高中物理学史及研究方法
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高中物理学史和研究方法
一、研究方法 在学习物理学史的过程中，不仅要学习科学家 坚持不懈，顽强拼搏，探究物理规律的精神， 更要学习他们利用简陋的仪器、精巧的实验、 解决物理问题的创造性的思想方法。因此高考 在考查物理学史的同时更重视物理学思想方法 的考查。
(2013、新课标1）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 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
方法1、用量纲法：排除A、C选项，用极限法：取
r=a、及R1和R2都为零时只有D对，故选D。
方法2、用微元法：在小环上取一微元l,则小环上微
元在A点的场强
EA
K
ql
2 R1
/
R12 (a r)2
2
K
ql
2 R1
/
R12
(a
r)2
在水平方向的分量 EAx EA cos 而 同理co大s 环 在R12Aa (点ar场r)2强小环在EAA2 点R场12K强q((aarr))2E3A/12
若两物体分别以v1和v2沿斜面向下做匀速运动，且v1>v2,三角形
木块保持静止状态，则粗糙水平面对三角形木块
量为σ0的无限大r2均 x匀2 2带 电平板，从其中间挖去一半径为r的
圆板，如图2所示。则圆孔轴线上任意一点Q（坐标为x）
的电场强度为
A. E 2 k
x r 2 x2 1/2
B.E 2 k
C. E 2 k
r xr 2 x2
r
1/ 2
D. E 2 k r
x
本题可以用特殊值法进行判断。由图1可知，当R趋近于无穷大
均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘
且过圆心c的轴线上有a、 b、d三个点，a和b、
b和c、 c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷
量为q (q>O)的固定点电荷.已知b点处的场强为
零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)
3q
A. k R2
10q
B、 k 9R2
C、k
Q R2
q
D、
9Q q k
真空。将电荷为q的点电荷置于z轴上z=h处，则在
xoy平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电
场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激
发的。已知静电平衡时导体内部场强处处为零，则
在z轴上z=h/2处的场强B． 大小为（k为静电力常量）
A．
C．
4q k h2
B、
k
4q 9h2
z q
C、
32q k 9h2
时，
x 0 R2 x2
则无限大均匀带电平板在Q点产生的电场强度
为 E1=2πkσ0，由题意可知无限大均匀带电平板在Q点的场强
和挖去圆孔的无限大均匀带电平板在Q的场强矢量和 。
只E' 有EA符Er 合 2要 k求0 。r2
x x2
1/ 2
(2013安徽高考)．如图所示，xoy平面是无穷大导
体的表面，该导体充满Z˂0的空间，Z˃0的空间为
推理判断比例系数k 的值可能为
A.h/2e
B.2e/h
C.2he
D.1/2he
【答案】：B【解析】：由公式ν=kU 可知，k 的单位为
(sv)-1，由四个选项的量纲分析可知，比例系数k 的值可
能为2e/h，选项B 正确。
【考点定位】此题考查量纲分析及其相关知识。
（2010、福建理综18题）物理学中有些问题的结论不一
为静电力常量）正确的是
EA ． kqR1
kqR2
R21
a
r
2
R
2
2
a
r
2
B、E
kqR1
3
kqR2
3
R21
a
r
2
2
R
2
2
a
r
2
2
C、kqa r
kq a r
E
R
2 1
a
r
2
R
2
2
a
r 2
D、kq a r
kq a r
E
3
3
R
2 1
a
r
2
2
R
2
2
a
r
2
2
点拨：本题考查考生对物理思想方法的掌握。
9R2
点拨：本题考查考生应用对称法分析问题的能力及电
场的叠加原理，由b点场强为零知点电荷q在b点产生
的场强与圆盘上电荷在b点产生的场强大小相等方向
相反，大小为
q k R2
。由对称性知圆盘电荷在d处的
电场强度大小也为
