高考物理二轮复习专题物理学史及常见的思想方法教案

专题十七物理学史及常见的思想方法
[物理学史]
1．力学部分
(1)1638年，意大利物理学家伽利略用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快，推翻了古希腊学
者亚里士多德的观点(即：质量大的小球下落快)．
(2)1687年，英国科学家牛顿提出了三条运动定律(即牛顿三大运动定律)．
(3)17世纪，伽利略通过构思的理想实验指出，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，得出结论：力是改变物体运动的原因．推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因．同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出，如果没有其他原因，运动物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向．
(4)20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速
运动物体．
(5)人们根据日常的观察和经验，提出“地心说”，古希腊科学家托勒密是代表；而波兰天文学家
哥白尼提出了“日心说”，大胆反驳地心说．
(6)17世纪，德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律．
(7)牛顿于1687年正式发表万有引力定律；1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较
准确地测出了引力常量．
(8)1846年，英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈应用万有引力定律，计算并观测到海
王星，1930年，美国天文学家汤博用同样的计算方法发现冥王星．
2．电磁学部分
(1)1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律．
(2)1837年，英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场．
(3)1913年，美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量，获得诺贝尔奖．
(4)1826年德国物理学家欧姆(1787—1854)通过实验得出欧姆定律．
(5)19世纪，焦耳和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，即焦耳定律．
(6)1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流磁效应．
(7)法国物理学家安培发现两根通有同向电流的平行导线相吸，反向电流的平行导线则相斥，并总
结出安培定则(右手螺旋定则)判断电流与磁场的相互关系和左手定则判断通电导线在磁场中受到磁场力的方向．
(8)荷兰物理学家洛伦兹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．
(9)汤姆孙的学生阿斯顿设计的质谱仪可用来测量带电粒子的质量和分析同位素．
(10)1932年，美国物理学家劳伦兹发明了回旋加速器能在实验室中产生大量的高能粒子．(最大动
能仅取决于磁场和D形盒直径，带电粒子圆周运动周期与高频电源的周期相同)
(11)英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应定律．
(12)俄国物理学家楞次发表确定感应电流方向的定律——楞次定律．
3．原子原子核
(1)英国物理学家汤姆孙利用阴极射线管发现电子，并指出阴极射线是高速运动的电子流．获得1906
年诺贝尔物理学奖．汤姆孙还提出原子的枣糕模型．
(2)英国物理学家卢瑟福和助手们进行了α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，并用α
粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，发现了质子，并预言原子核内还有另一种粒子——中子．
(3)丹麦物理学家玻尔提出了自己的原子结构假说，成功地解释和预言了氢原子的辐射电磁波谱，
并得出氢原子能级表达式．获得1922年诺贝尔物理学奖．
(4)查德威克用α粒子轰击铍核时发现中子，获得1935年诺贝尔物理学奖．
(5)法国物理学家贝可勒尔发现天然放射现象，说明原子核有复杂的内部结构，获得1903年诺贝尔
物理学奖．
(6)爱因斯坦提出了质能方程式，并提出光子说，成功地解释了光电效应规律，因此获得1921年诺
贝尔物理学奖．
(7)1900年，德国物理学家普朗克解释物体热辐射规律提出能量子假说，获得1918年诺贝尔物理
学奖．
(8)1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时——发现康普顿效应，证
实了光的粒子性．获得1927年诺贝尔物理学奖．
(9)1924年，法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性．
4．选考部分
(1)热学
英国植物学家布朗发现悬浮在水中的花粉微粒不停地做无规则运动的现象——布朗运动．
(2)机械振动机械波
奥地利物理学家多普勒(1803—1853)首先发现由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象——多普勒效应．
(3)光现象电磁波
①英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象．
②英国物理学家麦克斯韦发表《电磁场的动力学理论》的论文，提出了电磁场理论，预言了电磁波
的存在，指出光是一种电磁波，为光的电磁理论奠定了基础．
③德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测定了电磁波的传播速度等于光速．
④1895年，德国物理学家伦琴发现X射线(伦琴射线)，获得1901年诺贝尔物理学奖．
(4)相对论
1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，有两条基本原理：
相对性原理——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——不同的惯性参考系中，光在真空中的速度一定是c不变．
