2018高中物理学史

2024-06-29

2018高中物理学史(共8篇)

2018高中物理学史 篇1

新课标高考高中物理学史(新人教版)

必修部分:(必修

1、必修2)

一、力学: 1、1638年,意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快;并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验,证明了他的观点是正确的,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是错误的); 2、1654年,德国的马德堡市做了一个轰动一时的实验——马德堡半球实验; 3、1687年,英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律(即牛顿三大运动定律)。4、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:如果没有其它原因,运动物体将继续以同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。

5、英国物理学家胡克对物理学的贡献:胡克定律; 【经典题目】:胡克认为只有在一定的条件下,弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比(对)6、1638年,伽利略在《两种新科学的对话》一书中,运用观察-假设-数学推理的方法,详细研究了抛体运动。17世纪,伽利略通过理想实验法指出: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;同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出:如果没有其它原因,运动物体将继续以同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。

7、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。8、17世纪,德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律;

9、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; 10、1846年,英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈(勒维耶)应用万有引力定律,计算并观测到海王星,1930年,美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现冥王星。

11、我国宋朝发明的火箭是现代火箭的鼻祖,与现代火箭原理相同;但现代火箭结构复杂,其所能达到的最大速度主要取决于喷气速度和质量比(火箭开始飞行的质量与燃料燃尽时的质量比);

俄国科学家齐奥尔科夫斯基被称为近代火箭之父,他首先提出了多级火箭和惯性导航的概念。多级火箭一般都是三级火箭,我国已成为掌握载人航天技术的第三个国家。12、1957年10月,苏联发射第一颗人造地球卫星;

1961年4月,世界第一艘载人宇宙飞船“东方1号”带着尤里加加林第一次踏入太空。13、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。14、17世纪,德国天文学家开普勒提出开普勒三定律;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装置比较准确地测出了引力常量(体现放大和转换的思想);1846年,科学家应用万有引力定律,计算并观测到海王星。选修部分:(选修3-

1、3-

2、3-5)

二、电磁学:(选修3-

1、3-2)15、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,并测出了静电力常量k的值。16、1752年,富兰克林在费城通过风筝实验验证闪电是放电的一种形式,把天电与地电统一起来,并发明避雷针。17、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。18、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电荷量,获得诺贝尔奖。19、1826年德国物理学家欧姆(1787-1854)通过实验得出欧姆定律。20、1911年,荷兰科学家昂尼斯(或昂纳斯)发现大多数金属在温度降到某一值时,都会出现电阻突然降为零的现象——超导现象。

19、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——楞次定律。21、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。

22、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,同时提出了安培分子电流假说;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。

23、荷兰物理学家洛仑兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力(洛仑兹力)的观点。

24、英国物理学家汤姆生发现电子,并指出:阴极射线是高速运动的电子流。

25、汤姆生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。26、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;但当粒子动能很大,速率接近光速时,根据狭义相对论,粒子质量随速率显著增大,粒子在磁场中的回旋周期发生变化,进一步提高粒子的速率很困难。27、1831年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。28、1834年,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。29、1835年,美国科学家亨利发现自感现象(因电流变化而在电路本身引起感应电动势的现象),日光灯的工作原理即为其应用之一,双绕线法制精密电阻为消除其影响应用之一。

三、波粒二象性(3-5选做): 31、1900年,德国物理学家普朗克为解释物体热辐射规律提出:电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份的,把物理学带进了量子世界;受其启发1905年爱因斯坦提出光子说,成功地解释了光电效应规律,因此获得诺贝尔物理奖。32、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——康普顿效应,证实了光的粒子性。(说明动量守恒定律和能量守恒定律同时适用于微观粒子)33、1913年,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,为量子力学的发展奠定了基础。34、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; 35、1927年美、英两国物理学家得到了电子束在金属晶体上的衍射图案。电子显微镜与光学显微镜相比,衍射现象影响小很多,大大地提高了分辨能力,质子显微镜的分辨本能更高。

四、原子物理学(3-5选做): 36、1858年,德国科学家普里克发现了一种奇妙的射线——阴极射线(高速运动的电子流)。37、1906年,英国物理学家汤姆生发现电子,获得诺贝尔物理学奖。38、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电荷量,获得诺贝尔奖。39、1897年,汤姆生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,并提出原子的枣糕模型。40、1909-1911年,英国物理学家卢瑟福和助手们进行了α粒子散射实验,并提出了原子的核式结构模型。由实验结果估计原子核直径数量级为10-15m。

1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮核,第一次实现了原子核的人工转变,并发现了质子。预言原子核内还有另一种粒子,被其学生查德威克于1932年在α粒子轰击铍核时发现,由此人们认识到原子核由质子和中子组成。41、1885年,瑞士的中学数学教师巴耳末总结了氢原子光谱的波长规律——巴耳末系。42、1913年,丹麦物理学家波尔最先得出氢原子能级表达式; 43、1896年,法国物理学家贝克勒尔发现天然放射现象,说明原子核有复杂的内部结构。天然放射现象:有两种衰变(α、β),三种射线(α、β、γ),其中γ射线是衰变后新核处于激发态,向低能级跃迁时辐射出的。衰变快慢与原子所处的物理和化学状态无关。44、1896年,在贝克勒尔的建议下,玛丽-居里夫妇发现了两种放射性更强的新元素—— 钋(Po)镭(Ra)。45、1919年,卢瑟福用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。46、1932年,卢瑟福学生查德威克于在α粒子轰击铍核时发现中子,获得诺贝尔物理奖。47、1934年,约里奥-居里夫妇用α粒子轰击铝箔时,发现了正电子和人工放射性同位素。48、1939年12月,德国物理学家哈恩和助手斯特拉斯曼用中子轰击铀核时,铀核发生裂变。

49、1942年,在费米、西拉德等人领导下,美国建成第一个裂变反应堆(由浓缩铀棒、控制棒、减速剂、水泥防护层等组成)。50、1952年美国爆炸了世界上第一颗氢弹(聚变反应、热核反应)。人工控制核聚变的一个可能途径是:利用强激光产生的高压照射小颗粒核燃料。51、1932年发现了正电子,1964年提出夸克模型;

粒子分三大类:媒介子-传递各种相互作用的粒子,如:光子;

轻子-不参与强相互作用的粒子,如:电子、中微子;

强子-参与强相互作用的粒子,如:重子(质子、中子、超子)和介子,强子由更基本的粒子夸克组成,夸克带电量可能为元电荷.★伽利略(意大利物理学家)贡献:①发现摆的等时性

②物体下落过程中的运动情况与物体的质量无关 ③伽利略的理想斜面实验:将实验与逻辑推理结合在一起探究科学真理的方法为物理学的研究开创了新的一页(发现了物体具有惯性,同时也说明了力是改变物体运动状态的原因,而不是使物体运动的原因)【经典题目】

伽利略根据实验证实了力是使物体运动的原因(错)伽利略认为力是维持物体运动的原因(错)

伽俐略首先将物理实验事实和逻辑推理(包括数学推理)和谐地结合起来(对)

伽利略根据理想实验推论出,如果没有摩擦,在水平面上的物体,一旦具有某一个速度,将保持这个速度继续运动下去(对)

★胡克(英国物理学家)贡献:胡克定律 【经典题目】

胡克认为只有在一定的条件下,弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比(对)★牛顿(英国物理学家)

贡献:①牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上,采用归纳与演绎、综合与分析的方法,总结出一套普遍适用的力学运动规律——牛顿运动定律和万有引力定律,建立了完整的经典力学(也称牛顿力学或古典力学)体系,物理学从此成为一门成熟的自然科学。

②经典力学的建立标志着近代自然科学的诞生 【经典题目】

牛顿发现了万有引力,并总结得出了万有引力定律,卡文迪许用实验测出了引力常数(对)牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度,而不仅仅是使之运动(对)牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础(对)★卡文迪许

贡献:测量了万有引力常量 【经典题目】

牛顿第一次通过实验测出了万有引力常量(错)

卡文迪许巧妙地利用扭秤装置,第一次在实验室里测出了万有引力常量的数值(对)★亚里士多德(古希腊)

观点:①重的物理下落得比轻的物体快

②力是维持物体运动的原因 【经典题目】

亚里士多德认为物体的自然状态是静止的,只有当它受到力的作用才会运动(对)★开普勒(德国天文学家)贡献 :开普勒三定律 【经典题目】

开普勒发现了万有引力定律和行星运动规律(错)★托勒密(古希腊科学家)观点:发展和完善了地心说 ★库仑(法国物理学家)

贡献:发现了库仑定律——标志着电学的研究从定性走向定量 【经典题目】

库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用(对)库仑发现了电流的磁效应(错)★密立根

贡献:密立根油滴实验——测定元电荷 ★欧姆:

贡献:欧姆定律(部分电路、闭合电路)

内容:在同一电路中,导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻阻值成反比 ★奥斯特(丹麦物理学家)

电流的磁效应(电流能够产生磁场)【经典题目】 奥斯特最早发现电流周围存在磁场(对)

法拉第根据小磁针在通电导线周围的偏转而发现了电流的磁效应(错)★法拉第

贡献:①用电场线的方法表示电场

②发现了电磁感应现象

③发现了法拉第电磁感应定律 【经典题目】

奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第发现了电磁感应现象(对)法拉第发现了磁场产生电流的条件和规律(对)

奥斯特对电磁感应现象的研究,将人类带入了电气化时代(错)法拉第发现了磁生电的方法和规律(对)★安培(法国物理学家)

①磁场对电流可以产生作用力(安培力),并且总结出了这一作用力遵循的规律 ②安培分子电流假说 【经典题目】

安培最早发现了磁场能对电流产生作用(对)安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式(错)

★楞次

发现了楞次定律(判断感应电流的方向:感应电动势趋于产生一个电流,该电流的方向趋于阻止产生此感应电动势的磁通的变化)★汤姆生(英国物理学家)贡献:

①发现了电子(揭示了原子具有复杂的结构)②建立了原子的模型——枣糕模型 【经典题目】

汤姆生通过对阴极射线的研究发现了电子(对)★卢瑟福(英国物理学家)

