一了起来，是他发现万有引力定律、最终形成以三大定律为基础的力学体系的重要思维历程。

3马赫的“理想水桶”实验

在牛顿的力学体系中，对于时间、空间和运动这些必不可少的基本要素，牛顿都作了明确的叙述，从而构成了他的绝对时空观。

为了证明绝对空间和绝对运动的存在，牛顿提出了著名的水桶实验：“如果用长绳吊一水桶，让它旋转至绳扭紧，然后将水注入，水与桶都暂时处于静止之中。再以另一个力突然使桶沿反方向旋转，当绳子完全放松时，桶的运动还会维持一段时间；水的表面起初是平的，和桶开始旋转时一样。但是后来，当桶逐渐把运动传递给水，使水也开始旋转。于是。可以看到水渐渐地脱离其中心而沿桶壁上升形成凹状。运动越快水升的越高。直到最后，水与桶的转速一致，水面即呈相对静止。水的升高显示它脱离转轴的倾向，也显示了水的真正的、绝对的圆周运动。这个运动是可知的并可从这一倾向测出，跟相对运动正好相反。在开始时，桶中水的相对运动最大，但并无离开转轴的倾向；水既不偏向边缘，也不升高，而是保持平面，所以它的圆周运动尚未真正开始。但是后来，相对运动减小时，水却趋于边缘，证明它有一种倾向要离开转轴。这一倾向表明水的真正的圆周运动在不断增大，直到它达到最大值，这时水就在桶中相对静止。所以，这一倾向并不依赖于水相对周围物体的任何移动，这类移动也无法定义真正的圆周运动。”

从牛顿的描述和分析可以看出，牛顿的水桶实验是很容易实现的，实验现象也是很容易观察到的，因此这是一个实际实验及现象分析。但是，由此而论证的绝对运动却引起后人的许多怀疑与争议。

一般认为，对牛顿的绝对时空、绝对运动观作出最深刻、最有力批判的是奥地利物理学家马赫。19世纪末，马赫完成了他的名著《力学史评》。在书中，马赫指出，世界上一切物体都是相互联系、相互依赖的，与任何变化无关的绝对时间，既然不可能由任何运动来量度，因而也就没有任何实际价值和科学价值。同样的道理，任何人也不能说有什么关于绝对空间和绝对运动的东西。

马赫仍借用牛顿的水桶实验，但把实际的水桶实验抽象为理想实验。他设想，如果桶壁越来越厚，越来越重，最后达到几千米厚，实验能得出什么样的结果呢？

马赫指出：水相对于桶壁的旋转，当然不能引起它表面的凹曲现象，因为桶的质量太小了。但是，如果桶壁变得非常厚，相对转动对于水面的平凹就肯定会起作用。设想一个静止于水面上的观察者，将看到无数天体绕着他旋转，这一拥有巨大质量的天体体系绕着水旋转，必然引起水面凹曲的现象。所以，马赫据此得出结论：这种效应仍然是相对运动引起的，并不是什么绝对运动的证据。

马赫应用理想实验，以明确、直观的形式指出了牛顿的绝对时空、绝对运动观的谬误。在物理学发展的重要关头，他以逻辑思维的方法对旧理论作出令人信服的批判，使人们看到绝对时空观作为牛顿力学的基石是不够牢固的，呼唤物理学在更牢固的基础上建立新的力学体系。

4麦克斯韦的“麦克斯韦妖”理想实验

1865年，克劳修斯引进态函数“熵”，提出了著名的“熵增加原理”，从而得到了热力学第二定律的最普遍的描述。但随后克劳修斯把这一原理当作普适的、绝对的真理外推到无限的宇宙中去，导致了“热寂”说的产生，克劳修斯指出：“宇宙的熵趋向于极大。宇宙越是接近于这个熵极大的极限状态，进一步变化的能力就越小；如果最后完全达到了这个状态，那就任何进一步的变化都不会发生了，这时宇宙就会进入一个死寂的永恒状态。”

“热寂”说的提出，在物理学界和社会上都引起了强烈反响。许多物理学家寻找各种理由来论证“热寂”说是错误的，对“热寂”说进行批判。麦克斯韦当时就隐约地意识到，自然界可能存在着某种与熵增加相反的过程，但由于并不明

白这种相反过程的机理，于是麦克斯韦在他1871年出版的《热学理论》一书中设计了一个有趣而令人迷惑的理想实验：

“热力学中最确凿不移的事实之一是，如果一个封闭的既不允许体积变化，又不允许热量流通的屏障内的系统，而且其中温度和压强处处相等的话，那么在不消耗功的情况下产生出任何温度和压强的不均匀等是不可能的。这就是热力学第二定律。当我们能够处理的只是大块物体而无法看到或处理借以构成物体的分离的分子时，这无疑是正确的；但是，如果我们设想有某个存在物，它的才能如此突出，以致可以在每个分子的行程中追踪每个分子，它的属性仍然如我们自身的属性一样基本上是有限的，但这样一个存在物能做到对现在对我们说来是不可能做的事。我们知道，在一个温度均匀的充满空气的容器里的分子，其运动速度绝不均匀，然而，任意选取的任何大量分子的平均速度几乎是完全均匀的。现在让我们假定把这样一个容器分为A和B两部分，在分界上有一个小孔，再设想一个能见到单分子的存在物，打开或关闭那个小孔，使得只有快分子从A跑向B，而慢分子从B跑向A，这样，它就在不消耗功的情况下，B的温度提高，A的温度降低，而与热力学第二定律发生矛盾。”

麦克斯韦的理想实验，提出了一个违反热力学第二定律的过程，用几乎神奇的方法对第二定律提出了责难。虽然麦克斯韦所设想的过程正是反对和批判“热寂”说的物理学家们所期盼的，因为在他们看来，如果这种过程确实存在，那么“热寂”说就是不可能的，这样就达到了挽救宇宙、挽救我们生存的地球的目的，然而，如果麦克斯韦理想实验中的过程真是可以实现的，则就说明热力学第二定律是可以违反的。第二类永动机是可以造成的。这种结果显然又不是物理学家所愿意看到的，所以麦克斯韦的这个理想实验使物理学家们陷入困惑之中，以至于人们把麦克斯韦在理想实验中提到的“某个存在物”称为“麦克斯韦妖”。

然而，“麦克斯韦妖”理想实验的意义是十分深远的，它促使物理学家们进一步深入探讨热力学第二定律的本质，在更广阔的范围内研究与热有关的物理现象。100多年来，许多杰出的物理学家都对它的研究倾注了很大的热情。

几代物理学家研究的结果表明，“麦克斯韦妖”理想实验客观上是存在的，但它并不违反热力学第二定律。事实上到某前为止，没有发现任何自然过程肯定地违反热力学第二定律，而热力学第二定律也绝非必然导致“热寂”。

5爱因斯坦与理想实验

无论是1905年建立狭义相对论，还是1915年建立广义相对论，爱因斯坦在其物理学研究的过程中，都因运用理想实验而显得深刻、严密和精彩。

5.1“爱因斯坦列车”理想实验

19世纪末，物理学获得了一批新的实验事实和理论研究成果。例如迈克尔逊—莫雷实验的零结果、洛仑兹对实验的理论解释、彭加勒卓有成效的理论研究，都昭示着一个全新的力学体系将要诞生。并且，他们所得到的一些结论，实际上已经超出了旧理论的框架。然而，他们都未彻底摆脱牛顿力学绝对时空观的束缚，无法从根本上取得理论突破。

