(完整)新课标高中物理课本中的物理史实(完整无遗漏)全解

高中物理课本中涉及到的物理学史

宜阳一高物理组 王新智

关于运动和力（《必修1》）

1、错误论断“重物比轻物落得快” — 亚里士多德

最早研究运动问题的是古希腊学者亚里士多德。他认为物体下落的快慢是由它们的重量决定的。他的这一论断符合人们的常识，以至于其后两千年的时间里，大家都奉为经典。

2、建立描述运动的基本概念 、研究自由落体运动— 伽利略 意大利物理学家伽利略以“重物比轻物落得快”为前提，推断出了相互矛盾的结论。为了研究自由落体运动的规律，他首先建立了许多描述运动的基本概念，如：平均速度、瞬时速度、加速度等。

伽利略研究自由落体运动的程序如下

提出假说：自由落体运动是一种对时间均匀变化的最简单的变速运动；

数学推理：由初速度为零、末速度为v 的匀变速运动平均速度312222123

s s s t t t ===L 和12v v =得出12s vt =；再应用v a t =从上式中消去v ，导出212

s at =即2s t ∝。 实验验证：由于自由落体下落的时间太短，直接验证有困难，伽利略用铜球在阻力很小的斜面上滚下，上百次实验表明：312222123

s s s t t t ===L ；换用不同质量的小球沿同一斜面运动，位移与时间平方的比值不变，说明不同质量的小球沿同一斜面做匀变速直线运动的情况相同；不断增大斜面倾角，重复上述实验，得出该比值随斜面倾角的增大而增大，说明小球做匀变速运动的加速度随斜面倾角的增大而变大。

合理外推：把结论外推到斜面倾角为90°的情况，小球的运动成为自由落体，伽利略认为这时小球仍保持匀变速运动的性质。（用外推法得出的结论不一定都正确，还需经过实验验证）

3、科学思想方法的创立 — 伽利略

伽利略比他的前人更伟大，在于他首先采用了以试验检验猜想和假设的科学方法。在他之前，学者们总是通过思辨性的论战来决定谁是谁非。伽利略创造的一套科学思想方法，其核心是把试验和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来，从而有力地推动了人类科学认识的发展。伽利略的科学方法：提出假设、数学推理、实验验证、合理外推。

伽利略是近代力学的创始人。被誉为“近代科学之父”

4、发现弹力规律—胡克

英国物理学家胡克研究发现了弹簧发生形变时，弹力与弹簧形变之间的关系—胡克定律

5、动力学的奠基人—牛顿。

英国科学家牛顿的运动定律是整个动力学的核心。

值得注意的是伽利略和法国科学家笛卡尔对牛顿定律的提出做出了突出贡献。伽利略的理想斜面试验说明，一旦物体具有某一初速度，如果它不受力，就将以这一速度匀速直线运动下去：笛卡尔完善了伽利略的观点。在相隔了一代人以后，牛顿将其总结为“牛顿第一定律”。

关于天体运动规律万有引力定律（《必修2》）

1、日心说的提出—哥白尼

在古代，人们对于天体的运动存在着地心说和日心说两种对立的看法。经过长期的论争，波兰学者哥白尼提出的日心说战胜了地心说。哥白尼认为，行星和地球绕太阳做匀速圆周运动，只有月亮绕地球运动。

2、望远镜的发明—伽利略

17世纪初，地心说棺木上的最后一颗钉子敲下了：伽利略发明了望远镜。1609年他发现了围绕木星转动的“月球”，进一步表明地球不是所有天体运动的中心。

3、发现行星运动定律—开普勒

德国天文学家开普勒用了20年的时间研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录，发现并发表了行星运动的三条规律—开普勒行星运动定律（《必修1》P29）

4、研究引力规律的先行者—伽利略、开普勒、迪卡儿

发现万有引力定律不是牛顿一人的功劳。思考“行星绕太阳运动的原因”是研究引力规律的出发点。对此问题，伽利略、开普勒和法国的数学家迪卡儿都提出过自己的解释；牛顿时代的科学家胡克、哈雷对这一问题的认识更进一步。胡克等人认为，行星绕太阳的运动受到了太阳对它的引力，并证明了如果行星的轨道是圆形的，它受引力的大小跟行星到太阳距离的二次方成反比。