[思想方法]
1．理想化方法
理想化方法就是建立理想化模型，抓住研究对象的主要因素，去再现实际问题的本质，即把复杂问题简单化处理．物理模型分为三类：
(1)实物模型：如质点、点电荷、点光源、轻绳、轻杆、弹簧振子…
(2)过程模型：如匀速运动、匀变速直线运动、简谐运动、弹性碰撞、匀速圆周运动…
(3)情境模型：如平抛运动、人船模型、子弹打木块、临界问题…
求解物理问题，很重要的一点就是迅速把所研究的问题归宿到学过的物理模型上来，即所谓的建模．尤其是对新情境问题，这一点就显得更突出．
2．极限思维方法
极限思维方法是将问题推向极端状态的过程中，着眼一些物理量在连续变化过程中的变化趋势及一般规律在极限值下的表现或者说极限值下一般规律的表现，从而对问题进行分析和推理的一种思维方法．如：由平均速度导出瞬时速度．
3．平均思想方法
物理学中，有些物理量是某个物理量对另一物理量的积累，若某个物理量是变化的，则在求解积累量时，可把变化的这个物理量在整个积累过程看作是恒定的一个值——平均值，从而通过求积的方法来求积累量．这种方法叫平均思想方法．
物理学中典型的平均值有：平均速度、平均加速度、平均功率、平均力、平均电流等．对于线性变化情况，平均值＝(初值＋终值)/2.由于平均值只与初值和终值有关，不涉及中间过程，所以在求解问题时有很大的妙用．
4．等效转换(化)法
等效法，就是在保证效果相同的前提下，将一个复杂的物理问题转换成较简单问题的思维方法．其基本特征为等效替代．
物理学中等效法的应用较多．合力与分力；合运动与分运动；总电阻与分电阻；交流电的有效值等．除这些等效概念之外，还有等效电路、等效电源、等效模型、等效过程等．
5．对称法(对称性原理)
物理问题中有一些物理过程或是物理图形具有对称性，利用物理问题的这一特点求解，可使问题简单化．要认识到一个物理过程，一旦对称，则一些物理量(如时间、速度、位移、加速度等)也是对称的．
自然现象中也存在对称性，如：法拉第进行对称性思考，坚持认为电可以生磁，磁也一定能生电，最终发现了电磁感应现象；牛顿在研究太阳与行星间的相互作用时，推导出太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，牛顿根据对称性原理得出，行星对太阳的引力大小与太阳的质量成正比，从而建立了万有引力定律．
6．猜想与假设法
猜想与假设法，是在研究对象的物理过程不明了或物理状态不清楚的情况下，根据猜想，假设出一种过程或一种状态，再据题设所给条件通过分析计算结果与实际情况比较作出判断的一种方法，或是人为地改变原题所给条件，产生出与原题相悖的结论，从而使原题得以更清晰方便地求解的一种
方法．
如：伽利略在研究自由落体运动时就成功运用了猜想与假设法(归谬法)．
7．寻找守恒量法
物理学中的守恒，是指在物理变化过程或物质的转化转移过程中，一些物理量的总量保持不变．守恒，既是物理学中最基本的规律(有动量守恒、能量守恒、电荷守恒、质量守恒)，也是一种解决物理问题的基本思想方法，并且应用起来简单、快捷．
8．比值定义法
用其他物理量的比值来定义一个新的物理量的方法．如速度、加速度、电场强度、电容、电阻、磁感应强度等．
9．类比推理法
为了把要表达的物理问题说清楚明白，往往用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明的那些抽象的、无形的、陌生的事物，通过借助于一个较熟悉的对象的某些特征，去理解和掌握另一个有相似性的对象的某些特征．如：在讲解电动势概念时，我们把电源比作抽水机，把非静电力比作抽水的力，学生就很容易理解．
10．控制变量法
控制变量法是高中物理实验中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一．所谓控制变量法是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其他因素人为地控制起来，使其保持不变，再比较、研究该物理量与该因素之间的关系，得出结论，然后再综合起来得出规律的方法．
例如在“探究影响滑动摩擦力大小的因素”“探究加速度与力、质量的关系”“探究影响导体电阻大小的因素”“探究影响平行板电容器电容的因素”等实验中，都运用了控制变量法．
11．放大法
有的物理量不便于直接测量，有的物理现象不便于直接观察，通过转换放大为容易测量到与之相等或与之相关联的物理现象，从而获得结论的方法．如在演示课桌的微小形变时，就用到通过光路把微小量放大的方法；卡文迪许在测万有引力常量时也用到了放大法．
12．图形/图象图解法
图形/图象图解法就是将物理现象或过程用图形/图象表征出后，再据图形表征的特点或图象斜率、截距、面积所表述的物理意义来求解的方法，尤其是图象法在处理实验数据、探究物理规律时有独到好处．
1．(2020·Ⅲ卷T14)关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是( )
A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
B [开普勒在前人观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，与牛顿定律无联系，选项A错误，
选项B正确；开普勒总结出了行星运动的规律，但没有找出行星按照这些规律运动的原因，选项C 错误；牛顿发现了万有引力定律，选项D错误．]
2．(2020·Ⅰ卷T14)在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是( ) A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化
B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化
C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化
D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化
D [本题以验证“由磁产生电”设想的实验为背景，主要考查电磁感应现象．
产生感应电流必须满足的条件：①电路闭合；②穿过闭合电路的磁通量要发生变化．选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选D.]