1905年，年轻的爱因斯坦终于找到了新理论的突破口，即发现相对性原理。爱因斯坦是用一个理想实验来阐述他的发现的。这个理想实验，就是被后人称道的“爱因斯坦列车”：当两道闪电同时下击一条东西方向的铁轨时，对于坐在两道闪电正中间的铁轨旁的第一个观察者来说，两道闪电是同时发生的；但是对于坐在由西向东行驶的列车上正好经过第一个观察者的第二个观察者来说，两道闪电并不是同时下击的，因为第二个观察者正在以一个速度接近东方的闪电而远离西方的闪电，东方的闪电到达他的眼里要比西方的闪电早一点。所以，在第一个静止的观察者看来是同时发生的闪电，运动中的第二观察者却看到东方的闪电先亮而西方的闪电后亮。如果进一步设想火车是以光速前进的，则西方的闪电永远不能追上火车，所以火车上的第二个观察者就只能看到东方的那一道闪电了。由此，我们不能得到这样的结论：在铁轨旁的第一个观察者看来是同时发生的两件事，而在火车上的第二个观察者看来却并不是同时发生的。显然，同时性只能是相对的。事实上，每一个坐标都有它本身的特殊时，脱离参照系而孤立地陈述某一事件的时间是没有意义的。

“爱因斯坦列车”理想实验形象而生动地揭示了同时的相对性，从根本上否定了牛顿的绝对时空观。相对性原理是爱因斯坦建立狭义相对论的基本出发点。

5.2“爱因斯坦电梯”理想实验

狭义相对论建立以后，爱因斯坦并没有止步。他认为狭义相对论还有许多问题没有解决。例如：为什么惯性坐标系在物理学中比其他坐标系更优越？为什么惯性质量随能量变化？为什么一切物体在引力场中下落都具有同样的加速度？

刚刚经受住考验的狭义相对论，为什么一用到引力场中就遇到矛盾？爱因斯坦感到极大的困惑。但他坚信自然界的和谐与统一，认为要么对惯性坐标系为什么特别优越作出解释，要么放弃惯性坐标系的优越地位。

爱因斯坦考虑应该把相对性原理推广到任意参照系中，建立更为普遍的物理理论。他后来写到：“物理学的定律必须具有这样的性质，它们对于以无论哪种方式运动着的参照系都是成立的。沿着这条道路，我们就达到了相对合理的扩充。”“普遍的自然规律是由那些对于一切坐标系都有效的方程来表示的。”

那么，推广应该从哪里入手呢？首先要解决的问题是什么呢？我们知道，只有当系统不受外力或外力为零时才能作为惯性参考系。地球上的物体要受到地球的引力；地球处于太阳系中，要受到银河系各星体的引力……自然界各物体之间普遍存在的引力，说明要把相对论原理推广到任意参照系，引力是不可回避的问题，首先必须研究引力。

问题的决定性突破，是由一个天才的理想实验取得的。用爱因斯坦1922年回忆创建广义相对论过程的话说：“有一天，突破口突然找到了。当时我正坐在伯尔尼专利局办公室里，脑子里突然闪现了一个念头：如果人正在自由下落，他决不会感到他有重量。我吃了一惊，这个简单的理想实验给我的印象太深刻了，它把我引向引力理论。我继续想下去：下落的人正在做加速运动，可是在这个加速参照系中，他有什么感觉？他如何判断面前所发生的事情？”这就是被物理学家称为“爱因斯坦电梯”的理想实验。下面我们具体看一下这个理想实验：爱因斯坦假设，理想电梯中装有各种实验用具，并且有一位实验物理学家在里面安心地进行各种测量。当电梯相对于地球静止的时候，电梯里的实验物理学家将测出电梯里的一切物体都受到一种力。若没有其他的力与这种力相平衡，这种力就会使物体落向电梯的地板，并且所有物体下落时的加速度是相同的。由此，实验物理学家能够得出结论：他所在的这个电梯受到外界的引力作用。

如果让电梯本身做自由下落的运动，实验物理学家将会发现，电梯里的一切物体都不再受到原来那种力的作用，物体的加速度没有了，电梯里的一切都不再表现出任何受引力的迹象。苹果和羽毛皆可以自由地停留在空间，实验物理学家可以在电梯底部行走，也可以在电梯顶部或侧壁行走，各种行走所需的力气完全相同。此时，实验物理学家通过观测任何物体的任何力学现象都不能获得任何引

力存在的迹象。

爱因斯坦进一步指出，在理想电梯中，那位实验物理学家不仅通过力学现象得不到引力存在的迹象，而且通过其他任何物理实验都不能得到引力存在的迹象。这就是说，在这个理想电梯的参照系中，引力被完全消除了。电梯中的实验物理学家既不可能通过物理现象来判断电梯外面是否存在一个地球这样的引力作用源，也不能测量出自己的电梯是否在做加速运动。这就像伽利略设计的萨尔维阿蒂大船，船里的观察者无法通过物理现象判断大船是否运动一样。

通过电梯的理想实验，爱因斯坦发现了引力的最重要的特性：可以在任何一个局部范围内找到一个参照系，使其中的引力作用被全部消除。引力的这一特性是物理学中其他力都没有的。因为电磁力、粒子间的强相互作用力和弱相互作用力，都是不可能用选择适当参照系的方法完全消除的。

“爱因斯坦电梯”理想实验抽象出广义相对论的一个重要原理，即等效性原理：一个相对于惯性系做匀加速运动的非惯性系与存在引力场等效。有了等效性原理这座桥梁，爱因斯坦就能够顺利地把相对性原理从惯性系推广到非惯性系，即推广到任意参照系，于是广义相对论的建立有了关键性的突破。

6玻尔与“爱因斯坦光子箱”理想实验

20世纪20年代末，物理学界爆发了一场关于量子力学完备性注的激烈论战。论战的一方是以玻尔、波恩、海森堡为代表的哥本哈根学派，另一派则以爱因斯坦和薛定谔为首的EPR一派。论战的焦点是爱因斯坦和薛定谔等人不同意波恩提出的波函数的几率解释、海森堡提出的测不准原理和玻尔提出的互补原理。论战的实质就是围绕着量子力学的方法论原理及其哲学诠释。论战中，爱因斯坦常常突发奇想，以出人意料的理想实验提出诘难，而玻尔则通过严格缜密的推理，给对方以有力的反驳。

1930年10月，第六届索尔威会议上，爱因斯坦设计了一个被后人称为“爱因斯坦光子箱”的理想实验，用以批驳测不准原理。

爱因斯坦的设想，如图4的箱子有着理想的反射壁，箱子内部充满辐射。箱子壁上有一快门，通过箱内的钟来控制，快门开启的时间间隔△t可以任意短，刚好允许一个光子通过它逸出。只要测出光子释放前后整个箱子重量的改变，就可以通过质能关系计算出释放光子后，盒子的能量改变△E，即△E可以精确地

确定。这样△t和△E就是可以同时精确测定的，所以，这就证明了测不准原理△E△t＜h是不成立的。

当爱因斯坦以其光子箱理想实验向玻尔等人提出诘难的时候，玻尔等人毫无思想准备，所以无言以对。散会休息时玻尔好像掉了魂一样，嘴里不住地说，如果爱因斯坦对，物理学就完蛋了。然而经过一个不眠之夜的紧张思考，玻尔终于找到了缺口。他发现爱因斯坦没有注意到光相对论的红移效应。第二天，玻尔对爱因斯坦的诘难给出了极为精彩的答复。