5、万有引力定律的发现—牛顿

牛顿在前人对惯性研究的基础上，把自己的运动定律应用于行星运动的研究，通过“地—月试验”、理论推导和大胆推广，终于发现了万有引力定律。

6、引力常量的测量—卡文迪许

牛顿无法使用自己的万有引力定律计算天体之间的引力，因为他不知道引力常量G的值。100多年后英国物理学家卡文迪许在实验室利用扭秤装置（体现了放大思想），通过几个铅球比较准确地测出了引力常量G的值。

卡文迪许测量引力常量G的试验，不仅证明了万有引力的存在，也使引力的计算成为可能，他被人们誉为“能称量地球重量的人”。

7、“笔尖下发现的行星”

海王星是利用万有引力定律，在“笔尖下发现的行星”；天文学家哈雷利用万有引力定律计算了一颗著名彗星的轨道，并正确预言了它的回归时间

牛顿在思考万有引力定律时曾经设想过，从高山上水平抛出物体，抛出速度很大时，物体就不会落回地面（理想试验）。

关于电和磁（《选修3-1》《选修3-2》）

1、正、负电荷的命名—富兰克林

美国科学家富兰克林首次命名了正、负电荷。

2、元电荷的测量—密立根

迄今为止，科学家试验发现的最小电荷量是电子、质子所带的电荷量，叫做元电荷，用e表示。元电荷的数值最早由美国物理学家密立根通过“密立根油滴试验”测出。因此可以说电子的电荷量最早是由密立根测出来的。

3、电荷间作用规律的发现—库仑（1785年）

法国科学家库仑通过试验发现了电荷之间的作用规律—库仑定律。他的试验装置也是扭秤装置。

4、“场”和“力线”的引入—法拉第

英国科学家法拉第首先提出了场（电场、磁场等）的概念，并且提出用电场线和磁感线形象地描述电场和磁场。场的引入解除了人们认为万有引力和静电力是神秘的“超距力”

的困惑。

5、欧姆定律（1826年）—欧姆

德国物理学家欧姆引入电流强度、电动势、电阻等概念，研究发现了导体中电流与导体两端电压、导体电阻的关系—欧姆定律

6、电流产热规律的发现（1841年）—焦耳

英国科学家焦耳研究发现了电流通过导体产生的热量与所通过的电流、导体的电阻、通电的时间的关系—焦耳定律

7、电流磁效应的发现（1820年）—奥斯特

丹麦物理学家奥斯特试验发现了电流的磁效应—电流在其周围会产生磁场。

电流磁效应的发现，首先揭示出电与磁之间是有联系的。

8、分子电流假说—安培

科学家安培提出了著名的分子电流假说。

分子电流假说揭示了磁现象的电本质：所有磁现象都是由电荷的运动产生的。

9、洛伦兹力公式—洛伦兹

荷兰物理学家洛伦兹提出了著名的洛伦兹力公式：F=qvB

10、霍尔效应—霍尔

美国物理学家霍尔发现，通电载流导体放入磁场，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差—霍尔效应。

11、发现电磁感应现象—法拉第

英国物理学家法拉第经过10年的不懈努力发现了电磁感应现象（1831年）

法拉第把引起感应电流的原因分为五类，它们都与变化和运动相联系:变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。

电磁感应现象的发现打开了人类电气化时代的大门。

12、提出法拉第电磁感应定律—纽曼和韦伯

法拉第发现了电磁感应现象，但反映感应电动势决定因素的法拉第电磁感应定律并不是法拉第自己总结出来的，是纽曼和韦伯总结出来，之所以用法拉第的名字来命名此定律是基于他在电磁学方面的重大贡献。