贡献:①指导助手进行了α粒子散射实验

②提出了原子的核式结构

③发现了质子 【经典题目】

汤姆生提出原子的核式结构学说,后来卢瑟福用 粒子散射实验给予了验证(错)卢瑟福的原子核式结构学说成功地解释了氢原子的发光现象(错)卢瑟福的α粒子散射实验可以估算原子核的大小(对)

卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究,揭示了原子核的组成(对)★波尔(丹麦物理学家)

贡献:波尔原子模型(很好的解释了氢原子光谱)【经典题目】

玻尔把普朗克的量子理论运用于原子系统上,成功解释了氢原子光谱规律(对)玻尔理论是依据a粒子散射实验分析得出的(错)

玻尔氢原子能级理论的局限性是保留了过多的经典物理理论(对)★贝克勒尔(法国物理学家)

发现天然放射现象(揭示了原子核具有复杂结构)【经典题目】

天然放射性是贝克勒尔最先发现的(对)

贝克勒尔通过对天然放射现象的研究发现了原子的核式结构(错)★伦琴 贡献:发现了伦琴射线(X射线)★查德威克 贡献:发现了中子

★约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇 贡献:①发现了放射性同位素

②发现了正电子 ★普朗克

贡献:量子论

2018高中物理学史 篇2

基于以上的现状和存在的问题,物理学史要走进课堂,真正成为高中物理教学的一部分,就必须要求教师从适应课堂教学的实际情况出发,与学科内容紧密结合。为此,笔者认为在高中物理教学中有效开展物理学史的教学是完全有必要的,本文主要从以下几方面探讨。

一、有效开展物理学史教学对学生的积极作用

1. 在教学中渗入物理学史有助于激发学生的学习兴趣

新课程强调学生的感受和对“过程”的体验与经历,一旦当学生对物理有了浓厚兴趣,就会表现出对物理学习的自觉性、主动性,即使遇到困难也会积极主动地解决。比如物理学史中有关物理学家的生平简介,名言警句、趣闻轶事等有助于学生更全面地了解科学家,比如:麦克斯韦少年出名,而牛顿、爱因斯坦学生时代却并不出色;法拉第、焦耳、瓦特都是自学成材;利赫曼为引雷电而捐躯;布鲁诺为捍卫日心说牺牲在罗马鲜花广场;伽利略长期受到罗马教廷残酷的迫害和折磨,但仍矢志不渝,等等……这些不但能激发学生学习物理的兴趣,更能使学生从中学习严谨的、实事求是的科学态度,科学的思维方法,从而让学生以科学家们为榜样,学习他们不断进取,献身科学的探索精神。

2. 在教学中渗入物理学史有利于培养学生的科学思想方法

新课程提出要学生体验科学探究的过程,培养学生的科学探究能力,而对物理学史中物理学家的科学探究过程的了解,有助于学生在认识过程中逐渐掌握正确的科学思想方法,比如,物理学派假说间的争论,亚里士多德认为物体下落快慢由它们的重量决定的。而伽利略认为亚里士多德的判断是错误的,他从“重物比轻物落得快”的前提,推断出互相矛盾的结论,这使亚里士多德的理论陷入困境,并提出了“重物与轻物应该下落得同样快”,而且伽利略继续做着实验,最终用“理想实验”由斜面情形外推到自由落体,得出了自由落体定律。通过以上物理学史的学习,学生可以从中学习科学探究的一般方法:对现象的一般观察———提出假说———运用逻辑(包括数学)得出推论———通过实验对推论进行检验———对假说进行修正和推广,从而使学生真正领悟到什么是科学探究,科学家是怎样进行科学研究的,并受这种科学思维方法的熏陶,在学习上化“被动”为“主动”,积极思考问题。

3. 在教学中渗入物理学史可培养学生的创新思维和创新能力

现代科学教育,必须重视培养学生的创新意识和创新能力,在现实的物理教学中,常出现以灌输为目的的教学,致使大多数学生对科学家及其理论绝对相信,不自觉地剥夺了学生的怀疑和批判精神,无形中扼杀了学生发现问题、提出问题的积极性,从而抑制了学生的创新思维和创新能力。而通过物理学史的学习,可以让学生明白一个道理,物理学要向前发展,就要有批判精神和创新思维,如伽利略对亚里士多德的怀疑和批判,推翻了错误的落体定律和强迫运动定律,得出了“物体的运动不需要力来维持”,为牛顿力学的建立打下了理论基础;普朗克否定了传统的能量是连续的观点,提出了“能量子”的概念,指出能量可以是一份一份的;爱因斯坦抛弃了牛顿的绝对时空观,先后提出了“狭义相对论”和“广义相对论”……在物理教学中渗入这些精彩事例,更能促使学生养成独立思考和敢于质疑的学习习惯,明白怀疑和批判精神对科学发展是不可或缺的,没有创新意识和创新能力,社会就不会有更大的发展。

4. 在教学中渗入物理学史可培养学生良好的思想品德

新课程要求在推进素质教育的过程中,加强思想品德教育,而物理学史中蕴含有许多科学大师们的生动事迹,能够更好地发挥物理学史的思想品德教育功能,对学生人生价值的追求产生深远的影响,比如,居里夫人命名新元素为“钋”,以纪念祖国;布鲁诺为追求真理而献身;富兰克林冒生命危险做“风筝实验”。这些感人事例,对学生良好的思想品德的培养可以发挥重要的作用。

二、有效开展物理学史教学更好地实现三维目标

1. 物理学史对“知识与技能”目标的实现

通过物理学史的学习可帮助学生更好地理解物理基本概念、基本规律,纠正错误观念。例如,从亚里士多德到伽利略,从笛卡儿到牛顿,再到爱因斯坦,才有了对“惯性”的物理本质的明确认识。可促使学生充分认识实验在物理学中的重要地位和作用。例如,电磁学中的库仑扭秤实验、奥斯特实验、法拉第电磁感应实验、赫兹实验;近代物理学中的光电效应实验、卢瑟福α粒子散射实验、电子衍射实验。这些实验都有助于学生了解物理学的基本思想。例如,物理学的“守恒观”———包含着质量守恒、电荷守恒、能量守恒和动量守恒等方面的内容;物理学的“物质观”———包含着场的观点、粒子的观点以及量子观点等方面的内容。让学生从整体上把握物理思想、深刻领会物理学思想的真谛。

2. 物理学史对“过程与方法”目标的实现

通过物理学史的学习可潜移默化地对学生进行科学方法和科学思维的熏陶。如,通过展现库仑定律的发现历程,使学生了解科学家是如何从万有引力和静电力现象的类比中提出猜想的,从而使学生更全面地理解科学的探究本质。例如,奥斯特发现“电生磁”———电流的磁效应,到法拉第萌生“磁生电”———电磁感应现象。可让学生形成正确的知识相对观和发展观。在物理教学中融合物理学史,可让学生在历史背景或框架中学习物理知识,从而使学生形成正确的科学发展观。

3. 物理学史对“情感态度与价值观”目标的实现

通过物理学史的学习,能有效激发学生对科学的好奇心和探究欲。如阿基米德在浴盆里发现了浮力定律;牛顿从苹果落地的现象中发现了万有引力;瓦特因发现烧开了的水壶,壶盖被沸腾的开水所掀动而发明了蒸汽机;奥斯特在上课实验时无意中移动了小磁针而发现了电流的磁效应……促进学生养成良好的科学态度和科学精神,如“居里夫人发现镭”,有利于学生的人文精神和爱国主义情怀的培养。例如,牛顿的名言“如果我能看得更远,那是因为我站在巨人的肩上”,既表现出对他人劳动成果的尊重,也体现了谦虚诚恳的态度。可帮助学生树立正确的世界观和人生观。

综上所述,有效开展高中物理学史的教学是必要的,也是切实可行的,让学生通过了解和学习物理发展的历史,从中领悟科学的思维方法和物理学的本质特性,培养学生的创新意识和创新能力,追求真理和探索科学的精神,而且只有切实有效地加强物理学史教育,才能真正实现新课程“三维教学目标”。

摘要:物理课程标准提出进一步提高学生的科学素养,要从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生,倡导科学和人文精神的完美结合。而物理学史不仅包含了认识论和方法论,在科学和人文素养两方面正好符合这个目标要求,还能激发学生学习物理的兴趣,让学生从中学习严谨的科学态度、科学思维方法,养成良好的学习习惯。因此,文章认为,物理学史在教学中所起作用是不可替代的,是提高学生科学素养的有效途径。

物理学史与高中物理教学 篇3

一、爱国主义教育

爱国主义是每一个教育工作者永恒的主题,是我国教育培养的方向,作为教育“成果”来说,这似乎是无形的,因为这无法体现在分数上,但作为一个合格的教师,这是责无旁贷的。在物理学史料中有许多爱国主义教育素材,深入挖掘其爱国主义内涵,可从下面几个方面入手。

1.从我国古代文明智慧宝库入手

如在讲到运动的相对性时,中国古书《尚书纬·考灵曜》中相关相对性概念的叙述,“地恒动而人不知,譬如人在大舟中闭牗而坐,舟行而人不觉。”就早于伽利略关于封闭船舱内发生的力学现象的一段描述约一千五百余年。又如学生在学过牛顿三大定律后,肯定会对牛顿惊人的成就所折服,这时教师给学生指出远在两千多年以前墨翟所著《墨经》一书中早有“力,形之所奋也”(“形”指物体,“奋”就是加速);“力,重之谓”(物体有重量,是力的表现之一)等论述,这同时也会让学生叹为观止,强烈的民族自豪感油然而生。只要去挖掘,就会在我国古代文明智慧宝库中,得到很好的爱国主义素材。

2.从外国科学家爱国的事迹入手

如:在讲到原子物理学,提到居里夫人时,就可以从以下素材入手,居里夫人1891年到巴黎攻读物理后与皮埃尔·居里结婚,已获得法国国藉,但她仍然热爱自己生长的祖国-波兰,1898年把她发现的放射性元素命名为钋(波兰)以表达她对祖国的思念之情,使学生受到爱国主义教育。