玻尔把爱因斯坦提出的光子箱挂在弹簧称下，箱子上安有指针，从标尺上可以读出指针的位置。

玻尔指出，“在给定的精确度下对箱子位置的任一测定，都会给箱子的动量控制带来一个最小不确定量，它同是由关系式联系着的。这一不确定量显然又一定小于引力场的整段时间T中所能给予一个质量为的物体的总冲量，或者其中g是重力加速度。由此可见，指针读数q精确度越高，称量时间就必须越长，如果箱子及其内含物的质量要测到一个给定精确度的话。

“但是根据广义相对论，一个时钟当沿着引力方向移动一段距离时，其快慢就会改变，它的读数在一段时间间隔 T内将差一个，它由下面的关系式给出：

比较以上两式我们就可以看到，在称量过程之后，我们关于时钟校准的知识中将有一个不确定量。这个关系式和公式一起，再次得出，与测不准原理是一致的。”

本来认为胜券在握的爱因斯坦，面对玻尔严密有力的反驳感到十分震惊。他没有想到玻尔竟用相对论的理论如此巧妙地不容置疑地反驳了他，所以爱因斯坦不得不放弃自己的看法，承认量子力学在理论上是自洽的，海森堡的测不准原理是合理的。如此一来，以反驳测不准原理为目的而提出的“爱因斯坦光子箱”，反倒成了证明测不准原理正确的理想实验。

直到爱因斯坦去世后，玻尔仍旧没有放下他和爱因斯坦的争议，甚至在他去世的前一天，还在思考这个问题。玻尔在办公室黑板上画的最后一张图，就是爱因斯坦1930年提出的“爱因斯坦光子箱”理想实验。

“爱因斯坦光子箱”从一个侧面生动地反映了物理学家应用理想实验的高超

艺术，并且它将同爱因斯坦、玻尔这两位20世纪最伟大的物理学家的名字联系在一起，永远载于物理学的史册。

理想实验把理论的思维方法和实验的特定程序有机地结合起来，成为物理学独特的研究方法，在物理学的研究中显示出独特的魅力。

注：关于量子力学完备性的论战。在爱因斯坦提出“爱因斯坦光子箱”理想实验以后，爱因斯坦就转而论证量子力学理论的不完备性。双方各不相让，曲折迂回，高潮迭起，论战持续进行，影响深远，现在正在进行的关于隐参量的辩论就是他们论战的继续。

参考文献：1程九标，张宪魁，陈为友. 物理发现的艺术. 青岛：中国海洋大学出版，2002

2郭奕玲，沈慧君. 物理学史.北京：清华大学出版，1993

爱因斯坦建立的相对论学说，举世公认为物理科学中的伟大革命，是对人类科学技术的划时代贡献．关于他是怎么形成广义相对论观的，他曾回忆说：“一天，我坐在伯尔尼专利局的椅子上突然想起：假设一个人自由落体时，他会不会感到自身的重量．我吃了一惊，这个简单的理想实验，给我打上了一个深深的烙印．这是我创立引力论的灵感．”在自然科学的理论研究中，“理想实验”具有重要的作用．作为一种抽象思维的方法，“理想实验”可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理解，可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论．在创立引力论时，涉及到惯性质量与引力质量的关系，从伽利略和牛顿以来，经典物理学家普遍认为它们两者相等，但从来没有人作进一步的理论解释，都认为是不言而喻的，而爱因斯坦却不然，他认为两者间的物理本质完全不同，为了解释自己的观点，他设想了下面几个著名的理想实验。

关键词：爱因斯坦,理想实验,中学,物理教学,教学参考,相对论

物理教学论试题及答案

《物理教学论》试题及参考答案一、填空题（10×3） 1.中学生物理学习的兴趣特点包括直觉兴趣、操作兴趣、关注兴趣、因果认识兴趣、概括认识兴趣、应用兴趣。P80 2.整体教材分析可以分为编写意图、内容选取和程度要求、体系安排、风格特点。P133 3.教学方法的选择包括依据教学目的、依据教材内容、依据学生的实际情况、依据教师的特点、依据学校的特点。P106 4.根据教育学的理论，在课堂上学生掌握和运用知识的过程要经历以下五个环节：激发兴趣、感知知识、理解知识、巩固知识、运用知识。P66 5.在物理课堂教学中引入一个新的物理概念常用的方法有：运用实验引入、从学生已有的生活经验引入、从复习旧知识引入、利用物理学史资料引入、利用类比法引入。P225 6.常用的物理问题解决的基本方法有建立模型法、等效变换法、微元处理法、近似处理法、案例法、隔离分析法、叠加法、对称处理法、极端分析法。P283 7.物理课堂教学评价指标包括：教学目标、教学设计、学生活动、教学效果、教师基本素质。P435 8.物理教师评价的内容和标准包括：职业道德、物理学知识、教育与心理学知识、文化素养、教学能力、教学工作、教学效果。P383 9.物理复习教学的常用方法：对比复习法、提纲复习法、复现复习法、组题复习法、实验复习法、归类复习法、知识结构复习法。P308 10.个案研究法的优点：细致深入、全面系统、及时灵活。P463 二、简单题（6×5） 1.中学生物理学习中的记忆特点。P75 答： 1）中学生的有意记忆逐渐占重要地位，但无意记忆还较明显； 2）中学生的机械记忆逐渐为意义记忆所代替； 3）中学生的抽象记忆虽有发展，但还是不如形象记忆好； 2.中学物理课程改革的特点和趋势。P41 答： 1)内容的选取突出基础性和时代性； 2)突出“探究活动”，强调“做科学”； 3)重视学生的认知发展特点和个性的培养； 4)重视对学生的学习评价； 5)重视课程资源的开发与利用，课程资源丰富多样； 6)提供物理学习情境和学习资料，扩大学生的科学视野； 7)加强对学生的学习指导，培养都独立思考能力； 8)将实验和理论融为一体，突出实验在物理教学中的基础地位； 9)体现物理和人文的融合，多学科渗透； 10)重视物理学史料的教育功能，关注知识产生于发展过程； 11)注重科学、技术与社会的关系，培养血红色呢个的创新精神和实践能力； 12)课程改革要求教师创造性地运用教材；