13、判断感应电流方向的楞次定律 — 楞次

物理学家楞次在分析了很多实验事实后总结出了判断感应电流方向的方法，并用一句话巧妙地对判断方法进行了概括性表达 — 楞次定律（1834年）

关于波、相对论（《选修3-4》）

1、单摆的周期公式 — 惠更斯

荷兰物理学家惠更斯研究发现，单摆做简谐运动的周期T 与摆长l 的二次方根成正比，与重力加速度的二次方根成反比，而与振幅、摆球的质量无关，并且确定了单摆的周期计算公式T=2πg

l ，惠更斯还利用单摆摆动的等时性原理制成了摆钟。 2、揭示机械波的传播规律的惠更斯原理 — 惠更斯（1690年）

惠更斯提出：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后的任意时刻，这些子波在波的前进方向的包络面就是新的波面。这就是常说的惠更斯原理。

利用惠更斯原理，不仅可以说明为什么波在两种介质的界面会发生反射（折射），而且可以得到反射角（折射角）与入射角的关系。

3、多普勒效应 — 多普勒

奥地利物理学家多普勒带着女儿在铁道旁散步时，发现鸣着笛的火车从身边经过时，笛音的音调会由高变低。他经过认真研究，发现波源与观察者相互靠近或远离时，接收到的频率会发生变化，这种现象叫多普勒现象。

不仅是机械波，电磁波、光波等也会发生多普勒效应。

4、光的折射定律的发现 — 斯涅尔

荷兰数学家斯涅尔在分析了大量关于关于光折射中入射角、折射角的数据后发现：折射角的正弦和入射角的正弦成正比。这就是光的折射定律。

5、光的干涉现象的发现 — 托马斯 . 杨（1801年）

1801年英国物理学家托马斯 . 杨，首先在实验室成功地观察到了光的干涉现象。 托马斯 . 杨起初实验是让单色光通过“双孔”，后来发现将“双孔”换成双缝后干涉图样更加显亮，更加清晰。

光的干涉现象的发现，证明了光是一种波。为光的波动说提供了实验依据。

6、有意思的泊松亮斑—泊松

1818年，法国的巴黎科学院为鼓励对衍射问题的研究，悬赏征集这方面的论文。一位年轻的物理学家菲涅耳按照波动说深入研究了光的衍射，在论文中提出了严密地解决衍射问题的数学方法。当时的另一位法国科学家泊松是光波动说的反对者，他按照菲涅的理论计算了光在圆盘后的影的问题，发现对于一定的波长、在适当的距离上，影的中心会出现一个亮斑！泊松认为在是非常荒谬可笑的，他认为这样就驳倒了驳倒说。但是，就在竞赛的关键时刻，评委阿拉果在实验室中观察到了这个亮斑。人们为了纪念这件有意义的事件，把这个亮斑称为泊松亮斑。

泊松的计算结果不仅没有驳倒波动说，反而是支持了波动说。

7、电磁场理论的建立和电磁波的预言—麦克斯韦

英国物理学家麦克斯韦系统地总结了库仑、安培、奥斯特、法拉第、和亨利对电磁规律的研究成果，通过自己创造性的工作，建立了完整的电磁场理论

麦克斯韦根据自己的理论，做出了一个伟大的预言：空间可能存在电磁波。

麦克斯韦电磁场理论的意义足以可以跟牛顿力学系统相媲美。他不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性，是物理学发展史中一个划时代的里程碑。

8、电磁波的见证者—赫兹

麦克斯韦早年英逝，他没有看到科学实验对自己的电磁理论的证明。德国科学家赫兹通过实验在人类历史上首先扑捉到了电磁波，用实验证明了电磁波的存在，把天才的预言变成世人公认的真理。

9、天才科学家的相对论—爱因斯坦

相对论的多数结论都涉及光速或涉及物理高速运动问题。1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，有两条基本原理：

①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；

②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。

得出有结论：长度变短、时钟变慢、质量变大、质量和能量正比关系等。

广义相对论更加深奥，主要结论有：物质的引力使光线弯曲、引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差异等。

爱因斯坦相对论的提出，使物理学来到了一个前所未有的广阔天地。

相对论的很多结论已经为实验所证实。

著名科学家及其主要贡献