3．(2020·Ⅱ卷T35(1))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．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值
B．贝可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
E．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
ACE [密立根通过油滴实验，验证了物体所带的电荷量都是某一值的整数倍，测出了基本电荷的数值，选项A正确．贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，明确了原子核具有复杂结构，选项B错误．居里夫妇通过对含铀物质的研究发现了钋(Po)和镭(Ra)，选项C正确．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，选项D错误．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，说明了阴极射线是带负电的粒子，并测出了粒子的比荷，选项E正确．]
4．(2020·Ⅱ卷T19)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( )
【导学号：19624186】
A．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
B．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
C．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流
D．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
ABD [奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电和磁之间的关系，选项A正确；根据通电螺线管产生的磁场与条形磁铁的磁场相似，安培提出了磁性是分子内环形电流产生的，即分子电流假说，选项B正确；法拉第提出的是电磁感应定律，但恒定电流周围不产生感应电流，选项C错误；楞次定律指出感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项D正确．]
5．(2020·Ⅰ卷T14)如图17­1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．表中第二列是时间，第三列是物体沿斜面运动的距离，第一列是伽利略在分析实验数据时添加的．根据表中的数据，伽利略可以得出的结论是( )
图17­1
1 1 32
4 2 130
9 3 298
16 4 526
25 5 824
36 6 1 192
49 7 1 600
64 8 2 104
A.物体具有惯性
B．斜面倾角一定时，加速度与质量无关
C．物体运动的距离与时间的平方成正比
D．物体运动的加速度与重力加速度成正比
C [本题以伽利略的斜面实验为背景，通过数据反映规律，所以应从数据之间的关系入手．
表中第一列数据明显是第二列数据的平方，而第三列物体沿斜面运动的距离之比非常接近第一列数据，所以可以得出结论，在误差允许的范围内，物体运动的距离与时间的平方成正比，选项C正确．] 6．[2020·高三第二次全国大联考(新坐标卷Ⅰ)]下列说法正确的是( )
A．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
B．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的
C．英国科学家法拉第心系“磁生电”思想是受到了安培发现的电流的磁效应的启发
D．牛顿在发现万有引力定律的过程中应用了牛顿第三定律的知识
D [伽利略应用“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，A错误；
卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子的核式结构模型，B错误；英国科学家法
拉第提出“磁生电”思想是受到奥斯特发现电生磁的现象的启发，C错误；牛顿在发现万有引力定律的过程中应用了牛顿第三定律的知识，D正确．]
7．[2020·高三第一次全国大联考(江苏卷)]物理学的发展极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了人类文明的进步，关于物理学发展过程中的认识，下列说法中正确的是( )
A．开普勒研究了行星运动，从中发现了万有引力定律
B．卡文迪许利用扭秤测出了引力常量，被誉为能“称出地球质量的人”
C．牛顿第一定律虽然是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，但可用实验直接验证
D．伽利略利用理想斜面实验，使亚里士多德“重的物体比轻的物体下落得快”的结论陷入困境
B [开普勒发现了行星的运动规律，但万有引力定律是牛顿发现的，故选项A错误；卡文迪许通过
扭秤实验测出了引力常量，使万有引力定律有了实际的应用价值——测天体质量，故选项B正确；
现实生活中不存在不受力的运动物体，因此牛顿第一定律不可以直接用实验验证，故选项C错误；
伽利略在理想斜面实验的基础之上，用逻辑推理的方法使得“重的物体比轻的物体下落得快”的结论陷入困境，故选项D错误．]
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示，水平桌面上，质量为小的物块放在质量为2m的长木板的左端，物块和木板间的动摩擦因数为μ木板和桌面间的动摩擦因数为μ，开始时物块和木板均静止，若在物块上施加一个水平向右的恒力F，已知重力加速度为g，下列说法正确的是
A．当时，物块和木板一定发生相对滑动
B．当时，物块的加速度大小为
C．当时，木板的加速度大小为
D．不管力F多大，木板的加速度始终为0
2．下列说法中正确的是
A．法拉第通过研究电磁感应现象得出了法拉第电磁感应定律
B．安培通过研究电荷之间相互作用的规律得到了安培定则
C．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电现象和磁现象之间的联系
D．汤姆孙通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量
3．两条相互平行的光滑金属导轨，距离为L，电阻不计。