2.从当今我国科学事业取得辉煌的成就入手

建国以后我国的科学事业取得举世瞩目的辉煌成就。如:在讲到“万有引力在天文学上的应用”和“人造卫星、宇宙速度”就可以从我国第一颗人造卫星到“神州五号”载人飞船,跻身于世界第三航天大国的事例对学生进行爱国主义教育。又如:在讲到原子核的裂变和聚变,提到原子弹和氢弹,就可以结合我国像钱三强等第一代核物理学家,如何凭着满腔的爱国热情,在极其艰苦的条件下研制出原子弹,到后来的氢弹研制成功,提高我国国际地位的事例。这就增强学生的爱国热情。

二、启迪学生思维

1.开拓学习物理的思路

目前,虽然倡导素质教育,但由于受高考指挥棒的影响,多数教师还是无法从“题海战术”的怪圈中走脱出来。其实物理教学是教与学双方通过各种教学手段相互促进、制约的特殊过程,凡是一个公式的导出,一个定律或定理的建立及到每道习题的分析过程都有它固有的逻辑思维过程和数学推演程序,作为高中物理课本的内容,是前人长期探索研究的结晶。因此对一个物理规律的形成过程不能只是轻描淡写,而是要充分给学生展示出来。如若跟物理学结合起来,把物理学家在当时所遇到的问题、所作的设想、以至实验的验证和推理过程展示给学生,这就能使学生拓宽思路。另外物理学是向前发展的,必须教会学生善于运用辩证唯物主义与历史唯物主义的观点和方法,认真剖析物理学发展史的重大问题。例如:在学物理光学后,学生对光的本质会有这样的认识:微粒说-波动说-微粒说-波.粒二象性,这就是牛顿所倡导的微粒说,被波动说否定之后又东山再起,光的本性之争无非是微粒说和波动说的组合而已。当然,这种认识是及其片面的,回顾光的本性的认识史,似乎是从粒子到粒子转了一圈,实则大大地迈进具有根本性的变革的一步,事实上爱因斯坦的光量子与牛顿最早提出的光粒子是截然不同的,光粒子运动却不遵守经典力学规律,而是遵循电磁运动规律,且量子的能量是不连续的。毫无疑问爱因斯坦的光量子说,是二象性认识的一个飞跃。这同样拓展了学生的思路。

2.科学的方法

作为一个中学物理教师,不光要讲正确、讲清楚物理内容,更重要的是要传授物理知识所赖以产生的科学方法。物理学和其他自然科学一样,观察和实验,科学抽象和逻辑思维(包括比较和分类、类比,归纳和演绎,分析和综合,证明和反驳等基本的逻辑方法),从假说到理论的形成等等都是物理研究中所运用的的极为有效的方法,这些方法的传授和学习,只有紧密地与物理学史结合起来,才不流于形式,成为空洞无物的条款堆积,而是有声有色的活例:如欧姆运用类推理法建立欧姆定律;德布罗意将实物与光进行类比,首创物质波概念。又如:从第谷和开普勒的史料知道,第谷对行星运动进行了三十年之久的长期观察,积累了大量第一手感性材料,但第谷只停留在感性认识上,没有上升到理性思维,因而未能解释行星的运动规律。而当第谷这些耗尽毕生心血的成果落在他那精于理性思维的学生开普勒之手时,开普勒便扬长避短,感性认识和理性思维珠联璧合。最终揭示了行星运动的本质——发现行星运动的三定律。这说明科学的方法直接体现出科学思维的重要性,而科学的预见来源于科学思维。显然,运用物理学史所渗透的科学研究方法的确可以还原物理学家认识世界的本来面目,并为培养学生科学素质提供借鉴和启迪。

3.物理知识系统化网络化

学生学完中学物理后,具备了一定基础知识和技能。但若他们合上书本,回答所学物理各部分知识的来龙去脉及其相互联系,能全面回答的就很少,究其原因,就是没有把所学的物理知识系统化、网络化。

例如:伽利略是近代实验物理的奠基者之一,他根据大量的实验事实和理论分析,发现了自由落体定律、惯性定律、摆的等时性原理等理论,奠定动力学的基础。紧随着却是另一位科学家牛顿,牛顿在总结伽利略等人的研究成果的基础上,总结出以他的名字命名的三大定律,发现了万有引力定律,建立和完善了经典力学的理论体系,完成了人类认识自然的历史中第一次理论大综合(把地球上物体运动规律与天体运动规律概括于一个完整的统一理论之中),对后人进行“统一理论”的研究给予深刻的启发并产生极其深远的历史影响。这样通过这些物理学史实建立起的物理图景,使学生所学的物理知识系统化、网络化。

总之,只要充分挖掘物理学史的内涵,不仅可以使学生受到爱国主义教育和启迪学生思维,还可以培养学生科学的态度和刻苦钻研、拼搏进取的精神。

参考文献:

[1]全日制普通高级中学教科书(试验修订本),人民教育出版社物理室编

高中物理物理学史资料总结 篇4

必考部分

1、胡克:英国物理学家;发现了胡克定律(F 弹=kx)

2、伽利略:意大利的著名物理学家;伽利略时代的仪器、设备十分简陋,技术也比较落后,但伽利略巧妙

2地运用科学的推理,给出了匀变速运动的定义,导出S 正比于t 并给以实验检验;推断并检验得出,无论物

体轻重如何,其自由下落的快慢是相同的;通过斜面实验,推断出物体如不受外力作用将维持匀速直线运动的结论。后由牛顿归纳成惯性定律。伽利略的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一。

3、牛顿:英国物理学家; 动力学的奠基人,他总结和发展了前人的发现,得出牛顿定律及万有引力定律,奠定了以牛顿定律为基础的经典力学。

4、开普勒:丹麦天文学家;发现了行星运动规律的开普勒三定律,奠定了万有引力定律的基础。

5、卡文迪许:英国物理学家;巧妙的利用扭秤装置测出了万有引力常量。

6、焦耳:英国物理学家;测定了热功当量J=4.2 焦/卡,为能的转化守恒定律的建立提供了坚实的基础。研究电流通过导体时的发热,得到了焦耳定律。

8、库仑:法国科学家;巧妙的利用“库仑扭秤”研究电荷之间的作用,发现了“库仑定律”。

9、密立根:美国科学家;利用带电油滴在竖直电场中的平衡,得到了基本电荷e。

10、欧姆:德国物理学家;在实验研究的基础上,欧姆把电流与水流等比较,从而引入了电流强度、电动势、电阻等概念,并确定了它们的关系。

11、奥斯特:丹麦科学家;通过试验发现了电流能产生磁场。

12、安培:法国科学家;提出了著名的分子电流假说。

13、法拉第:英国科学家;发现了电磁感应,亲手制成了世界上第一台发电机,提出了电磁场及磁感线、电场线的概念。

14、楞次:德国科学家;概括试验结果,发表了确定感应电流方向的楞次定律。

15、麦克斯韦:英国科学家;总结前人研究电磁感应现象的基础上,建立了完整的电磁场理论。

16、赫兹:德国科学家;在麦克斯韦预言电磁波存在后二十多年,第一次用实验证实了电磁波的存在,测得电磁波传播速度等于光速,证实了光是一种电磁波。

选考部分

1、惠更斯:荷兰科学家;在对光的研究中,提出了光的波动说。发明了摆钟。

2、托马斯·杨:英国物理学家;首先巧妙而简单的解决了相干光源问题,成功地观察到光的干涉现象。(双孔或双缝干涉)

3、伦琴:德国物理学家;继英国物理学家赫谢耳发现红外线,德国物理学家里特发现紫外线后,发现了当高速电子打在管壁上,管壁能发射出X 射线—伦琴射线。

4、普朗克:德国物理学家;提出量子概念—电磁辐射(含光辐射)的能量是不连续的,E 与频率υ 成正比。其在热力学方面也有巨大贡献。

5、爱因斯坦:德籍犹太人,后加入美国籍,20 世纪最伟大的科学家,他提出了“光子”理论及光电效应方程,建立了狭义相对论及广义相对论。提出了“质能方程”。

6、德布罗意:法国物理学家;提出一切微观粒子都有波粒二象性;提出物质波概念,任何一种运动的物体都有一种波与之对应。

7、卢瑟福:英国物理学家;通过α 粒子的散射现象,提出原子的核式结构;首先实现了人工核反应,发现了质子。

8、玻尔:丹麦物理学家;把普朗克的量子理论应用到原子系统上,提出原子的玻尔理论。

9、查德威克:英国物理学家;从原子核的人工转变实验研究中,发现了中子。

10、威尔逊:英国物理学家;发明了威尔逊云室以观察α、β、γ 射线的径迹。

11、贝克勒尔:法国物理学家;首次发现了铀的天然放射现象,开始认识原子核结构是复杂的。

12、玛丽·居里夫妇:法国(波兰)物理学家,是原子物理的先驱者,“镭”的发现者。

2018高中物理学史 篇5

刘玉中

河南省确山县第一高中 463200

[摘要]:中学物理教学融入物理学史知识是十分必要的,教师应掌握必要的物理学史教学方法,重视物理学史课程资源的开发和利用,教师自身的物理学史素养也要提高。

[关键词]:物理学史

准历史法

课程资源

物理学史是研究物理学发生、发展的历史,是介绍物理学概念、定理、定律等发展与变革,以及人类对自然界各种物理现象的认识史。它不仅记述了物理实验与理论的发展过程,而且记述了物理学家的活动。著名哲学家马赫认为:物理学史的教学是对学生进行富有成效的科学教学的一种辅助手段[1]。1989年出版的《普及科学——美国2061计划》的总报告指出,“大部分科学概念是缓慢形成的,凝聚着许多研究人员的心血。没有历史实例,不论记忆多少一般概念,最多也不过是一些口号。[2]” 科学史与基础科学教育相结合可以说已是一种教育改革的必然趋势,我们教学的目的不是让学生知道“欧姆只是一个定律,科里奥利只是一个加速度,开尔文只是一个温度,阿伏伽德罗仅仅是一个数目”。