q k R2
，方向与点电荷在d处的场
强方向相同，而点电荷在d处的场强大小为k
q (3R)2
点拨：本题考查学生根据实验数据分析，探究物理规律 能力，能够通过数据得出物体位移与时间的关系．
解：从表格中的数据可知，时间变为原来的2倍，下滑的 位移大约变为原来的4倍，时间变为原来的3倍，位移变为 原来的9倍，可知物体运动的距离与时间的平方成正 比．故C正确，A、B、D错误． 故选C．
(2013、新课标1）如图，一半径为R的圆盘上
Kq(a r) R12 (a r)2
3/ 2
故A点的场强为 故选D。 E
EA1
EA2
Kq(a r)
R12
(a
r)2
3/ 2
Kq(a r)
R12
(a
r)2
3/ 2
显然用方法1 简单迅速。
1. 在粗糙水平面上放着一个三角形木块abc，在它的两个粗糙
斜面上分别放有质量为m1和m2的两个物体，m1>m2，β＞α，
定必须通过计算才能验证，有时只需要通过一定的分析就可
以判断结论是否正确。如图所示为两个彼此平行且共轴的半
径分别为R1和R2的圆环，两圆环上的电荷量均为q（q>0）， 而且电荷均匀分布。两圆环的圆心O1和O2相距为2a，联线 的中点为O，轴线上的A点在O点右侧与O点相距为r（r<a）。
是分析判断下列关于A点处电场强度大小E的表达式（式中k
D、
k
40q 9h2
【答案】D
y x
（2012·北京理综）“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制
成.若在结两侧加恒定电压U，则它会辐射频率为v 的电磁
波，且与U 成正比，即ν=kU.。已知比例系数k 仅与元电
荷e 的2 倍和普朗克常量h 有关。你可能不了解此现象为
机理，但仍可运用物理学中常用的方法。在下列选项中，
k
q 9R2
由电场的叠加原理，两者在d处产生电场强度
为
k
10q 9R2
，故B正确，ACD错误；
（2012·安徽理综）如图1所示，半径为r均匀带电圆形平板，
单位面积带电量为σ，其轴线上任意一点P（坐标为x）的
电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求
Fra Baidu bibliotek
出：E 2 k 1 x 1 ， 方向沿x轴。现考虑单位面积带电
一、研究方法 在学习物理学史的过程中，不仅要学习科学家 坚持不懈，顽强拼搏，探究物理规律的精神， 更要学习他们利用简陋的仪器、精巧的实验、 解决物理问题的创造性的思想方法。因此高考 在考查物理学史的同时更重视物理学思想方法 的考查。
(2013、新课标1）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 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
方法1、用量纲法：排除A、C选项，用极限法：取
r=a、及R1和R2都为零时只有D对，故选D。
方法2、用微元法：在小环上取一微元l,则小环上微
元在A点的场强
EA
K
ql
2 R1
/
R12 (a r)2
2
K
ql
2 R1
/
R12
(a
r)2
在水平方向的分量 EAx EA cos 而 同理co大s 环 在R12Aa (点ar场r)2强小环在EAA2 点R场12K强q((aarr))2E3A/12
若两物体分别以v1和v2沿斜面向下做匀速运动，且v1>v2,三角形
木块保持静止状态，则粗糙水平面对三角形木块
量为σ0的无限大r2均 x匀2 2带 电平板，从其中间挖去一半径为r的
圆板，如图2所示。则圆孔轴线上任意一点Q（坐标为x）
的电场强度为
A. E 2 k
x r 2 x2 1/2
B.E 2 k
C. E 2 k
r xr 2 x2
r
1/ 2
D. E 2 k r
x
本题可以用特殊值法进行判断。由图1可知，当R趋近于无穷大
均匀分布着电荷量为Q的电荷，在垂直于圆盘
且过圆心c的轴线上有a、 b、d三个点，a和b、
b和c、 c和d间的距离均为R，在a点处有一电荷
量为q (q>O)的固定点电荷.已知b点处的场强为
零，则d点处场强的大小为(k为静电力常量)
3q
A. k R2
10q
B、 k 9R2
C、k
Q R2
q
D、
9Q q k
真空。将电荷为q的点电荷置于z轴上z=h处，则在
xoy平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电
场皆是由点电荷q和导体表面上的感应电荷共同激