近代物理学史论文

关于经典力学体系的建立的思索【摘要】：力学又称经典力学，是物理学发展的最早的分支学科。力学知识最早起源于人们对自然现象和生产劳动的经验。经典力学体系的建立和古代劳动人民日常物理经验和科学家的努力探索精神是分不开的。经典力学的研究对象是天体和地面上物体的机械运动。、现在主要就以下几个方面谈谈本人关于经典力学体系的建立的思索：古希腊对物理学的贡献、中国古代的力学成就、伽利略的运动理论、牛顿与经典力学的建立。【关键词】：第谷与开普勒奠基人——伽利略牛顿力学首先谈谈古希腊对物理学的贡献。古希腊人在文化领域取得光辉夺目成就的同时，也对科学做出巨大的贡献。亚里士多德（公元前384～前322年）和阿基米德（前287—前212）是古希腊的伟大学者，是古希腊力学知识的集大成者。亚里士多德研究了在重力作用下物体的运动，论证了运动、时间和空间的关系，区分了物质方面的运动、量方面的运动和空间方面的运动。他的主要成就有时提出了以下五点：（1）物体的运动：物体永远在运动变化，变化就是运动；（2）将自然界的运动分为自然运动和非自然运动；（3）①力是产生物体运动的原因，②力是维持物体运动的原因；（4）对抛体运动的解释:自然界害怕虚空,填补空虚推动物体；（5）自由落体：物体越重，下落速度应该越大。在我看来，亚里士多德对经典力学体系的建立，和他的以下几点精神十分不开的：（1）亚里士多德能够摆脱神的意志，并能形成一套自圆其说的体系，在当时是有非常重要意义的；（2）亚里士多德重视近身事物的观察，强调思辨的作用，并总结出结论解释现象，引起众多的讨论与研究。与亚里士多德从小对自然科学特别爱好，也很钻研、好学多问、才华横溢、成绩优异也是分不开的。在那个物理理论贫瘠的年代，亚里士多德的成就是璀璨的，虽然由于他自身的局限性，提出的一些错误的观点，阻碍了物理学的快速发展，但是他对物理的贡献仍然是不可否认的。阿基米德是古希腊继亚里士多德之后又一科学巨匠，他从生产实践出发，运用数学的方法建立起静力学，被誉为“力学之父”，还有人认为他是近代型的物理学家。阿基米德在力学上的贡献主要是严格地证明了杠杆定律的浮力定律，后

高中物理学史试题50道

2018年09月17日xx学校高中物理试卷学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1.库仑定律是电磁学的基本定律。1766年英国的普里斯特利通过实验证实了带电金属空腔不仅对位于空腔内部的电荷没有静电力的作用,而且空腔内部也不带电。他受到万有引力定律的启发,猜想两个点电荷之间的静电力与它们的距离的平方成反比。1785年法国的库仑通过实验证实了两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比。下列说法不正确的是( ) A.普里斯特利的实验表明,处于静电平衡状态的带电金属空腔内部的电场处处为零 B.普里斯特利的猜想运用了“类比”的思维方法 C.为了验证猜想,库仑精确测定了两个点电荷的电荷量 D.为了验证猜想,库仑制作了库仑扭秤装置 2.在物理学发展史上伽利略、开普勒等许多科学家为物理学的发展做出了巨大贡献。以下选项中不符合他们观点的是( ) A.伽利略认为:在忽略空气阻力情况下,羽毛和铁块下落速度一样快 B.伽利略认为:物体沿光滑斜面下滑后上升到另一光滑斜面,最终将回到原来的高度 C.开普勒认为:火星与太阳连线在相等时间内扫过的面积相同 D.开普勒认为:绕太阳公转的所有行星轨道半长轴长度跟它的公转周期的比值都相等 3.在前人研究的基础上,有一位物理学家利用图所示的扭秤装置进行研究,提出真空中两个静止点电荷之间相互作用的规律,这位物理学家是( ) A.牛顿 B.伽利略 C.库仑 D.焦耳 4.以下关于行星运动及万有引力的描述正确的是( ) A.卡文迪许利用扭秤实验测出了引力常量的数值 B.太阳对行星的引力与地球对月球的引力属于不同性质的力 C.牛顿提出的万有引力定律只适用于天体之间 D.开普勒认为行星绕太阳运行的轨道是椭圆,行星在轨道上各个地方的速率均相等 5.下列说法正确的是( ) A.伽利略认为物体越重,下落得越快 B.亚里士多德认为物体下落的快慢与物体的轻重无关 C.牛顿管实验说明没有空气阻力时,铁块和羽毛下落快慢相同 D.石头下落比树叶快,是因为树叶受到空气阻力,而石头没有受到空气阻力 6.下列说法中正确的是( ) A.牛顿首先提出理想实验,证实自由落体运动是匀变速直线运动 B.牛顿发现万有引力定律,认为物体之间普遍存在万有引力 C.牛顿利用扭秤最先测出了引力常量 D.为了纪念牛顿,将力的国际单位命名为牛顿,并将其作为基本单位 7.下面是摘自上个世纪美国报纸上的一篇文章:阿波罗登月火箭在脱离地球飞向月球的过程中,宇航员通过无线电与在家中上小学的儿子汤姆通话。宇航员:“汤姆,我们现在已关闭了火箭上所有的发动机,正向月球飞去。”汤姆:“你们关闭了所有的发动机,那么靠什么力量

物理教学论部分资料

一、教学目标你如何理解科学素养? 物理课程目标分为哪几类？ 1.科学素养（1）认识科学的本质、目的和局限性（如：掌握科学方法，运用理性思维，概括、综合和推断能力，理解理论和观察的作用）；（2）认识技术的本质、目的和局限性，以及它们与科学的区别；（3）了解科学和技术的实际运作方式，包括研究经费、科学实践的常规模式、科学研究与发展的关系；（4）理解科学、技术、社会的相互关系，包括作为专家的科学家和技术人员在社会中的作用，以及相关的决策过程；（5）对于科学语言及一些重要科学内容的基本训练；（6）解释数据的基本能力，特别是解释与概率性和统计相关的数据的能力；（7）领悟和使用技术信息、技术产品的能力，包括与高科技产品相关的“使用能力”；（8）获取科技信息的能力，对于从哪里、哪些人处可以得到与科学技术相关的信息和建有一定的理解。 2.高中物理课程标准（草案）规定的目标了解物理学的基本规律与思考方法及其主要应用，为有关各专门科学之学习建立基础；用实验方法考核物理现象间质与量的关系，使理论与实际一致；通过物理学对自然的认识培养学生辨证唯物主义观点；通过课外作业与活动，以增进学生的工作技能，并启发其创造力。（1）知识与技能学习物理学的基础知识掌握实验基本技能发展对物理学自身及其与其他学科和经济、社会关系的认识（2）过程与方法经历科学探究过程学习物理学的研究方法参加实践活动培养科学探究能力（3）情感态度价值观深化认识和探索自然的积极情感体验形成敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和正确的价值观二、课程资源 1．谈谈你对物理教学资源的重要性和丰富性的认识。文本资源、网络教学资源、实验室及多媒体类教学资源、生活与社会教学资源 2．开发和利用物理教学资源应遵循哪些原则？ 1．开放性原则2．优先性原则3．经济性原则4．针对性原则5．个性原则 3．生活与社会中的物理教学资源有哪些特点，如何开发与利用？ 1．广泛性2．生活性3．趣味性4．体验性5．便捷性了解环境资源可利用状况、根据教学主题确定实验内容、根据实验内容选择生活资源、实验方案与器具设计三、中学物理教学模式、方法与技能

高考物理物理学史知识点专项训练解析含答案(6)

