物理学史及物理思想方法

D．库仑在发现了库仑定律之后，进一步得出了电场强度 E＝Fq以 及磁感应强度 B＝ F 定义式，从而总结出了利用比值来定义物理
IL 量的方法
7．在人类对物质运动规律的认识过程中，许多物理学家大胆猜 想、勇于质疑，取得了辉煌的成就，下列有关科学家及他们的贡 献描述中正确的是( 答案)：A A．伽利略探究物体下落规律的过程使用的科学方法是：问题→ 猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论 B．卡文迪许在牛顿发现万有引力定律后，进行了“月—地检验”， 将天体间的力和地球上物体的重力统一起来 C．开普勒潜心研究第谷的天文观测数据，提出行星绕太阳做匀 速圆周运动 D．奥斯特由环形电流和条形磁铁磁场的相似性，提出分子电流 假说，解释了磁现象的电本质
2．如图所示的实验装置为库仑扭秤．细银丝的下端悬挂一
根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球 A，另一端有一
个不带电的球 B，B 与 A 所受的重力平衡，当把另一个带电
的金属球 C 插入容器并使它靠近 A 时，A 和 C 之间的作用
力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小，便
可找到力 F 与距离 r 和电荷量 q 的关系．这一实验中用到了
，这种方法称为放大法，
研究两个物理量之间关系时，保持其他物理量不变，这
控制变量法 种方法就是控制变量法．比如探究加速度与力、质量的
关系，就用了控制变量法
在研究物理问题时，有时为了使问题简化，常用一个物
等效替代法 理量来代替其他所有物理量，但不会改变物理效果．如
用合力替代各个分力，用总电阻替代各部分电阻等
是指由一类事物所具有的某种属性，可以推测与其类似
的事物也应具有这种属性的推理方法．其结论必须由实
类比法 验来检验，类比对象间共有的属性越多，则类比结论的
可靠性越大．如研究电场力做功时，与重力做功进行类
比；认识电流时，用水流进行类比；
•例题2．在推导“匀变速直线运动位移的公式”时，把整个运动过 程划分为很多小段，每一小段近似为匀速直线运动，然后把各 小段位移相加代表整个过程的位移，物理学中把这种方法称为
模型 思想方法
方法描述
也叫实验推理法，就是在物理实验的基础上，加上合理
理想实验法 的科学的推理得出结论的方法就叫理想实验法，这也是 一种常用的科学方法．如伽利略斜面实验推导出牛顿第
一定律等
微元法是指在处理问题时，从对事物的极小部分(微元)
分析入手，达到解决事物整体目的的方法．如研究匀变 微元法 速直线运动位移公式，探究弹簧的弹性势能表达式（即
•练习．(2020·桂林联考)下列有关物理学史的一些说法正确的是 ( 答案)：A •A．在对自由落体运动的研究中，伽利略巧妙的利用斜面实验 来冲淡重力影响(增加运动时间)，使运动时间更容易测量，最 后逻辑推理证明了自由落体的运动规律 •B．经典力学认为同一过程发生的位移和对应时间的测量结果 在不同参考系中是不同的 •C．奥斯特发现了电磁感应现象，并总结出了法拉第电磁感应 定律 •D．1897年，贝克勒尔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
加，这里采用了微元法
4．物理学的发展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，促进了物质生产的繁荣与人类文明的 进步，下列说法正确的是(答案：) D A．美国物理学家富兰克林通过油滴实验比较精确地测定了 电子电荷量 e 的数值 B．麦克斯韦认为，电磁相互作用是通过场来传递的，他第 一个采用了画电场线的方法描述电场 C．库仑发现了真空中两个点电荷之间相互作用力的规律， 卡文迪许用扭秤实验测出了静电力常量 k 的值 D．法拉第发现了电磁感应现象，使电能的大规模利用成为 可能，人类从此步入文明的电气化时代
英国
①建立牛顿三大运动定律为基础经典力学； ②1687年在《自然哲学的数学原理》上发表万 有引力定律，
哥白尼 波兰 提出了日星说（托勒密提出了地心说）