国内物理教育界对物理教材中应融入物理学史的做法也给与了充分肯定,2003年教育部颁布的《普通高中物理课程标准》(以下简称《课标》)提出教科书的编写要重视科学的发生与发展过程,应对科学过程所凝练和升华的科学思维方式和科学研究方法有较为精到的展示,使学习者汲取前辈科学家科学思维和研究方法的滋养,也要以鲜活的资料弘扬其科学精神和献身于科学的意志品质,使学习者受到生动的情感、态度与价值观的熏陶和感染,有利于健全人格的养成。根据《课标》编写的各种版本的高中物理课本,都不同程度地在内容上增加了很多历史知识,主要呈现在“科学足迹”、“科学漫步”、“STS”等栏目中。

从国内的关于高中物理课堂中物理学史教育的一项调查可以知道[3]:在物理教学中进行物理学史教育尚存在一些困难和制约因素,有教师认为高考中关于考察物理学史内容的考题几乎没有,他们在教学中就会削弱了对于物理学史教育的重视;有的认为在教学中进行物理学史教育有时占用了大量时间,有可能完成不了规定的教学内容;对学生来说,由于课业负担繁重,他们没有充足的时间去阅读课本以外的物理学史资料;教师普通认为加入物理学史素材毫无疑问是有利的,可是怎样加入,在实践中还缺乏将物理学史内容融入物理课程中的教学方法和策略。但不可否认的是,在实际中还存在有轻视物理学史作用的倾向,认为物理学史只不过是传授物理知识的载体,或者是物理教学内容的附加而已,实际上这种只关注物理知识的教学倾向,不利于学生科学素养的提升,低估、忽视了物理学史本身具有的教育价值。也有教师认为物理学史在高中物理教学有着十分重要的作用,但教学效果难以评价。笔者认为,并不能因其评价问题而放弃物理学史的教学,物理学史对学生的影响是在潜移默化中的、不知不觉中的,正像著名科学家杨振宁教授所说的那样“学习有两种办法,一个办法是按部就班的一个办法是渗透性的。很多东西是在不知不觉中,经过了一个较长时期的接触, 就自己也不知道什么时候已经懂了。”那么如何在高中物理教学中搞好物理学史的教育呢?笔者认为应从以下方面入手:

一、掌握物理学史的教学方法

(一)渗透法:所谓渗透法就是把与物理课程相关的物理学史知识恰当地穿插在物理课堂中来逐步开展物理学史教育的方法。物理学史的渗透可以以问题为线索来引入物理学家的轶闻趣事或者以往物理学家研究的过程或片断,可以是大篇幅,也可以是几句话,甚至一副图等,此举不仅可以缓解学习者的学习疲劳,激发物理学习的热情,可以使学生在心理上和情感上接近科学,增加物理学对学生的亲和力,开拓学生的视野,使学生更具有洞察力;还可以使他们以一种移情的方式设身处地体验以往科学家的探究过程,促使他们主动学习和建构知识,并形成严谨的科学态度。例如在探究产生感应电流的条件时,先提出问题“电流能产生磁场,那么磁场能否产生电流呢?若能产生,条件是什么?”接着介绍历史上安培、科拉顿、法拉第等科学家相继提出的利用磁生电的方法。在历史材料基础上,让学生讨论、提出几种产生感应电流的猜想:①将导线放在磁场中就能在导线中产生电流;②导体在磁场中运动能在导线中产生电流;③磁体运动,导体不动能在导线中产生电流;④导体和磁体都不动让穿过闭合电路磁场发生变化能在导线中产生电流。然后全班学生进行分组进行实验,根据事实得出结论:穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就有电流产生。还可以插入科拉顿在这方面的研究轶事:“科拉顿在法拉第发现之前,曾做过这样的实验,他把一个螺线管与电流计相连接,为了避免实验时磁铁对电流计指针的影响,他将电流计放在另一个房间。实验时,他将磁铁插入或抽出线圈以后,再跑到另一个房间去观察电流计指针的变化,结果当然什么也看不到了。”再让学生思考科拉顿没有成功的原因在什么地方,“科拉顿的方法暴露出他实验设计的不够严密,如果当时他能安排一名助手在另一房间观察电流计,那么他将最先在这一领域取得突破。这一事例从反面告诉我们思考问题和设计实验必修要科学周密,不能有任何疏忽。”但在课堂渗透时,千万不可为了迎合学生们的需要而讲大量的科学家轶事等等,这样会喧宾夺主,冲淡主要教学内容的学习。不能为了引入史料而引入史料,如果没有必要引入时,就不引入。既要注重与课本结合,注重与学生的认知能力结合,同时还要言简意赅。适时、适当、适度地的进行课堂渗透是一种有效的进行物理学史教育的主要途径。

(二)准历史法:所谓准历史法,就是在忠于历史事实的情况下,按照历史发展的顺序将与教学内容相关的物理学史料进行组织后贯穿在教学过程中来达到一定教学目的教学方法。这种方法要求科学的还原那些重要的历史足迹,是对历史最具体的重演,是很好的过程体验教学方式,而且在很大程度上符合学生的认知发展过程,让学生更容易理解和接受物理规律并从相关历史事件中广泛吸取科学的思想方法和研究方法以及所蕴含的科学精神与人文精神,把物理学史教育真正实践在课堂教学中[4]。具体步骤是:1.将物理学理论(教学内容)的历史发展过程按问题起源—提出的工作假设—思辨以得出推论—实验或思想实验对推论进行检验—假设的修正及结论的推广进行整理,以形成教学内容的“准历史”过程。2.将学生对物理知识(教学内容)的一般认知过程,即对物理现象的观察-提出问题-假设或猜测-实验探索-结论及对认知过程的反思,整合到已组织形成的教学内容的“准历史”过程中,形成具体的教学过程。例如,在学习牛顿第一定律时,先向学生提出问题:“根据生活中经验,有力作用在物体上,物体才运动,没有力的作用,物体就静止,这种说法正确吗?”然后让学生讨论形成自己的观点(假设),再向学生阐述历史人物对这个问题的思考,即亚里士多德及同时代的人也都有“物体受力而运动,不受力则停止”的认识。接下来,向学生阐明三百年前的物理学家伽利略认为这种认识是错误的,再向学生展现伽利略为推翻这一论断而如何质疑、如何进行实验验证的?最后慢慢让全班的立场都站到正确的或更具优势的认识上,使学生经历从错误到如何突破、再到正确认识的过程。再例如,在学习万有引力定律时,可以按照教材展现的人类对行星运动规律的认识的过程,先提出是什么原因使行星围绕太阳运动的问题,然后引导学生追寻牛顿的足迹,重演历史过程,动手和动脑,经历“发现”万有引力定律的过程,让他们在万有引力的简洁公式中看到了宇宙的统一与和谐。

二、重视物理学史课程资源的开发和利用

根据课程标准编写的物理教材尽管通过多样化的方式呈现了丰富多彩的物理学史内容,但这些内容还不能满足老师教学的需求,网络、课外读物等已经成为教师获取物理学史课程资源的重要渠道。教师可以从网络上获取物理学家奇特而伟大的构思和重大发现,以及他们的成功与失败等方面的材料展示给学生,或者让学生真搜集整理物理科学发展资料,自主地了解物理发展的历史,也可以定期举办物理学史讲座,讲座不一定要在大的会议室进行,教师可以灵活自主的选择在自习课的时间,在教室里或者以开主题班会的形式进行。在讲座过程中可以采用多媒体设施,播放一些科教系列片,这些都可以潜移默化的实现物理学史的教育功能。当然如何选择适合学生认知水平、便于学生理解和激发学生兴趣的讲座内容,则需要教师根据学生物理知识掌握情况及认知规律而确定,因为物理学家的思维水平与学生思维水平间存在着一定程度的差异,学生可能很难深刻地理解他们的思维方法和技巧。

三、提高教师物理学史教育的素养

教师具有的物理学史知识的丰富程度直接影响到他们在教学中对物理学史的自觉应用程度。物理教育理论指出,为更好地完成物理教育的目的任务,教师不能只掌握物理学本身的概念、规律和理论,物理教师最低限度要掌握物理学知识、物理学史知识、物理方法论知识这三方面的专业知识[5]。将物理学史知识列入物理教师必备的专业知识中,足见其重要性。教师只有对物理学史的内容有全面、深入的了解,才能对其作出合理取舍,设计出符合中学生思维和认识水平的教学方案,这同时要求教师能够创造性地使用教材,除选入教科学的物理学史知识外,还要补充与物理知识直接相关的物理学史内容。此外,教师还要特别关注物理学研究进程中出现的各种概念、学说、规律是怎样建立的、怎样形成的?这也是物理教师了解学生学习难点的有效途径。因为历史上物理学家在形成物理概念,发现物理规律的过程中所遇到的困难,所产生的种种想法(其中包括很多错误想法),所做出的种种判断(包括一些错误判断)等,学生在学习过程中往往也遇到过、产生过、做出过。熟知物理学史的教师,能够了解学生在学习过程中可能出现的问题和困难,进而将之作为教学重点和难点,并有针对性地帮助学生克服认识上的困难,排除误解和疑问,加深了他们对物理学知识结构的理解。

参考文献:

2018高中物理学史 篇6

(对应学生用书页码P4)

一、动量的概念 1.定义 物体的质量和速度的乘积。

2.定义式 p=mv。

3.单位 在国际单位制中,动量的单位是kg·m/s。

4.方向 动量是矢量,其方向与物体的速度方向相同,动量的运算服从矢量运算。

[特别提醒] 在计算动量时必须规定正方向,与正方向同向为正,与正方向反向为负。

二、动量守恒定律 1.系统 相互作用的两个或多个物体组成的整体。

2.动量守恒定律(1)内容:如果一个系统不受外力或所受合外力为零,这个系统的总动量保持不变。

(2)成立条件: 系统不受外力或所受合外力为零。

(3)两物体在同一直线上运动时,动量守恒表达式: m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′ 3.动量守恒定律的适用范围及意义 动量守恒定律既适用于宏观领域,又适用于微观或高速领域,它是自然界中最普遍、最基本的定律之一。

