大学物理学史,物理学史

大学物理学

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，是不会被总可以在某些地方得到相当的能量。焦耳的实验工作为热力学第一定律的建立奠定了实验基础，由此能量守恒定律牢固地确立起来。四、亥姆霍兹的工作

从多方面论证能量守恒和转化定律的人是德国的海曼.亥姆霍兹。1847年，26岁的亥姆霍兹写了一篇重要的论文《力的守恒》这篇论文在热力学的发展中占有重要的地位。

6、确立能量转化与守恒定律的三位科学家是谁？分述他们的贡献。

罗伯特•迈尔海尔曼•亥姆霍兹焦耳

罗伯特•迈尔：1842年撰文《论无机界的力》，1845年撰文《与有机运动相联系的新陈代谢》。迈尔是将热学观点用于有机世界研究的第一人。

海尔曼•亥姆霍兹：1847年，提出了能量守恒和转化定律。1855年最早测量了神经脉动速率，把物理方法应用于神经系统的研究，著有《生物光学手册》、《音乐理论的生理基础》、《论力的守恒》等书。培养了一大批优秀人才。赫兹、普朗克等人都是他的学生。

焦耳：1843年，写了两篇关键性论文《论磁电的热效应和热的机械值》和《论水电解时产生的热》。1849年发表《论热功当量》。1878年发表《热功当量的新测定》，最后得到的数值为423.85千克·米/千卡。7、简述17世纪几何光学的主要成就。6

1608年，李普塞制造了第一台望远镜。1610年，伽利略改进了望远镜，发现了土星光环。

8、简述19世纪对太阳光谱研究的主要进展。

1800年，英国天文学家赫谢尔测量了太阳光谱中各部分的热效应，发现红端辐射温度较高。他注意到红端以外的区域，也具有热效应，从而发现了红外线。

※1801年，德国科学家里特(Ritter)发现在光谱紫色的外侧仍能使氯化银变黑，且比紫光的化学作用更强烈，从而发现了紫外线。

※1802年沃拉斯顿(Wollaston)观察到太阳光谱的不连续性，发现中间有多条黑线，但他误认为是颜色的分界线。

※1803年托马斯杨的干涉实验提供了测量波长的方法.

※德国物理学家夫琅和费对太阳光谱进行了深入研究，1814-1815年他向慕尼黑科学院展示了自己编绘的太阳光谱图，内有多条黑线，并对其中八根显要的黑线标以A、B…H等字母(称为夫琅和费线)。这些黑线后

来成为比较不同玻璃材料色散率的标准，并为光谱精确测量提供了基础。

1821年-1822年期间，夫琅和费详细地研究了衍射现象，在波动说的基础上导出了从衍射图形求波长的关系式，确定了主要暗线的波长，如λD=588.77μm.

9、静电力作用的平方反比定律是如何建立的？5

法国人库仑（1736~1860）早年从事摩擦和扭转的研究。1785年他用自己制作的电扭秤测定了电荷之间的斥力。结论为：两个带同种类型电荷间的排斥力与两球中心的距离的平方成反比。

力学中的单摆实验给了他启发，他采取测定振动周期来确定力与距离的关系（P97页），克服了困难，并得到同样的结论。1785年库仑在法国科学院发表了他的研究论文，指出了电荷之间的作用力与其距离平方成反比，而与它们所带电荷量的乘积成正比的关系（库仑定律）。

可见库仑得出电力随距离变化的平方成反比定律的关键实验不是电扭秤实验，而是电摆实验。因为同号电荷的斥力早有普利斯特利的论断。2

第2 / 3页10、麦克斯韦建立电磁场理论的基本思考线索是什么？