高考物理物理学史知识点专项训练解析含答案(6) 一、选择题 1．下列说法正确的是( ) A．在国际单位制中，力学的基本单位是千克、牛顿、秒 B．开普勒通过对行星运动规律的研究总结出了万有引力定律 C．库仑在前人研究的基础上，通过扭秤实验研究得出了库仑定律 D．法拉第首先发现了电流可以使周围的小磁针偏转 2．伽利略是实验物理学的奠基人，下列关于伽利略在实验方法及实验成果的说法中不正确的是 A．开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法 B．通过实验发现斜面倾角一定时，不同质量的小球从不同高度开始滚动，加速度相同C．通过实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础 D．为了说明力是维持物体运动的原因用了理想实验法 3．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程．以下有关物理学史的说法中正确的是 ( ) A．伽利略总结并得出了惯性定律 B．地心说的代表人物是哥白尼，日心说的代表人物是托勒密 C．出色的天文观测家第谷通过观测积累的大量资料，为开普勒的研究及开普勒最终得到行星运动的三大定律提供了坚实的基础Ｄ．英国物理学家牛顿发现了万有引力定律并通过实验的方法测出万有引力常量G的值4．下列说法正确的是 A．伽利略的理想斜面实验说明了“力是维持物体运动的原因” B．采用比值定义法定义的物理量有：电场强度 F E q =，电容Q C U =，加速度 F a m = C．库仑通过实验得出了库仑定律，并用扭秤实验最早测量出了元电荷e的数值 D．放射性元素发生一次β衰变，新核原子序数比原来原子核序数增加1 5．在人类对微观世界的探索中科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合史实的是A．密立根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 B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po）和镭（Ra）两种新元素 D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 6．下面说法中正确的是（） A．库仑定律是通过实验总结出来的关于点电荷相互作用力跟它们间的距离和电荷量关系的一条物理规律 B．库仑定律适用于点电荷，点电荷就是很小的带电体 C．库仑定律和万有引力定律很相似，它们都不是平方反比规律 D．当两个点电荷距离趋近于零时，库仑力则趋向无穷

历史上最伟大的物理学家排名

历史上最伟大的物理学家排名最伟大的物理学家Top10 PhysicsWeb曾经搞过历史上最伟大的物理学家的投票，结果如下表： 1：牛顿(经典力学、光学) 牛顿（Sir Isaac NewtonFRS, 1643年1月4日--1727年3月31日）爵士，英国皇家学会会员，是一位英国物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。他在1687年发表的论文《自然哲学的数学原理》里，对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里牛顿像(21张)物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律；从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑，并推动了科学革命。在力学上，牛顿阐明了动量和角动量守恒之原理。在光学上，他发明了反射式望远镜，并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察，发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律，并研究了音速。在数学上，牛顿与戈特弗里德·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理，提出了“牛顿法”以趋近函数的零点，并为幂级数的研究作出了贡献。在2005年，英国皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查，牛顿被认为比阿尔伯特·爱因斯坦更具影响力。

2：爱因斯坦(相对论、量子力学奠基人) 爱因斯坦（Albert Einstein，1879年3月14日-1955年4月18日），举世闻名的德裔美国科学家，现代物理学的开创者和奠基人。爱因斯坦1900年毕业于苏黎世工业大学，1909年开始在大学任教，1914年任威廉皇家物理研究所所长兼柏林大学教授。后因二战爆发移居美国，1940年入美国国籍。十九世纪末期是物理学的变革时期，爱因斯坦从实验事实出发，从新考查了物理学的基本概念，在理论上作出了根本性的突破。他的一些成就大大推动了天文学的发展。他的量子理论对天体物理学、特

【校本课程】高中物理学史测试题及答案

高中物理学史测试题班级姓名学号成绩一、选择题： 1、动力学的奠基人是英国科学家（），他于1687年出版了名著《自然哲学的数学原理》，在这部著作中，他提出了三条运动定律，是整个动力学的基础。 A．伽利略B．牛顿C．爱因斯坦D．阿基米德 2、爱因斯坦在《物理学的进化》一书中谈到：“他的发现及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端，这个发现告诉我们，根据直观观察所得出的结论不是常常可靠的……他对科学的贡献就在于毁直觉的观点而用新的观点来代替它。”爱因斯坦所指的这个人是：（） A．伽利略B．牛顿C．菲涅尔D．胡克 3、现代物理学的两大基石是：（） A．相对论和量子论B．微粒说与波动说 C．波动力学与波动光学D．矩阵力学与波动力学 4、大统一理论是当代物理学的重要前沿之一，其中的“大统一”是指：（） A．自然界所有基本粒子的统一B．自然界所有基本作用力的统一C．引力、电磁力和弱力的统一D．电磁力、弱力和强力的统一5、被誉为“物理光学的缔造者”的著名物理学家是（） A．惠更斯B．托马斯·杨C．菲涅尔D．夫琅和费 6、麦克斯韦把（）称为“电学中的牛顿”： A．安培B．库仑C．法拉第D．奥斯特二、填空题： 1、1919年做了用α粒子轰击氮核的实验。他从氮核中打出一种粒子，并测定了它的电荷和质量，知道它是氢原子核，把它叫做质子。质子是原子核的组成部分已被人接受，最初有人认为，原子核可能是由

质子组成的。但不久就知道这种想法是不正确的。如果原子核只是由质子组成，它的电荷数应该与质量数相等。实际上原子核的电荷数只是质量数的一半或者还少一些，根据这一事实，他预言原子核内可能还存在着质量跟质子相等的不带电的中性粒子，他把它称为。这一预言被他的学生证实。 2、1686年牛顿发现万有引力时，知道了两物体之间相互吸引，其大小与两物体的质量之积成正比，与两物体间的距离的二次方成反比，成功地将人间天上的力统一起来了，极大地提高了人类的自信心。但由于当时实验条件和技术的限制，很难精确地测定上述比例式中的比例系数。显然，如不能定量地算出两物体间的万有引力的大小，万有引力定律就没有什么实际意义。直到17897年，英国物理学家卡文迪许巧妙地利用了，第一次在实验室里对两个物体间的引力大小作了精确的测量和计算。引力常量的测出有着非常重要的意义，它不仅用实验证明了的存在，更使得具有了真正的实用价值。 3、1895年德国物理学家在研究阴极射线的性质时，发现阴极射线（高速电子流）射到玻璃壁上，管壁会发出一种看不见的射线，后称它为X射线。它的穿透能力很强，能使包在黑纸时的照相底片感光。 4、墨翟（约公元前468～前378）和他的弟子们是这个时期研究物理知识成就最大的学派，他们的代表作记述了许多物理知识。尤其在光学方面，连续记述了影的生成的道理；光线与影的关系；光直线行进实验；光反射特性；从物体与光源的相对位置关系而确定影的大小；平面镜的反射现象；凹面镜的反射现象；凸面镜的反射现象。这是世界古代科学史上一篇难得的几何光学著作。 5、德国天文学家开普勒(1571-1630)在最初研究他的导师—丹麦伟大的天文学家 (1546--1604)连续20年对行星的位置进行观测所记录的数据时发现如果以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考问题,结果与观察数据存在

高中必备物理学史人物成就大全

高中物理中出现的所有物理学史资料的总结 1、胡克：英国物理学家；发现了胡克定律（F 弹=kx） 2、伽利略：意大利的著名物理学家；伽利略时代的仪器、设备十分简陋，技术也比较落后，但伽利略巧妙地运用科学的推理，给出了匀变速运动的定义，导出S 正比于t2 并给以实验检验；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。 3、牛顿：英国物理学家；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。 4、开普勒：丹麦天文学家；发现了行星运动规律的开普勒三定律，奠定了万有引力定律的基础。 5、卡文迪许：英国物理学家；巧妙的利用扭秤装置测出了万有引力常量。 6、布朗：英国植物学家；在用显微镜观察悬浮在水中的花粉时，发现了“布朗运动”。 7、焦耳：英国物理学家；测定了热功当量J= 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，得到了焦耳定律。 8、开尔文：英国科学家；创立了把－273℃作为零度的热力学温标。 9、库仑：法国科学家；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”。 10、密立根：美国科学家；利用带电油滴在竖直电场中的平衡，得到了基本电荷e 。 11、欧姆：德国物理学家；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。 12、奥斯特：丹麦科学家；通过试验发现了电流能产生磁场。 13、安培：法国科学家；提出了著名的分子电流假说。 14、汤姆生：英国科学家；研究阴极射线，发现电子，测得了电子的比荷e/m；汤姆生还提出了“枣糕模型”，在当时能解释一些实验现象。 15、劳伦斯：美国科学家；发明了“回旋加速器”,使人类在获得高能粒子方面迈进了一步。 16、法拉第:英国科学家；发现了电磁感应，亲手制成了世界上第一台发电机，提出了电