1.判断:(1)物体的质量越大,动量一定越大。

()(2)物体的速度大小不变,动量可能不变。

()(3)物体动量大小相同,动能一定相同。

()答案:(1)×(2)√(3)× 1 2.思考:如图1-2-1所示,两个穿滑冰鞋的小孩静止在滑冰场上,不论谁推谁,两人都会向相反方向滑去。

在互相推动前,两人的动量都为零;由于推力作用,每个人的动量都发生了变化。

那么,他们的总动量在推动前后是否也发生了变化呢? 提示:系统的总动量守恒,系统内的每个人的动量发生变化,但系图1-2-1 统的内力(相互作用力)不会改变系统(两个人)的总动量,推动前、后总动量都为零。

(对应学生用书页码P5)1.动量的瞬时性 通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量,动量的大小可用p=mv表示。

2.动量的矢量性 动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同。

有关动量的运算,如果物体在一条直线上运动,则选定一个正方向后,动量的矢量运算就可以转化为代数运算。

3.动量的相对性 物体的动量与参考系的选择有关。

选择不同的参考系时,同一物体的动量可能不同,通常在不说明参考系的情况下,物体的动量是指物体相对地面的动量。

4.动量的变化量 是矢量,其表达式Δp=p2-p1为矢量式,运算遵循平行四边形定则,当p2、p1在同一条直线上时,可规定正方向,将矢量运算转化为代数运算。

5.动量与速度的关系(1)联系:动量和速度都是描述物体运动状态的物理量,都是矢量,动量的方向与速度的方向相同,p=mv。

(2)区别:速度描述物体运动的快慢和方向;动量描述运动物体的作用效果。

6.动量与动能的关系 p212Ek(1)联系:都是描述物体运动状态的物理量,Ek==pv,p=2mEk=v。

2m2(2)区别:动量是矢量,动能是标量;动能从能量的角度描述物体的状态,动量从运动物体的作用效果方面描述物体的状态。

动量是矢量,两个物体的动量相等,说明其大小相等,方向也相同。

正确理解动量的概念 1.关于动量的概念,下列说法正确的是()A.动量大的物体惯性一定大 B.动量大的物体运动一定快 C.动量相同的物体,运动方向一定相同 D.动量相同的物体,速度小的惯性大 解析:选CD 动量大的物体,质量不一定大,惯性也不一定大,A错;同样,动量大的物体,速度也不一定大,B也错;动量相同指动量的大小和方向均相同,而动量的方向就是物体运动的方向,故动量相同的物体,运动方向一定相同,C对;动量相同的物体,速度小的质量大,惯性大,D也对。

对动量守恒定律的理解 1.研究对象:动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体组成的系统。

2.对系统“总动量保持不变”的三点理解:(1)系统的总动量是指系统内各物体动量的矢量和,总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变。

(2)系统的总动量保持不变,但系统内每个物体的动量可能在不断变化。

(3)系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等,不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等。

3.动量守恒定律的“五性”:(1)条件性:应用动量守恒定律时,一定要先判断系统是否满足动量守恒的条件。

①系统不受外力作用,这是一种理想化的情形,如宇宙中两星球的碰撞,微观粒子间的碰撞都可视为这种情形。

②系统受外力作用,但所受合外力为零。

③系统受外力作用,但外力远远小于系统内各物体间的内力,系统的总动量近似守恒。

例如,手榴弹在空中爆炸的瞬间,弹片所受火药爆炸时的内力远大于其重力,重力完全可以忽略不计,系统的动量近似守恒。

④系统受外力作用,所受的合外力不为零,但在某一方向上合外力为零,则系统在该方向上动量守恒。

(2)矢量性:动量守恒定律的表达式是一个矢量式,其矢量性表现在: ①系统的总动量在相互作用前后不仅大小相等,而且方向也相同。

②在求初、末状态系统的总动量p=p1+p2+…和p′=p1′+p2′+…时要按矢量运算法则计算。

如果各物体动量的方向在同一直线上,要选取正方向,将矢量运算转化为代数运算。

计算时切不可丢掉表示方向的正、负号。

3(3)相对性:动量守恒定律中,系统中各物体在相互作用前后的动量必须相对于同一参考系,通常为地面。

(4)同时性:动量守恒定律中p1、p2…必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量,p1′、p2′…必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量。

(5)普适性:动量守恒定律不仅适用于两个物体组成的系统,也适用于多个物体组成的系统。

不仅适用于宏观物体组成的系统,也适用于微观粒子组成的系统。

如果一个系统满足动量守恒的条件,它的总动量方向是满足守恒条件后的总动量方向。

如果受力情况变化,要注意不同受力情况下是否满足守恒条件。

2.下列说法中正确的是()A.若系统不受外力作用,则该系统的机械能守恒 B.若系统不受外力作用,则该系统的动量守恒 C.平抛运动中,物体水平方向不受力,则水平方向的动能不变 D.平抛运动中,物体水平方向不受力,则水平方向的动量不变 解析:选BD 若有内力做功,则系统机械能不守恒,A错误;由动量守恒条件知,若系统不受外力作用,则系统动量守恒,B正确;动能是标量,不能将动能分解,C错误;动量是矢量,某一方向不受力,该方向上动量不变,D正确。

1.动量守恒定律的不同表现形式(1)p=p′:系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p′。

(2)Δp1=-Δp2:相互作用的两个物体组成的系统,一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反。

(3)Δp=0:系统总动量增量为零。

(4)m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′:相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和。

2.应用动量守恒定律的解题步骤: 动量守恒定律的表现形式及解题步骤 4 3.在光滑水平面上,一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球碰撞后,A球的速度方向与碰撞前相反。

则碰撞后B球的速度大小可能是________。

(填选项前的字母)A.0.6v C.0.3v B.0.4v D.0.2v 解析:选A 由动量守恒定律得mv=mvA+2mvB,规定A球原方向为正方向,由题意可知vA为负值,则2mvB>mv,因此B球的速度可能为0.6v。

(对应学生用书页码P6)对动量守恒条件的理解 [例1] 如图1-2-2所示,A、B两物体的质量mA>mB,中间用一段细绳相连并有一被压缩的弹簧,放在平板小车C上后,A、B、C均处于静止状态。

若地面光滑,则在细绳被剪断后,A、B从C上未滑离之前,A、B沿相反方向滑动过程中,下列说法正确的是()图1-2-2 A.若A、B与C之间的摩擦力大小相同,则A、B组成的系统动量守恒,A、B、C组成的系统动量也守恒 B.若A、B与C之间的摩擦力大小不相同,则A、B组成的系统动量不守恒,A、B、C组成的系统动量也不守恒 C.若A、B与C之间的摩擦力大小不相同,则A、B组成的系统动量不守恒,但A、B、C组成的系统动量守恒 D.以上说法均不对 [解析] 当A、B两物体组成一个系统时,弹簧的弹力为内力,而A、B与C之间的摩擦力为外力。

当A、B与C之间的摩擦力等大反向时,A、B组成的系统所受外力之和为零,5 动量守恒;当A、B与C之间的摩擦力大小不相等时,A、B组成的系统所受外力之和不为零,动量不守恒。

而对于A、B、C组成的系统,由于弹簧的弹力,A、B与C之间的摩擦力均为内力,故不论A、B与C之间的摩擦力的大小是否相等,A、B、C组成的系统所受外力之和均为零,故系统的动量守恒。

[答案] AC 在同一物理过程中,系统的动量是否守恒,与系统的选取密切相关,判断动量是否守恒,首先要弄清所研究的对象和过程,即哪个系统在哪个过程中,常见的判断方法是:(1)分析系统在所经历过程中的受力情况,看合外力是否为零。

(2)直接分析系统在某一过程的初、末状态的动量,看它们是否大小相等,方向相同。

对动量守恒定律的理解 [例2](江苏高考)牛顿的《自然哲学的数学原理》中记载,A、B两个玻璃球相碰,碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为15∶16。

分离速度是指碰撞后B对A的速度,接近速度是指碰撞前A对B的速度。

若上述过程是质量为2m的玻璃球A以速度v0碰撞质量为m的静止玻璃球B,且为对心碰撞,求碰撞后A、B的速度大小。

[解析] 设碰撞后两球的速度分别为v1和v2,根据动量守恒定律有:2mv0=2mv1+mv2,v2-v115根据题意有= v0161731联立以上两式解得:v1=v0,v2=v0。

48241731[答案] v1=v0 v2=v0 4824(1)应用动量守恒定律解题时要充分理解它的同时性、矢量性,且只需抓住始、末状态,无需考虑细节过程。

(2)应用动量守恒定律的关键是正确地选择系统和过程,并判断是否满足动量守恒的条件。

多个物体组成系统的动量守恒 [例3](山东高考)如图1-2-3,光滑水平直轨道上两滑块A、B用橡皮筋连接,A的质量为m,开始时橡皮筋松弛,B静止,给A向左的初速度v0。

一段时间后,B与A同向运动 6 发生碰撞并粘在一起。

碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A的速度的两倍,也是碰撞前瞬间B的速度的一半。

求: 图1-2-3(1)B的质量;(2)碰撞过程中A、B系统机械能的损失。

[解析](1)以初速度v0的方向为正方向,设B的质量为mB,A、B碰撞后共同速度为v,v由题意知:碰撞前瞬间A的速度为,碰撞前瞬间B的速度为2v,由动量守恒定律得 2vm+2mBv=(m+mB)v 2由①式得 1mB=m 2② ①(2)从开始到碰后的全过程,由动量守恒定律得 mv0=(m+mB)v ③ 设碰撞过程A、B系统机械能的损失为ΔE,则 1v11ΔE=m()2+mB(2v)2-(m+mB)v2 2222联立②③④式得 1ΔE=mv02 611[答案](1)m(2)mv02 26 善于选择系统和过程是解决这类问题的关键。