导轨内有一与水平面垂直向里的匀强磁场，导轨左侧接电容器C，电阻R1和R2，如图所示。

垂直导轨且与导轨接触良好的金属杆AB以一定的速度向右匀速运动，某时刻开始做匀减速运动至速度为零后反向匀加速运动。

在金属杆变速运动的过程中，下列说法正确的是（）
A．R1中无电流通过
B．R1中电流一直从e流向a
C．R2中电流一直从a流向b
D．R2中电流先从b流向a，后从a流向b
4．如图所示，a、b两个小球穿在一根光滑的固定杆上，并且通过一条细绳跨过定滑轮连接。

已知b球质量为m，杆与水平面的夹角为30°，不计所有摩擦。

当两球静止时，Oa段绳与杆的夹角也为30°，Ob段绳沿竖直方向，则a球的质量为
A．B．C．D．2m
5．为迎接新年，小明同学给家里墙壁粉刷涂料，涂料滚由滚筒与轻竿组成，示意图如下。

小明同学缓缓上推涂料滚，不计轻竿的重力以及滚筒与墙壁的摩擦力。

轻竿对涂料滚筒的推力为F1，墙壁对涂料滚筒的支持力为F2，以下说法中正确的是
A．F1增大B．F1先减小后增大C．F2增大D．F2减小
6．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器最大阻值为R，开关闭合，两平行金属板M、N之间存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带正电的粒子恰好以速度v匀速穿过两板，不计粒子重力。

以下说法中正确的是
A．将开关断开，粒子将继续沿直线匀速射出
B．将磁场方向改成垂直于纸面向外，粒子将继续沿直线匀速射出
C．保持开关闭合，滑片P向下移动，粒子可能从N板边缘射出
D．保持开关闭合，滑片P的位置不动，将N板向下移动，粒子可能从M板边缘射出
二、多项选择题
7．2019年1月3日，嫦娥四号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地冯·卡门撞击坑的预选着陆区．它是嫦娥探月工程计划中嫦娥系列的第四颗人造探月卫星，主要任务是更深层次、更加全面的科学探测月球地貌、资源等方面的信息，完善月球档案资料．已知月球的半径为R，月球表面的重力加速度为g，引力常量为G，嫦娥四号离月球中心的距离为r，绕月周期为T．根据以上信息可求出（）
A．月球的平均密度为
B．嫦娥四号绕月运行的速度为
C．月球的平均密度
D．嫦娥四号绕月运行的速度为
8．如图所示,有四个等量异种的点电荷，分别放在正方形的四个顶点处。

a、b、c、d分别为正方形四个边的中点，O为正方形的中点。

下列说法正确的是
A．a、c两点的电场强度一定相同
B．b、d两点的电势一定相同
C．将一带正电的试探电荷从b点沿直线移动到d点，电场力先做正功后做负功
D．将一带正电的试探电荷从a点沿直线移动到c点，试探电荷的电势能一直减小
9．在动摩擦因数μ＝0.2的水平面上有一个质量为m＝2 kg的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ＝45°角的不可伸长的轻绳一端相连，如图所示，此时小球处于静止平衡状态，且水平面对小球的弹力恰好为零．当剪断轻绳的瞬间，取g＝10 m/s2，以下说法正确的是
A．此时轻弹簧的弹力大小为零
B．小球的加速度大小为8 m/s2，方向向左
C．若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度大小为10 m/s2，方向向右
D．若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度为0。