近代物理学史小论文

近代物理学史小论文浅谈大学教育关键词:大学教育知识问题摘要:通过对现今大学教育的了解～加上自己所处学校的教育情况～提出一些小小的看法,同时对大学的教育方法与方式就自己的认为讲述一下自己的见解～并且对现今的大学教育中存在的问题结合自己的所见略微加以提出。大学教育是每一个学子都渴望经历的一个过程，在中国，学生对大学特别是名牌大学更是趋之若鹜，都希望上一个好的大学，接受好的教育。这是无可厚非的。然而，就现今的大学教育，虽然是那么的让人向往，但是有些方面还是有必要去做深深地思考。就我的看法而言，大学之所以区别于高中，主要在一个“大”字上,这里的“大”有几层含义，最表面也是最简单的那就是因为大学的校园之大，面积之广，建筑之多;其次，深一层次，是因为大学所涉及的知识面之广和全，所传授的知识是直接运用于各个领域的;最后，“大”字再某种层次还可以理解为“高”的意思，即大学里所学的知识不再像以前那样，以前学的基本都是一些表面的浅显的知识，重在的是了解而不是深究，然而在大学里，我们更注重的是有深入知识的内部层面，要知其然并知其所以然。举个例子，就我们理科生而言，在中学时代，像有些课程，比如物理，我们只是简单的套用课本上的一些物理公式用来解题，只要知其然已达要求，不必深究这么东西是从何而来，在大学就不一样了，对于物理专业的学生，也许一个简单的公式就需要大量的时间来推演与深究，每个细节都必不可少。还有，在中学数学课程上有些内容，例如微积分，只是提出，给些公式并一笔带过，很少就其具体的推导方法，在大学，却几乎要用一到两个学期都不能系统的

学完这门课。总之，我们在大学我们更注重的是对知识更深一层次的剖析，究其本质来说明问题。正因为如此，我们才说大学教育是一种高等教育。大学教育不仅在教育的内容上有所不同，同时在教育的方法和手段上与中学更是大不相同。我们知道，在中学阶段，大都数学生都是在被动的学习，接受知识。是因为有强大的压制力和学校老师的监督管理，学生才不得不去学习，努不努力那就另当别论了。而在大学，我们倡导的是学习自主自觉，没有人再会太大的干预你的学习，一切都是自主，只不过最后通过学期末的考试来检查你的学习情况。也许有时候在某门课没通过，最大的“处罚”就是重修及取消一切评优资格，最后只要过了就达到了要求。至于你做的好不好，并不受限制，只要过了最低标准就行。所以，人们常说，大学是很轻松的。其实不然。在大学里，虽然学校或者是学院对学生的学习的要求并不是那么的严格，但是在某些方面还是有一些强制性的规定。比如说，学校规定每个在校生必须按照要求完成大学四年内所需的学分，不仅仅在与自己的专业有关课程上，而且在公共选修课程上。这就需要学生规定的时间内尽可能学到更多的知识，即扩大知识面，这不仅仅局限于自己的专业方面。这也许就大学教育的一个较大的特点。就我自己这个专业来讲，要求大体上和学校规定的一样，在前两个学年这个阶段，主要是学习一些通识课加上必要的专业基础课，并没有更加全面的接触专业课程，所以学习要求基本和全校其他各学院系同届的学生一样，所以我觉得大学更重要的时期是在接受专业课程教育的阶段，虽然只有一年，但在我认为，这应该是大学四年的核心内容。所以，在大学，最能凸显各个专业特点的时期就应在这宝贵的一年。同时，要想在大学里学有所得，重要的是把我专业课的这一年，这也是以后能够融入社会参加工作的保证。国家对教育事业的关注应该是很重视的，因为一个国家要发展，必须要有技术人才，而高等院校正是国家所需各行各业的人才的来源地，教育事业得不到发展，

大学物理学史试题

1、简述墨家在光学上的研究成就。墨子是第一个进行光学实验，并对几何光学进行系统研究的科学家。墨子细致地观察了运动物体影像的变化规律，提出了“景不徙”的命题。墨子指出，光源如果不是点光源，由于从各点发射的光线产生重复照射，物体就会产生本影和副影；如果光源是点光源，则只有本影出现。墨子明确指出，光是直线传播的，物体通过小孔所形成的像是倒像。墨经》中论述了光的反射，包括平面镜、凹面镜、凸面镜的反射情况。 2、阿基米德对物理学的贡献有哪些？力学： 1．系统总结并严格证明了杠杆定律，为静力学奠定了基础。此外，阿基米德利用这一原理设计制造了许多机械。 2、他在研究浮体的过程中发现了浮力定律，也就是有名的阿基米德定律。天文学：1、他发明了用水利推动的星球仪，并用它模拟太阳、行星和月亮的运行及表演日食和月食现象； 2、他认为地球是圆球状的，并围绕着太阳旋转，这一观点比哥白尼的“日心地动说”要早一千八百年。限于当时的条件，他并没有就这个问题做深入系统的研究。 3、伽利略的科学研究方法有何特点？ 1.把实验与数学结合起来，既注意逻辑推理，又依靠实验检验，构成了一套完整的科学研究方法。（2）有意识地在实验中抛开一些次要因素，创造理想化的物理条件。既要力求使实验条件尽可能符合数学要求，以便获得超越这一实验本身的特殊条件的认识，又要设法改变实验测量的条件，使之易于测量。（3）用实验去验证理论。伽利略认为科学实验是为了证明理论概念（或观察规律）而去做的，不应该是盲目的、无计划的，而理论（数学）又必须服从实验判决。（4）把实验与理论联系起来。 4、说明牛顿三定律基本思想的历史渊源。（第三章）牛顿第一定律的发现及总结 300多年前，伽利略对类似的实验进行了分析，认识到：运动物体受到的阻力越小，他的运动速度减小得就越慢，他运动的时间就越长。他还进一步通过进一步推理得出，在理想情况下，如果水平表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，它的速度讲不会减慢，这是将以恒定不变的速度永远运动下去。伽利略曾经专研过这个问题，牛顿曾经说过：“我是站在巨人的肩膀上才成功的。”这句话就是针对伽利略的。所以牛顿概括了前人的研究结果，总结出了著名的牛顿第一定律。 5、说明能量守恒原理建立的科学渊源。（第四章）一、定律诞生的前提条件： 1、认识热的本质，伦福德和戴维的实验为热的运动说提供了有力的支持，成了建立能量转化与守恒定律的前奏。19世纪40年代以前，自然科学的发展为能量转化与守恒定律的建立奠定了基础： 2、力学方面，早已发现了机械运动在一定条件下的不灭性（动量守恒、“活力”守恒） 3、发现了各种“自然力”相互转化的现象 4、永动机不可能实现的历史教训，从反面提供了能量守恒的例证； 5、建立了能量的初步概念； 6、在一些特殊情况下接触到能量守恒与转化定律，如楞次定律、赫斯定律 7、蒸汽机的发明与不断改进。二、迈尔的贡献 1842年发表了题为《热的力学的几点说明》的论文，叙述了普遍的“力”（即能）的转化与守恒的概念，所以一般都承认迈尔是建立热力学第一定律（即能量守恒定律）的第一人。三、焦耳对热功当量的测定焦耳对电和磁的研究很感兴趣。他通过测定热功当量为建立能量守恒定律提供了实验依据。焦耳通过实验得出结论：热功当量是一个普适常量，与作功的方式无关。他证实了自然界的能量是等量转换的，是不会被消灭的，哪里消耗了机械能或电磁能，