大体有以下几种情况:(1)有时对系统和过程整体应用动量守恒;(2)有时只对某部分物体应用动量守恒;(3)有时分过程多次应用动量守恒;(4)有时抓住初、末状态动量守恒即可。

⑤ ④(对应学生用书页码P7)7 1.把一支枪水平固定在小车上,小车放在光滑的水平面上,枪发射出一颗子弹时,关于枪、子弹和车,下列说法中正确的是()A.枪和子弹组成的系统动量守恒 B.枪和车组成的系统动量守恒 C.三者组成的系统因为子弹和枪筒之间的摩擦力很小,使系统的动量变化很小,可忽略不计,故系统动量近似守恒 D.三者组成的系统动量守恒,因为系统只受重力和地面支持力这两个外力作用,这两个外力的合力为零 解析:选D 由于枪水平放置,故三者组成的系统除重力和支持力(两外力平衡)外,无其他外力,动量守恒。

子弹和枪筒之间的力应为系统的内力,对系统的总动量没有影响,故C项错误;分开枪和车,则枪和子弹的系统受到车对其外力作用,车和枪的系统受到子弹对其外力作用,动量都不守恒。

2.如图1-2-4所示,一个木箱原来静止在光滑水平面上,木箱内粗糙的底板上放着一个小木块。

木箱和小木块都具有一定的质量。

现使木箱获得一个向右的初速度v0,则()图1-2-4 A.小木块和木箱最终都将静止 B.小木块最终将相对木箱静止,二者一起向右运动 C.小木块在木箱内壁将始终来回往复碰撞,而木箱一直向右运动 D.如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止,则二者将一起向左运动 解析:选B 因系统受合外力为零,根据系统动量守恒可知最终两个物体以相同的速度一起向右运动,故B正确。

3.在空中水平飞行的爆炸物突然裂成a、b两块,其中质量较大的a块的速度方向沿原来的方向,则()A.b的速度方向一定与原运动方向相反 B.落地时,a飞行的水平距离一定比b的大 C.a、b一定同时到达地面 D.a比b先落到地面 解析:选C 爆炸物的总动量在水平方向上守恒,b速度方向可能与原来运动方向相反,也可能相同,b的速度不一定小,A、B均错。

a、b两块都从同一高度做平抛运动,由平抛 8 运动的规律可知,两块一定同时落地,则选项C正确。

4.甲、乙两球在光滑水平面上发生碰撞。

碰撞前,甲球向左运动,乙球向右运动,碰撞后一起向右运动,由此可以判断()A.甲的质量比乙小 C.甲的初动量比乙小 B.甲的初速度比乙小 D.甲的动量变化比乙小 乙v乙-解析:选C 甲、乙两球碰撞过程中系统动量守恒,规定向右为正方向,则mm甲v甲=(m甲+m乙)v>0,故m乙v乙>m甲v甲,即甲的初动量比乙的小。

而甲的动量变化与乙的动量变化是大小相同的,故C正确。

5.(福建高考)一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置,由控制系统使箭体与卫星分离。

已知前部分的卫星质量为m1,后部分的箭体质量为m2,分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行,若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化,则分离后卫星的速率v1为()图1-2-5 A.v0-v2 m2C.v0-v2 m1B.v0+v2 m2D.v0+(v0-v2)m1解析:选D 火箭和卫星组成的系统,在分离前后沿原运动方向上动量守恒,由动量守m2恒定律有:(m1+m2)v0=m1v1+m2v2,解得:v1=v0+(v0-v2),D项正确。

m16.质量为M的木块在光滑的水平面上以速度v1向右运动,质量为m的子弹以速度v2水平向左射入木块,要使木块停下来,必须发射子弹的数目为(子弹留在木块内)()M+mv2A.mv1Mv1C.mv2Mv1B.M+mv2mv1D.Mv2解析:选C 设须发射数目为n,以v1为正方向,由动量守恒定律,得Mv1-n·mv2=0,Mv1所以n=,故选C。

mv27.如图1-2-6所示,三个小球的质量均为m,B、C两球用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上,A球以速度v0沿B、C两球球心的连线向B球运动,碰后A、B两球粘在一起。

对A、B、C及弹簧组成的系统,下列说法正确的是()9 图1-2-6 A.机械能守恒,动量守恒 B.机械能不守恒,动量守恒 C.三球速度相等后,将一起做匀速运动 D.三球速度相等后,速度仍将变化 解析:选BD 因水平面光滑,故系统的动量守恒,A、B两球碰撞过程中机械能有损失,A错误,B正确;三球速度相等时,弹簧形变量最大,弹力最大,故三球速度仍将发生变化,C错误,D正确。

8.如图1-2-7所示,一平板车静止在光滑的水平地面上,甲、乙两人分别站在车上左右两端。

当两人同时相向而行时,发现小车向左移动。

则()图1-2-7 A.若两人质量相等,必定是v甲>v乙 B.若两人质量相等,必定是v乙>v甲 C.若两人速率相等,必定是m甲>m乙 D.若两人速率相等,必定是m乙>m甲 解析:选AC 取甲、乙两人和平板车为系统,系统动量守恒。

由于总动量始终为零,小车向左移动,说明甲和乙的总动量方向向右,即甲的动量大于乙的动量。

当两人质量相等时,必定是v甲>v乙,所以选项A正确、B错误。

若两人速率相等,则必定是m甲>m乙,所以选项C正确、D错误。

9.如图1-2-8所示,在光滑的水平面上,小车M内有一弹簧被A和B两物体压缩,A和B的质量之比为1∶2,它们与小车间的动摩擦因数相等,释放弹簧后物体在极短时间内与弹簧分开,分别向左、右运动,两物体相对小车静止下来,都未与车壁相碰,则()A.B先相对小车静止下来 B.小车始终静止在水平面上 C.最终小车静止在水平面上 图1-2-8 10 D.最终小车相对水平面位移向右 解析:选ACD 释放弹簧后,物体在极短时间内与弹簧分开,A和B动量守恒,mAvA+mBvB=0,由于mA<mB,故vA>vB,A和B在车上滑动时均做匀减速运动,由牛顿第二定律可知:aA=aB=μg,所以B的速度先减小为零,此时A仍在运动,由动量守恒可知,车此时有与A相反的运动速度,以后B开始加速,当B和车有共同速度即相对车静止时,动量仍守恒,即A仍在运动,最终A、B和车一起停止运动。

10.一质量为0.5 kg的小球以2.0 m/s的速度和原来静止在光滑水平面上的质量为1.0 kg的另一小球发生正碰,碰后以0.2 m/s的速度被反弹,碰后两球的总动量是________ kg·m/s,原来静止的小球获得的速度大小是________ m/s。

解析:两小球在碰撞过程中动量守恒,总动量为p=m1v1=1 kg·m/s,由动量守恒得m1v1=-m1v1′+m2v2′,代入数据得v2′=1.1 m/s。

答案:1 1.1 11.如图1-2-9所示,将两条磁性很强且完全相同的磁铁分别固定在质量相等的小车上,水平面光滑。

开始时甲车速度大小为3 m/s,乙车速度大小为2 m/s,两车相向运动并在同一条直线上,当乙车的速度为零时,甲车的速度是多少?若两车不相碰,试求出当两车距离最短时,乙车速度为多少? 解析:(1)对甲、乙两车组成的系统,动量守恒,取甲的运动方向为正方向,则3m-2m=mv甲+0,v甲=1 m/s。

(2)当两车距离最短时,两车具有共同的速度,1则3m-2m=2mv共,v共= m/s。

2答案:1 m/s 1 m/s 2图1-2-9 12.(山东高考)如图1-2-10所示,光滑水平轨道上放置长木板A(上表面粗糙)和滑块C,滑块B置于A的左端,三者质量分别为mA=2 kg、mB=1 kg、mC=2 kg。

开始时C静止,A、B一起以v0=5 m/s的速度匀速向右运动,A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动,经过一段时间,A、B再次达到共同速度一起向右运动,且恰好不再与C碰撞。

求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小。

图1-2-10 解析:因碰撞时间极短,A与C碰撞过程动量守恒,设碰后瞬间A的速度为vA,C的速度为vC,以向右为正方向,由动量守恒定律得 mAv0=mAvA+mCvC A与B在摩擦力作用下达到共同速度,设共同速度为vAB,由动量守恒定律得 mAvA+mBv0=(mA+mB)vAB A与B达到共同速度后恰好不再与C碰撞,应满足 vAB=vC 联立以上各式,代入数据解得 vA=2 m/s。

用物理学史实施德育 篇7

12-15岁的初中学生正处于从儿童向青年过渡的阶段, 他们半成熟、半幼稚, 一般求知欲十分旺盛, 好奇心强, 想象力丰富而奇特, 对神秘的现象迫不及待地希望了解一二。物理教师在教学中可以充分利用学生的这一特点, 适时穿插讲述生动的物理学史, 如重大发现发明的历史、物理学家的典型事例等, 既能吸引学生注意力、激发学习兴趣, 亦可以培养学生追求真理、持之以恒、大胆创新等优秀品质, 对学生的成长和发展都大有裨益。笔者从自己的教学中总结了几点物理学史对德育的作用。

一、用物理发展史激发爱国主义情感

爱国主义是德育的中心内容, 在我国源远流长的历史长河中, 在物理学方面对世界作出了杰出贡献。实际上根据英国著名学者李约瑟所主编的巨著《中国科学技术史》, 中国的科学技术在17世纪之前很长一段时间内都远远超过了西方国家。我国历史上记载了大量的物理科学知识, 这些都是爱国主义教育素材, 能够很好地激发学生的民族自豪感。比如上海教育出版社的八年级物理, 开篇部分向学生介绍了大量的物理知识, 这是进行爱国主义教育的良机, 在课堂中向学生介绍、宣传我国古代和现代科学技术的伟大成就可加深学生热爱祖国的崇高感情。当然也应该把我国目前的整体科技水平与世界先进水平的差距真实地展示给学生, 以激发他们为国争光的雄心斗志。