科学家
开普勒
国籍
主要贡献
德国 17世纪提出开普勒三大定律
卡文迪许
英国
1798年利用扭秤装置比较准确地测出了万有引力 常量G
库仑
法国
1785年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中 著名的库仑定律
1834年楞次发现确定感应电流方向的定律——楞 次定律
丹麦
1820年，发现电流可以使周围的磁针产生偏转， 称为电流的磁效应
荷兰 提出磁场对运动电荷有作用力—洛伦兹力
法国 英国
①发现了安培定则；②发现电流相互作用的规律 ；③提出分子电流假说
①在1821年，法拉第在重复奥斯特“电生磁”实验 时，制造出人类历史上第一台最原始的电动机； ②1831年发现的电磁感应现象，使人类的文明跨 进了电气化时代； ③提出用电场线描述电场、用磁感线描述磁场
“微元法”．下面几个实例中应用到这一思想方法的是(答案：) B
•A．在计算物体间的万有引力时，若物体的尺寸相对较小，可 将物体看做质点 •B．在探究弹性势能的表达式过程中，把拉伸弹簧的过程分成 很多小段，在每小段内认为弹簧的弹力是恒力，然后把每小段 做功的代数和相加 •C．探究牛顿第二定律的过程中，控制物体的质量不变，研究 物体的加速度与力的关系 •D．求两个力的合力时，如果一个力的作用效果与两个力的作 用效果相同，这个力就是那两个力的合力
中自由下落的物体、抛体运动、匀速直线运动、匀速圆
周运动、恒定电流等)
人们把所研究的问题外推到极端情况(或理想状态)，通
过推理而得出结论的过程，在用极限思维法处理物理问
极限思维法 题时，通常是将参量的一般变化推到极限值，即无限大
、零值、临界值和特定值的条件下进行分析和讨论．如
公式v＝Δx 中，当Δt→0时，v是瞬时速度 Δt
科学家
纽曼 韦伯 汤姆孙
卢瑟福
玻尔
国籍
英国 德国 英国
英国
丹麦
主要贡献
纽曼、韦伯于1845年和1846年先后总结出法拉 第电磁感应定律
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。汤姆孙还提出原子的枣糕模型
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,发现了质子,并预言 原子核内还有另一种粒子——中子。
求弹簧的弹力做功的方法）
比值 定义法
就是用两个基本物理量的“比”来定义一个新的物理量的
方法，特点：A＝ B
C
E＝ F C＝ Q
q
U
，但A与B、C均无关．如a= v
t
R＝ U B＝ F 等
I
IL
模型 思想方法
方法描述
源自文库
在物理现象或待测物理量十分微小的情况下，把物理现
放大法 象或待测物理量按照一定规律放大后再进行观察和测量
5．(多选)下列说法正确的是(答案：) ACD A．伽利略根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动 的原因 B．经典力学的基础是牛顿运动定律，它适用于宏观和微观 世界 C．安培提出了分子电流假说，并在磁场与电流的相互作用 方面做出了杰出的贡献 D．法拉第发现了电磁感应现象，使人类从蒸汽机时代步入 了电气化时代
下列哪些方法( 答案)：B
①微小量放大法 ②极限法
③控制变量法 ④逐差法
A．①②
B．①③
C．③④
D．②④
答案：C
3．下面有关物理学史和物理学方法的说法中，不正确的有( )
A．伽利略研究自由落体运动时，由于物体下落时间太短，不易
测量，因此采用了“ 冲淡重力” 的方法来测量时间，然后再把得出
的结论合理外推
•C．用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例，
例如电容C＝ Q ，加速度a＝ F 都是采用比值法定义的
U
m
•D．根据速度定义式v＝ x ，当Δt非常小时，就可以表示物体
t
在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法
答案：ABD