物理历史上的十大经典实验

物理历史上的十大经典实验 2002 年，美国两位学者在全美物理学家中做了一次调查，请他们提名有史以来最出色的十大物理实验，其中多数都是我们耳熟能详的经典之作。令人惊奇的是十大经典物理实验的核心是他们都抓住了物理学家眼中最美丽的科学之魂：由简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念。十大经典物理实验犹如十座历史丰碑，扫开人们长久的困惑和含糊，开辟了对自然界的崭新认识。从十大经典物理实验评选本身，我们也能清楚地看出2000 年来科学家们最重大的发现轨迹，就像我们“鸟瞰”历史一样。排名第一：托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉实验在20世纪初的一段时间中，人们逐渐发现了微观客体(光子、电子、质子、中子等)既有波动性，又有粒子性，即所谓的“波粒二象性”。“波动”和“粒子”都是经典物理学中从宏观世界里获得的概念，与我们的直观经验较为相符。然而，微观客体的行为与人们的日常经验毕竟相差很远。如何按照现代量子物理学的观点去准确认识、理解微观世界本身的规律，电子双缝干涉实验为一典型实例。杨氏的双缝干涉实验是经典的波动光学实验，玻尔和爱因斯坦试图以电子束代替光束来做双缝干涉实验，以此来讨论量子物理学中的基本原理。可是，由于技术的原因，当时它只是一个思想实验。直到1961 年，约恩?孙制作出长为50mm、宽为0.3mm、缝间距为1mm 的双缝，并把一束电子加速到50keV，然后让它们通过双缝。当电子撞击荧光屏时显示了可见的图样，并可用照相机记录图样结果。电子双缝干涉实验的图样与光的双缝干涉实验结果的类似性给人们留下了深刻的印象，这是电子具有波动性的一个实证。更有甚者，实验中即使电子是一个个地发射，仍有相同的干涉图样。但是，当我们试图决定电子究竟是通

物理教学论总结复习资料(上传百度文库资料)

物理教学论总结复习资料绪论一、物理教学的基本方法及其要求答：1、讲授法（要求：1）、讲授要符合学生的认识水平，遵循认知规律。2）、讲授要力求具有启发性。3）、讲授要注意突出重点，抓住关键。）2、谈话法。（要求：1）、谈话前，教师要在明确教学目的、把握教材重点、摸透学生情况的基础上做好充分准备，认真拟定谈话提纲，精心设计谈话问题，审慎选择谈话的方式。2）、谈话时，教师提出的每一个问题，都应紧扣教材，难易适当，既要面向全体，又要因人而异。3）、谈话后，教师要及时小结，使学生半凌乱的知识得到疏通）3、讨论法。（要求：1）、讨论前，教师要提出讨论题目、思考提纲和讨论的具体要求。2）、讨论时，教师要善于启发引导。3）、讨论结束时，教师要进行总结）。4、读书指导法。4、读书指导法。（要求：1）、、指导学生精心阅读教科书。2）、善于阅读课外读物。3）、根据物理学的特点指导学生读书。）5、问题教学法。6、发现法。第四章中学物理实验教学一、物理实验的分类及各类实验的作用？

第五章物理概念教学 3、了解物理概念的外延； 4、了解物理概念与有关概念的联系与区别； 5、学会运用物理概念。第六章物理规律教学一、重点物理规律的教学要求？一、物理练习是指学生在理解物理教学内容的基础上，以（口头解答）、（书面解答）、或（实际设计）、（操作）、等形式，反复地针对某一课题完成一定的作业。

一、复习的种类和方法？答：1、平时复习（包括：a、引入新课的复习。b、巩固新课的复习。c、课后复习）； 2、阶段复习；（在阶段复习时要抓好3个问题：a、突出重点；b、了解学生的疑难和问题；c、抓方法，培养学生综合运用知识的能力和归纳概括的能力。）第十章物理教师的专业发展与成长二、物理教师的教学技能有哪些？ 5、提问技能： 6、演示技能； 7、强化技能； 8、结束技能；三、物理教师板书要注意的问题？四、提问的模式：答：1、提出问题点名回答；

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高考模拟试题汇编 - 物理学史 1．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（ AB） A. 焦耳发现了电流热效应的规律 B. 库仑总结出了点电荷间相互作用的规律 C.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 D.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 2．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。下列说法正确的是 ACD A.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 B.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 C.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 D. 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 3 ．下列有关物理学史的说法正确的是： C （ A ）卡文迪许发现了万有引力定律（B）法拉第发现了电流的磁效应（ C）麦克斯韦首先预言了电磁波的存在（D）汤姆生提出了原子的核式结构模型 4．爱因斯坦说：“伽利略（ Galileo galilei ， 1564－ 1642）的发现以及他所应用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。”在科学史上，伽利略享有“近代科学方法论的奠基人”的美誉。根据你对物理学的学习和对伽利略的了解，他的物理思想方法的研究顺序是（A）（A ）提出假说，数学推理，实验验证，合理外推（B）数学推理，实验验证，合理外推，提出假说（C）实验验证，合理外推，提出假说，数学推理（D）合理外推，提出假说，数学推理，实验验证 5．在物理学发展中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明进程．对以下几位物理学家所作贡献的叙述中，符合史实的是（C）（ A ）法拉第发现了电流周围存在着磁场（B）汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构（C）库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律（D）牛顿应用“理想斜面实验”推翻了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”观点 6．在物理学发展史上，有一些定律或规律的发现，首先是通过推理论证建立理论，然后再由实验加以验证。下列定律、理论或学说的建立不符合上述情况的是 D A ．万有引力B．电磁场理论C．光子说D．原子的核式结构学说 7 ．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列叙述中符合物理学史实的是（ B ）（A ）牛顿提出了万有引力定律，通过实验测出了万有引力恒量（B）法拉第发现了电磁感应现象，制造了世界上第一台手摇发电机（C）托马斯·扬成功地完成了光的干涉实验，总结出了光的波粒二象性（D）麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验证实了电磁波的存在 8、人类在探索自然规律的过程中，常采用归纳法、演绎法、等效替代法、控制变量法、理想实验法等科学方法。下列哪个成果是运用理想实验法得出的（A） A ．伽利略指出的“力不是维持物体运动的原因”B．麦克斯韦的“电磁场理论” C．卢瑟福提出的“原子核式结构模型”D．爱因斯坦的“光子假说” 9．在物理学发展的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献。下列关于科学家和他们的贡献的说法中正确的是（C）（A ）卢瑟福的粒子散射实验说明原子核还可以分（ B）爱因斯坦的光电效应实验说明光没有波动性（C）麦克斯韦提出电磁场理论并预言了电磁波的存在（D）贝克勒耳发现天然放射现象说明原子核是由质子和中子组 10.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 B A. 伽利略发现了行星运动的规律 B.笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献 1