比如课本中介绍了生于公元前287年的古希腊科学家阿基米德在力学中的成就。而我国成书于春秋时期 (公元前700至400年) 末年的作品《考工记》一书中就有了关于惯性的记载、滚动摩擦的论述、论箭的飞行与保持稳定, 还记述了有关力的测量、斜面受力分析以及材料和施工中的一些科学知识。战国时代以墨翟 (公元前490至403年) 为首的墨家的代表作《墨经》, 也对力学现象进行了概括, 介绍过斜面、滑轮及其应用。中国在力学上的发展就文字记载方面来说比西方早了100多年。再比如课本中有关于风洞的介绍, 风洞代表了一个国家在航空航天方面的基础研究的水平, “神舟”飞船、返回舱、逃逸塔等大量模型在风洞中经历了数千次的气动试验, 才迎来中华“神舟”飞天的辉煌一刻。中国的风洞水平曾让欧洲代表团极度震惊!但是我国目前的民用航空飞机却要依赖进口, 用最便宜的劳动力做出1亿双鞋子, 才够换回一架波音747, 我国航空工业发展任重道远。

二、用物理学家的人格力量感召学生

物理学具有极强的严谨性和科学性, 纵观历史上取得伟大成就的中外科学家, 在他们发现新规律、发明新技术的过程中无不经历了巨大的艰辛甚至磨难, 这需要许多可贵的品质。因此, 在物理教学中, 可通过介绍科学家的生平轶事、成功经验, 让学生懂得物理学中每一项成就的获得, 都与物理学家们的个性素质密切相关, 同样个人要获得事业上、生活上的成功也需要具备优秀的品质。

1. 全力以赴, 勤奋不怠。

物理学家之所以能成为伟大的科学家, 取得斐然的成就, 主要是因为他们刻苦勤勉, 忘我工作。

在电学中电流的单位是安培, 之所以用他的名字做单位就是因为他所做的研究, 属于科学史上曾经作过的最卓越的工作之列。安培十分勤奋, 几乎每时每刻都在思索。有一次, 他在街上边走边思考, 突然想出了一个电学算式, 急着想把式子列出来, 正巧前面停着一辆马车, 他就把马车的车厢当黑板, 马车走他也走, 马车越走越快, 直到追不上马车时, 他才停下来, 这时街上许多人都已经被他的这种失常行为逗得前仰后合了。

在电路中我们经常要用到灯泡, 其发明者爱迪生曾被人们称为“妖魔”。据不完全统计, 自从他发明第一台自动数票机的一八六九年至一九一〇年, 他一共获得一千三百二十八种发明专利权, 即在此时期, 每十一天他就有一个发明。正因为这样, 他才被人们称为“妖魔”。可是, 这个“妖魔”人物的真正魔力究竟出自哪里呢?他自己这样说:“一分灵感, 九十九分汗水。”顽强的毅力、惊人的勤奋正是他真正的“魔力”所在。

2. 百折不挠, 持之以恒。

法国启蒙思想家布封曾说过:“天才就是长期的坚持不懈。”在物理学的发展史中, 无数物理学家正是因为有毫不动摇的持之以恒的精神, 才驶向了智慧大海的彼岸, 登上了物理学的高峰。

这方面有很多事例可以介绍。爱迪生为了找到适合做灯丝的材料, 做了1000多种不同的试验, 仅植物类的炭化试验就达六千多次。他的试验笔记多达二百多本, 共计四万余页。他每天工作十八九个小时。每天清早三、四点的时候, 他才头枕两三本书, 躺在实验用的桌子下面睡觉。有时他一天在凳子上睡三四次, 每次只半小时。先后经过了三年的时间, 才找到合适的材料。在这以后爱迪生开始研制碱性蓄电池, 研究了近十年的时间, 大约经过五万次的试验, 记录试验笔记一百五十多本, 方才达到目的。

在“电能的获得”的教学中, 可以介绍法拉第经历10多年研究发现电磁感应现象的故事。同时也可以介绍一下克拉顿的故事这样的反面例子, 使学生产生心理反差, 会对他们产生震撼。瑞士物理学家克拉顿是与法拉第同时代的科学家, 在十九世纪二十年代也进行过电磁感应的实验, 但克拉顿的实验失败了。其实克拉顿的实验设计是合理的, 问题是方法不得当, 如果他能够把实验多进行几次, 再完善一下实验方法, 那么电磁感应现象的发现者就会是他, 而不是法拉第。

荀子的《劝学》中有言:骐骥一跃, 不能十步;驽马十驾, 功在不舍。再聪明的人要获得成功都不可能一蹴而就, 任何人只要锲而不舍, 则金石可镂。

3. 追求真理, 勇于献身。

科学研究的目的之一是为了改造自然, 造福人类, 但科学更崇高的使命在于对真理的追求, 使人类对真理的沉思更完美。哥白尼说过, 人的天职在于探索真理, 很多物理学家为了追求真理不惜献身。

伽利略因坚持“日心说”被判终身监禁。他明知道他的同胞布鲁诺曾因宣传“日心说”被作为“异端”烧死在罗马鲜花广场, 仍然公开表达自己的观点。而在监禁其间他仍未停止工作。富兰克林冒着生命危险, 在雷雨天用风筝把闪电导了下来, 成功阐述了电的本质。而另一位叫利赫曼的俄罗斯科学家则在研究雷电的实验过程中献出了宝贵的生命。

人类自从诞生以来, 就渴望真实, 探求真知, 爱因斯坦把追求科学真理作为人生的终极意义。科学家追求真理的无畏精神应该代代相承

4. 不随权威, 大胆创新。

物理学的理论是在持续的斗争中得到不断发展和完善的。物理学的发展史中充满着唯心论和唯物论、形而上学和辩证法、旧理论和新观念的激烈斗争。很多物理学家正是因为具有怀疑精神, 敢于向权威挑战, 敢于同束缚科学发展的传统观念决裂, 提出新思想、新见解, 才取得突破性成就, 推动物理学的发展。

在伽利略之前, 古希腊的亚里士多德的学说认为, 力是维持物理运动的原因。亚里士多德的这个观点是错误的, 但这个违背自然规律的学说一直被当作圣经来讲述, 没有任何人敢去怀疑它。直到16世纪伽利略提出反对, 后来笛卡儿完善了伽利略的观点, 最后由牛顿提出了牛顿第一定律。

大气压的测定也是充满了曲折。当时学术界对空气是否有重量和真空是否可能存在的问题还认识不清, 主要是受亚里士多德思想的影响, 认为“世间万物之中除了火和空气以外均有各自的重量。”并坚持自然界“害怕真空”的说法。但伽利略对此说法表示怀疑, 他曾发现, 抽水机在工作时, 不能把水抽到10米以上的高度, 他认为这一现象只能归结为水柱受不了它本身重量之故, 再找不到其它合理的解释。托里拆利赞同伽利略的观点, 并在总结前人理论和实验的基础上, 进行了大量的实验, 实现了真空, 验证了空气有重量的事实, 测定了大气压的值。

当今时代是个充满竞争的时代, 只有富有开拓创新精神, 才能在竞争中立于不败之地。任何人都不是全知全觉的, 即便是权威也难免出错。用物理学家的故事告诉学生:许多重大发现、重大发明, 往往都是小人物做出的, 他们当时人微言轻, 但不因循守旧, 墨守成规, 富有怀疑精神、求实精神, 任何人具有这样的品质并能勤奋刻苦、坚韧不拔也会做出新发现、新成就。

5. 互助协作, 共同发展。

物理学中许多重大的成就, 是不少科学家之间相互协作共同取得的, 协作精神是对独创精神的有益补充。科学家之间的书信往来、相互讨论对科学理论的建立和科学事实的发现有很大的帮助。现代科学研究的组织形式更加多样, 集体研究成为科学研究的主要形式。如今科技资源的配置、科技成果的评价和应用、科技合作与交流都呈现出全球化的特征, 单个科学家的独立研究正在让位于网络化、全球化的协作研究。不仅仅是科学研究, 在人们的日常生活中, 大量的工作也已无法靠个人的单打独斗完成。在这样的背景下培养学生的协作精神就尤为重要。在物理教学中, 可以运用物理学家的典型事例, 适当地对学生进行团结协作精神的教育。

2018高中物理学史 篇8

1.1利用物理学史引入新课教学

(1)利用物理学史引入新的教学主题或新的一章

比如:鲁科版选修3-5除第一章外其它内容都是近代物理,为了让学生对即将要学习的知识有个整体了解,在这部分内容开始教学之前可以物理学史引入:

19世纪下半叶,科学家们开始研究阴极射线.伦琴在研究阴极射线时发现了X射线,J·J·汤姆孙从阴极射线证实了电子的存在.贝克勒尔在研究X射线时发现了放射性,居里夫妇发现并研究放射性元素钋和镭.在对放射性的进一步研究中,卢瑟福发现了α射线和β射线,维拉德发现了γ射线.

随着卢瑟福发现质子、查德威克發现了中子,原子核的结构被揭开;中子的发现还激发了一系列新课题的研究,引起一连串的新发现:人工放射性、慢中子和核裂变;并且打开了核能实际应用的大门.普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难提出了能量子假说,标志着量子力学的诞生;爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾提出了光量子假说和光电方程.玻尔将量子学说应用于卢瑟福的原子核式结构成功地解释了氢原子光谱.

爱因斯坦第一个肯定了光既有波动性又有粒子性,即波粒二象性;德布罗意把波粒二象性推广到微观粒子,提出了物质波的假说,论证了微观粒子也具有波动性,并得到了电子的衍射实验和双缝干涉实验的证实.

利用物理学史引入新的教学主题或新的一章时要尽可能把本主题或本章涉及到的物理学史有机的串起来,才能达到使学生对本主题或本章将要学到的知识有个框架上的了解的目的.