发的。已知静电平衡时导体内部场强处处为零，则
在z轴上z=h/2处的场强B． 大小为（k为静电力常量）
A．
C．
4q k h2
B、
k
4q 9h2
z q
C、
32q k 9h2
时，
x 0 R2 x2
则无限大均匀带电平板在Q点产生的电场强度
为 E1=2πkσ0，由题意可知无限大均匀带电平板在Q点的场强
和挖去圆孔的无限大均匀带电平板在Q的场强矢量和 。
只E' 有EA符Er 合 2要 k求0 。r2
x x2
1/ 2
(2013安徽高考)．如图所示，xoy平面是无穷大导
体的表面，该导体充满Z˂0的空间，Z˃0的空间为
推理判断比例系数k 的值可能为
A.h/2e
B.2e/h
C.2he
D.1/2he
【答案】：B【解析】：由公式ν=kU 可知，k 的单位为
(sv)-1，由四个选项的量纲分析可知，比例系数k 的值可
能为2e/h，选项B 正确。
【考点定位】此题考查量纲分析及其相关知识。
（2010、福建理综18题）物理学中有些问题的结论不一
为静电力常量）正确的是
EA ． kqR1
kqR2
R21
a
r
2
R
2
2
a
r
2
B、E
kqR1
3
kqR2
3
R21
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2
2
R
2
2
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2
2
C、kqa r
kq a r
E
R
2 1
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2
R
2
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r 2
D、kq a r
kq a r
E
3
3
R
2 1
a
r
2
2
R
2
2
a
r
2
2
点拨：本题考查考生对物理思想方法的掌握。
9R2
点拨：本题考查考生应用对称法分析问题的能力及电
场的叠加原理，由b点场强为零知点电荷q在b点产生
的场强与圆盘上电荷在b点产生的场强大小相等方向
相反，大小为
q k R2
。由对称性知圆盘电荷在d处的
电场强度大小也为
q k R2
，方向与点电荷在d处的场
强方向相同，而点电荷在d处的场强大小为k
q (3R)2
点拨：本题考查学生根据实验数据分析，探究物理规律 能力，能够通过数据得出物体位移与时间的关系．
解：从表格中的数据可知，时间变为原来的2倍，下滑的 位移大约变为原来的4倍，时间变为原来的3倍，位移变为 原来的9倍，可知物体运动的距离与时间的平方成正 比．故C正确，A、B、D错误． 故选C．
(2013、新课标1）如图，一半径为R的圆盘上
Kq(a r) R12 (a r)2
3/ 2
故A点的场强为 故选D。 E
EA1
EA2
Kq(a r)
R12
(a
r)2
3/ 2
Kq(a r)
R12
(a
r)2
3/ 2
显然用方法1 简单迅速。
1. 在粗糙水平面上放着一个三角形木块abc，在它的两个粗糙
斜面上分别放有质量为m1和m2的两个物体，m1>m2，β＞α，
定必须通过计算才能验证，有时只需要通过一定的分析就可
以判断结论是否正确。如图所示为两个彼此平行且共轴的半
径分别为R1和R2的圆环，两圆环上的电荷量均为q（q>0）， 而且电荷均匀分布。两圆环的圆心O1和O2相距为2a，联线 的中点为O，轴线上的A点在O点右侧与O点相距为r（r<a）。
是分析判断下列关于A点处电场强度大小E的表达式（式中k
D、
k
40q 9h2
【答案】D
y x
（2012·北京理综）“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制
成.若在结两侧加恒定电压U，则它会辐射频率为v 的电磁
波，且与U 成正比，即ν=kU.。已知比例系数k 仅与元电
荷e 的2 倍和普朗克常量h 有关。你可能不了解此现象为
机理，但仍可运用物理学中常用的方法。在下列选项中，
k
q 9R2
由电场的叠加原理，两者在d处产生电场强度
为
k
10q 9R2
，故B正确，ACD错误；
（2012·安徽理综）如图1所示，半径为r均匀带电圆形平板，
单位面积带电量为σ，其轴线上任意一点P（坐标为x）的
电场强度可以由库仑定律和电场强度的叠加原理求
Fra Baidu bibliotek
出：E 2 k 1 x 1 ， 方向沿x轴。现考虑单位面积带电