《物理教学论》考试试卷

《物理教学论》期终考试试卷（K）一、填空题（本题共10分，每空格占1分） 1．中学物理教学论是以国家的教育方针为依据，以辩证唯物主义为指导，系统地研究中学物理教学现象与问题，揭示中学物理教学规律，指导中学物理教学的一门理论兼应用的学科。 2．关于课程实施，2001年6月8日教育部印发的《基础教育课程改革纲要（试行）》中指出，要“改变课程实施过于强调、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。” 3．有意识地突出研究的主要因素，排除次要因素和无关因素的干扰，借助于逻辑思维和想象力，对实际的研究对象加以合理的推论和抽象，在头脑中构思成理想化的研究客体，以便代替实际的研究对象来进行研究的方法，在物理学中称为方法。 4．中学物理探究性学习的一般步骤为→建立猜想（假说）→实验检验→归纳分析→解决问题（或得出结论）。 5．物理学习兴趣可划分为直觉兴趣、兴趣、因果认识兴趣、概括认识兴趣等四种类型。 6．从建构主义学习心理学的视角来看，学习不是一个只强调外因条件，而忽略学习者这个内因的被动的刺激——反应过程（S→R），而是一个能动的建构过程，即通过、顺应和平衡，学习者把外界的刺激（S）最后同化（A）于自己的认知结构（T）之中，从而对外界的刺激（S）作出反应（R），用公式表示为S→（AT）→R。 7．科学的评价考试质量，主要反映在四项指标（即四个度）上。这四个度分别是信度、效度、难度和。 8．学习目标编写的“ABCD”模式中的A指教学的对象；B指外显的行为；C指产生的条件；D指评价的。 9．物理概念的外延就是指具有该物理概念所反映的的对象，即通常说的概念的适用范围。 10．教师运用口头语言表达的形式，以教育教学理论为依据，针对所教

物理学史试题

经典物理学时期标志与现代物理学时期标志？经典物理学时期：经典物理学时期(17世纪初—19世纪末) 这时资本主义生产促进了技术与科学的发展，形成了比较完整的经典物理学体系。系统的观察实验和严密的数学推导相结合的方法，被引进物理学中，导致了17世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。发展达到了它的顶峰。现代物理学时期：现代物理学时期(20世纪初至今) 十九世纪末叶物理学上一系列重大发现，使经典物理学理论体系本身遇到了不可克服的危机，从而引起了现代物理学革命。由于生产技术的发展，精密、大型仪器的创制以及物理学思想的变革，这一时期的物理学理论呈现出高速发展的状况。研究对象由低速到高速，由宏观到微观，深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部，对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识，产生了重大的变革。举例说明近代物理学的研究方法、现代物理学的研究方法：近代物理学时期：（又称经典物理学时期）这一时期是从16世纪至19世纪，是经典物理学的诞生、发展和完善时期。这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上采用实验与数学相结合、分析与综合相结合和归纳与演绎相结合等方法；在知识水平上产生了比较系统和严密科学理论与实验；在内容上形成比较完整严密的经典物理学科学体系；在发展速度上十分迅速，社会功能明显，推动了资本主义生产与社会的迅速发展。这一时期的物理学又可细分为三个阶段。〖1〗草创阶段（16世纪至17世纪）。主要在天文学和力学领域中爆发了一场“科学革命”，牛顿力学诞生。〖2〗消化和渐进阶段（18世纪）。建立了分析力学，光学、热学和静电学也取得较大的发展。〖3〗鼎盛阶段（19世纪）。相继建立了波动光学、热力学与分子运动论、电磁学，使经典物理学体系臻于完善。现代物理学时期：这一时期是从19世纪末至今，是现代物理学的诞生和取得革命性发展时期。物理学的研究领域得到巨大的拓展，实验手段与设备得到前所未有的增强，理论基础发生了质的飞跃。这一时期的物理学有如下特征：在研究方法上更加依赖大规模的实验、高度抽象的理性思维和国际化的合作与交流；在认识领域上拓展到微观（10-13）与宇观（200亿光年）和接近光速的高速运动新领域，变革了人类对物质、运动、时空、因果律的认识；在发展速度上非常迅猛，社会功能十分显著，推动了社会的飞速发展。这一时期的物理学又可大致地分为两个阶段。〖1〗革命与奠基阶段（1895年至1927年）。建立了相对论和量子力学，奠定了现代物理学的基础。〖2〗飞速发展阶段（1927年至今）产生了量子场论、原子核物理学、粒子物理学、半导体物理学、现代宇宙学、现代物理技术等分支学科。学习物理学史的意义（1）加深对概念和理论的理解，启迪科学新思想的萌发和产生。（2）物理学史可以使我们认识到“科学是最高意义上的革命力量”。（3）物理学史可以培养我们的科学思维，掌握科学研究的方法，加深对科学研究的认识，可以活跃思想，开阔眼界，使我们的知识立体化。（4）可以使我们认识到思想观念转变的意义。 (5)物理学史可以培养同学们的爱国主义精神（6）通过学习科学家的精神，培养同学们追求真理，献身科学的崇高思想境界。热学发展史实际上就是热力学和统计物理学的发展史，可以划分为哪四个时期？

高考物理物理学史知识点经典测试题附解析(4)

高考物理物理学史知识点经典测试题附解析(4) 一、选择题 1．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展．下列说法不符合事实的是 A．爱因斯坦为了解释黑体辐射，提出了能量量子假说，把物理学带进了量子世界 B．汤姆孙利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构，并提出了原子的枣糕模型，从而敲开了原子的大门 C．贝克勒尔发现了天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D．卢瑟福通过α粒子的散射实验，提出了原子核式结构模型 2．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程．以下有关物理学史的说法中正确的是 ( ) A．伽利略总结并得出了惯性定律 B．地心说的代表人物是哥白尼，日心说的代表人物是托勒密 C．出色的天文观测家第谷通过观测积累的大量资料，为开普勒的研究及开普勒最终得到行星运动的三大定律提供了坚实的基础Ｄ．英国物理学家牛顿发现了万有引力定律并通过实验的方法测出万有引力常量G的值3．电闪雷鸣是自然界常见的现象，古人认为那是“天神之火”，是天神对罪恶的惩罚，下面哪位科学家（）冒着生命危险在美国费城进行了著名的风筝实验，把天电引了下来，才使人类摆脱了对雷电现象的迷信。 A．库仑 B．安培 C．富兰克林 D．伏打 4．下列有关物理常识的说法中正确的是 A．牛顿的经典力学理论不仅适用于宏观、低速运动的物体，也适用于微观、高速运动的物体 B．力的单位“N”是基本单位，加速度的单位“m/s2”是导出单位 C．库仑在前人工作的基础上提出了库仑定律，并利用扭秤实验较准确地测出了静电力常量k D．沿着电场线方向电势降低，电场强度越大的地方电势越高 5．以下说法符合历史事实的是（） A．伽利略总结了导师第谷留下的大量天文观测数据，发现了行星三大定律 B．库仑采用放大法，利用扭秤装置测出了万有引力常量．因此被誉为第一个称量地球质量的人 C．法拉第首先提出了电场的概念，而且为了形象地描述电场，他又引入了电场线的概念D．牛顿对自由落体运动进行了深入仔细的研究，将理想斜面实验的结论合理外推，得出自由落体运动是匀变速运动 6．下列说法错误的是 A．安培发现了通电导线周围存在磁场 B．法拉第发现了电磁感应现象及其规律 C．库仑通过扭秤实验研究发现了库仑定律 D．洛伦兹研究发现了运动电荷在磁场中受到的磁场力的规律