(2)利用物理学史引入新的一堂课

比如鲁科版必修1的第6章第1节《牛顿第一定律》可以用再现物理学史的方式引入新课:先给出马拉车的图(如图1所示),问学生看这个图能得出什么结论,然后根据学生的回答引出亚里士多德的观点:马不拉车,车就不动;这证明了有力才有运动,运动需要外力来维持.亚里士多德被奉为圣贤,他的观点人们相信了很长的时间,但慢慢的不断有人批驳,伽利略就是其中一个.伽利略利用如图2所示的光滑斜面实验进行批驳:假设沿斜面AB落下的物体,以B点得到的速度沿另一斜面BC向上运动,则物体不受BC倾斜的影响仍将达到和A点同样的高度,只是需要的时间不同而已.笛卡尔进一步完善了伽利略的结论:运动一旦加于物体,就会永远保持下去,除非受到某种外来手段的破坏.换言之,某一物体在真空中开始运动,将永远运动并保持同一速度.牛顿将前人的观点进行了大综合,提出了牛顿第一定律.

用物理学史引入新课教学可以增强学生对物理学的兴趣,可以很快就把学生的学习积极性调动起来,吸引学生的注意力.

1.2以物理学史为线索串讲一堂新课

比如鲁科版必修2第5章第1节《万有引力定律及引力常量的测定》,可以用天文学的进展为线索串起整堂课:托勒密的地心说→哥白尼的日心说→开普勒和伽利略捍卫哥白尼的日学说→第谷的天文观测→开普勒的贡献→开普勒三定律→牛顿对天体的研究→牛顿发现万有引力定律→发现万有引力定律的意义→卡文迪许对引力常量的测量→测出引力常量的意义.

再比如鲁科版选修3-5的第3章第1节《原子核结构》,也可以用原子核物理学的发展为线索串起整堂课:卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子(含布拉凯特的贡献)→发现质子的意义→卢瑟福的中子假说→玻特、约里奥-居里夫妇双双错过发现中子的机会→查德威克发现中子→发现中子的意义.

以物理学史为线索串讲一堂课,可以使学生更加深刻地了解科学探索的过程,了解知识的形成过程,进一步理解所学的知识.

1.3在新课教学结束时补充本节相关物理学史

比如鲁科版必修2第3章第3节《匀变速直线运动实例——自由落体运动》,在教学什么是自由落体运动及自由落体运动的规律后可以补充历史上对于落体运动的研究:亚里士多德的错误观点→伽利略对落体运动的猜想假说与逻辑推理→伽利略的实验验证(斜面实验)→合理外推至倾角为90°(即物体自由下落).

补充的目的是让学生了解物理学史上关于自由落体运动的研究发展过程,了解伽利略对物理学的贡献,同时让学生了解伽利略研究运动学的方法(如图3所示)是:把实验和数学结合在一起,既注重逻辑推理,又依靠实验检验.

对现象的一般观察→提出假设→运用数学和逻辑进行推理→

实验检验→

形成理论

图3

再比如鲁科版选修3-1第1章第2节《静电力 库仑定律》,在学习库仑定律时学生可能会有这样的想法:怎么库仑定律和万有引力定律这么像?二个定律间有什么关联吗?利用学生的疑惑,可以在课堂的最后几分钟补充库仑定律的发现过程:

1759年德国的爱皮努斯猜测电荷之间的斥力和吸力随物体的距离的减少而增大→1760年瑞士的D·伯努利猜测电力会不会也跟万有引力一样,服从平方反比关系→1767年英国化学家普利斯特利从富兰克林的空罐实验中得出:电的吸引与万有引力服从同一定律,即距离的平方→1773年卡文迪许的同心球实验确定了电力服从平方反比定律,但没有及时发表而未对科学发展起到应有的推动作用→1785年法国的库仑从电扭秤实验得出:带同号电的两球之间的斥力,与两球中心之间距离的平方成反比;库仑又从电摆实验得出:正电与负电的相互吸引力,也与距离的平方成反比.

可以看出科学家在研究电力的规律时都是按万有引力的模式来探讨电力的规律性,即应用了类比法,可见类比法在库仑定律的发现过程中起到重要的作用.

1.4针对新课教学过程中的某一知识点渗透相关物理学史

比如鲁科版选修3-4第4章第2节《光的全反射》,可以在全反射及其产生条件教学完后补充全反射现象的发现:1611年,开普勒系统研究光的折射现象,并在《折光学》一书中记载了他做的两个实验:一个是比较入射角和折射角的实验,另一个是圆柱玻璃实验,虽然开普勒没有从这两个实验中找到折射定律表达式,但他却通过这些实验利用光的可逆性应用反面倒推法发现了光的全反射现象.

再比如鲁科版选修3-4第5章第2节《光的衍射》中关于泊松亮斑可以补充:1818年,为鼓励对衍射现象的研究,法国科学院悬赏征集这方面的论文.菲涅耳以严密的数学推理定量地计算了圆孔、圆板等形状的障碍物所产生的衍射花纹,推出的结果与实验相符得很好.评审委员泊松在审查菲涅耳的理论时,运用菲涅耳方程推导圆盘衍射,得到一个令人稀奇的结果:在盘后方一定距离的屏幕上影子的中心应出现亮斑.泊松认为这是荒谬的,但阿拉果对泊松提出的问题进行了实验,结果实验中影子中心果然出现了一个亮斑.这一事实轰动了法国科学院,于是菲涅耳荣获了这一届的科学奖,而后人戏剧性地称这个亮斑为泊松亮斑.

针对新课教学过程中的某一知识点渗透相关物理学史,目的是让学生加深对这一知识点的理解,同时拓展学生的知识面,开拓学生的眼界.

2在实验课教学中渗透物理学史

物理学是一门实验学科,大量的物理规律是建立在实验基础之上.物理实验是高中物理教学的重要手段,实验教学是高中物理教学的有机组成部分.在实验课教学中也可适当地渗透相关的物理学史.

2.1在分组实验教学中渗透物理学史

比如鲁科版必修1第3章第2节《匀变速直线运动的实验探究》,在介绍打点计时器是个简便的计时仪器时,可以顺带给学生讲讲伽利略时代的计时方法:把一只盛水的大容器置于高处,在容器底部焊上一根口径很细的管子,用小杯子收集每次物体运动时由细管流出的水,用接收到的水的多少来代表物体运动时间的长短.这种方法不但麻烦还只能间接测量时间,可见当时的科学家要做研究是多么的困难.

再比如鲁科版选修3-4第5章第1节《光的干涉》,在“科学探究——测定光的波长”中学生发现将各光学元件在光具座上装配好后,要把双缝干涉仪调节到能观察到明显的实验现象有点难度,这时为了增加学生的信心,可以给学生讲讲18世纪初的英国医生托马斯·杨在没有这些先进的光学仪器的情况下是如何克服困难做出干涉实验的:在百叶窗上开了一个小洞,然后用厚纸片盖住,再在纸片上戳一个很小的洞.让光线透过,并用一面镜子反射透过的光线.然后再用一个厚约三十分之一英寸的纸片把这束光从中间分成两束.结果看到了相交的光线和阴影.

2.2在随堂演示实验教学中渗透物理学史

比如鲁科版必修2第3章第3节《匀变速直线运动实例——自由落体运动》,在演示完纸片和硬币在接近真空的玻璃管内下落的快慢后,可以补充伽利略著名的比萨斜塔实验:从斜塔上同时释放一轻一重的两个物体,结果两个物体几乎同时落地.

在实验课教学中适当地渗透相关物理学史,可以让学生体会科学上没有平坦的大道,科学家使用最简单的仪器和设备进行科学研究是多么不容易,让学生学会珍惜现在优越的学习条件勤奋学习.

3在复习课教学中渗透物理学史

复习课也是高中物理教学中常见的形式之一,特别是高三的总复习阶段更是以复习课为主.由于近年的高考中频现与物理学史相关的考题,因此在高三总复习阶段有必要把重点章节比如力学、电磁学、原子物理的物理学史再次渗透到相应的复习课中,但不能只是新课教学中已讲过的物理学史的简单再现,而是在广度和深度上要有所提高.

比如在复习电磁感应的探索历程时,可以在原来新课教学已讲过的基础上重点补充以下几点:

“跑失良机”的科拉顿:科拉顿的实验装置设计得完全正确,如果磁铁磁性足够强,导线电阻不大,电流计十分灵敏,那么在科拉顿将磁铁插入螺旋线圈时,电流计的指针确实会摆动.也就是说,产生了电磁感应现象.只不过科拉顿没有看见,他跑得还是“太慢”,连电流计指针往回摆也没看见.

阿拉果圆盘实验:1822年,阿拉果和德国科学家洪堡测量格林威治附近小山的磁场强度时,注意到磁针附近的金属物对磁针的振动有阻尼作用.1824年阿拉果把磁针当做单摆,让它在铜盘上方摆动,发现磁针的摆动会很快衰减;如果在磁针下面迅速转动铜盘,磁针也会跟着转动.当时,阿拉果无法解释这种现象,只是如实地向公众宣布了这个实验结果.阿拉果因此而获得1825年科普利奖,此盘也被命名为阿拉果盘.这个实验震动了欧洲的物理学家,毕奥认为铜盘在转动时产生了磁性,而安培提出銅盘在运动中产生了电流,但都没有找到问题的实质.当时,这个现象谁也不能解释,历史上称之为阿拉果之迷.

法拉第发现电磁感应现象的四个递进式实验:实验一是如图4所示,在一个软铁圆环上绕两个互相绝缘的线圈A和B,线圈A和电池相连,线圈B用一导线连通,导线下面平行放置一只小磁针,充当检验电流通过的指示器.实验二是如图5所示,在一根铁棒上绕以线圈,并和电流计相接,铁棒两端各放一根条形磁铁,让铁棒拉进拉出.实验三是如图6所示,用条形磁铁插入和拔出线圈.实验四(法拉第圆盘发电机)是如图7所示,把铜盘置于马蹄形磁极之间,从铜盘的轴心和边沿引两根导线接于电流计,然后旋转铜盘.

上一篇:申银贵金属:美议息会议波澜不惊,白银维持震荡(图)下一篇:伍子胥者,楚人也,名员的原文及译文赏析