1．在物理学的发展过程中，科学的物理思想与方法对物理 学的发展起到了重要作用，下列关于物理思想和方法说法错 误的是( ) 答案：D A．质点和点电荷是同一种思想方法 B．重心、合力和分力、总电阻都体现了等效替换的思想 C．加速度、电场强度、电势都是采取比值法定义的物理量 D．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物， 能用实验直接验证
B．根据速度定义式
v＝ΔΔxt
，当Δt
非常非常小时，Δx Δt
就可以表示
物体在 t 时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法
C．由 a＝Δv可知，物体的加速度又叫作速度的变化率，其值由 Δt
比值Δv决定 Δt
D．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多
小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相
6．(多选)下列的说法中正确的是(答案)：BC A．奥斯特最早发现了电流的磁效应现象，并由此而引入了“场” 的概念 B．在推导匀变速直线运动位移公式时，应用了“微元法”也就是 微积分的基本原理，把整个运动过程划分成了很多的小段，每一 小段近似地看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加的方法 C．法拉第首先发现了电磁感应现象，变压器就是以这一现象作 为其工作原理的
•练习.(多选)下列关于物理学研究方法的叙述中正确的是( ) •A．电学中引入了点电荷的概念，突出了带电体的带电量，忽 略了带电体的质量，这里运用了理想化模型的方法 •B．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分 成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位 移相加，这里运用了微元法
二、重要物理模型、思想方法
模型 思想方法
方法描述
为了便于进行物理研究或物理教学而建立的一种抽象的
理想客体或理想物理过程，突出了事物的主要因素、忽
略了事物的次要因素．理想模型可分为对象模型(如质点
理想模型法 、点电荷、理想变压器等)、条件模型(如光滑表面、轻
杆、轻绳、匀强电场、匀强磁场等)和过程模型(在空气
2020届物理高考备考
2010~2019年高考全国卷考情一览表
一、重要物理学史
科学家
伽利略
牛顿
国籍
主要贡献
①对自由下落的物体快慢论证：物体下落快慢 与物体的质量无关 意大利 ②伽利略理想实验指出：物体运动不需要力来 维持 ③对自由落体运动性质的研究：采用“观察→ 假设（建立概念）→数学（逻辑）推理”的方 法，利用斜面冲淡重力
提出了自己的原子结构假说,成功地解释和预言 了氢原子的能级图,并得出氢原子能级表达式
查德威克 英国 用α粒子轰击铍核时发现中子
贝可勒尔 爱因斯坦
法国 德国
发现天然放射现象,说明原子核有复杂的内部结 构
提出质能方程,并提出光子说,成功地解释了光 电效应规律
•例题1．(2020·高三模拟)以下有关物理学概念或物理学史的说 法正确的是( 答案) ：A •A．牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用实验方法测出引力 常量的数值，从而使万有引力定律有了真正的实用价值 •B．匀速圆周运动是速度大小不变的匀变速曲线运动，速度方 向始终为切线方向 •C．行星绕恒星运动轨道为圆形，则它运动的周期的平方与轨 道半径的三次方之比为常数，此常数的大小与恒星的质量和行 星的速度均有关 •D．奥斯特发现了电与磁之间的关系，即电流的周围存在着磁 场；同时他通过实验发现了磁也能产生电，即电磁感应现象
密立根 富兰克林
欧姆
通过油滴实验测定了元电荷的数值 美国 e＝1.6×10－19 C
美国
①解释了摩擦起电的原因； ②通过风筝实验验证闪电是电的一种形式，把天 电与地电统一起来，并发明避雷针
德国 通过实验得出欧姆定律
科学家
焦耳 楞次 奥斯特 洛伦兹 安培
法拉第
国籍
英国 俄国
主要贡献
①发现电流通过导体时产生热效应的规律，称为 焦耳定律； ②能量守恒定律的发现者之一