初中物理:物理学史!

发布于 2021-04-21 09:28 ,所属分类:知识学习综合资讯


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物理学史是人类对自然界各种物理现象的认识史。物理学史是物理学的重要组成部分,通过学习物理学史可以了解物理学的发展过程以及物理学家的研究思想以及研究方法。通过物理学史的学习,不但能增长见识,加深对物理学的理解,更重要的是可以从中得到教益,开阔眼界,从前人的经验中得到启示。下面我把初中阶段物理教材中涉及到的物理学史的知识及物理学家的主要成就整理如下,以供同学们复习时参考。




伽利略(Galileo,1564年2月15日1642年1月8日),意大利物理学家、数学家、天文学家及哲学家,科学革命中的重要人物。其成就包括改进望远镜和其所带来的天文观测,以及支持哥白尼的日心说。伽利略做实验证明,感受到引力的物体并不是呈匀速运动,而是呈加速度运动;物体只要不受到外力的作用,就会保持其原来的静止状态或匀速运动状态不变。他的工作,为牛顿的理论体系的建立奠定了基础。1609年8月21日,伽利略展示了人类历史上第一架按照科学原理制造出来的望远镜。1642年1月8日卒于比萨。伽利略被誉为“现代观测天文学之父” 、“现代物理学之父” 、“科学之父” 及“现代科学之父”。











艾萨克·牛顿(1643年1月4日—1727年3月31日)爵士,英国皇家学会会长,英国著名的物理学家,百科全书式的“全才”,著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。
他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;为太阳中心说提供了强有力的理论支持,并推动了科学革命。
在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理,提出牛顿运动定律。在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。
在数学上,牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究做出了贡献。
在经济学上,牛顿提出金本位制度。









帕斯卡在1648年表演了一个著名的实验:他用一个密闭的装满水的桶,在桶盖上插入一根细长的管子,从楼房的阳台上向细管子里灌水。结果只用了几杯水,就把桶压裂了,桶里的水就从裂缝中流了出来,这就是历史上有名的帕斯卡桶裂实验。原来由于细管子的底面积较小,几杯水灌进去,其深度h很大,造成压强也很大。帕斯卡裂桶实验说明:在同种液体中,液体深度越深,液体压强越大。









1654年5月8日,当时的马德堡市长奥托·冯·格里克为了证明大气压强存在,在今天德国雷根斯堡市郊进行了一项科学实验,目的是为了证明真空的存在。

格里克制造了两个直径约50厘米(20英寸)的铜质空心半球用于实验,半球中间有一层浸满了油的皮革,用以让两个半球能完全密合。其中一个半球上带有连接管,用以连接真空泵,有阀门可将其关闭。当两个半球间的空气被抽出后,两个半球便会受周围的大气挤压而紧合在一起。

然后,格里克将16匹马分为两组,向相反的方向拉两个半球。这16匹马拼尽全力把两个半球最后拉开的时候,发出了很大的响声,像放炮一样。当时围观的市民非常吃惊,而格里克则利用这一机会,告诉市民这是“空气的力量”。如果把铜半球上的阀门拧开,空气经阀门流进球里,用手一拉球就开了。









大约在1641年,一位著名的数学家、天文学家贝尔提曾用一根10米多长的铅管做成了一个真空实验。

1644年,意大利科学家托里拆利受到了这个实验的启发,想到用较大密度的海水、蜂蜜、水银等做实验。他选用的水银实验,取得了最成功的结果。他将一根长度为1米的玻璃管灌满水银,然后用手指顶住管口,将其倒插进装有水银的水银槽里,放开手指后,可见管内部顶上的水银已下落,留出空间来了,而下面的部分则仍充满水银。为了进一步证明管中水银面上部确实是真空,托里拆利又改进了实验。他在水银槽中将其水银面以上直到缸口注满清水,然后把玻璃管缓缓地向上提起,当玻璃管管口提高到水银和水的界面以上时,管中的水银便很快地泻出来了,同时水猛然向上窜进管中,直至管顶。

由此可见,原先管内水银柱以上部分确实是空无所有的空间。之前水银柱和现在的水柱都不是被什么真空力所吸引住的,而是被管外水银面上的空气重量所产生的压力托住的。
托里拆利实验得出:大气压大小相当于760mmHg柱产生的压强,约为100000Pa,并把这个数值定为标准大气压。









阿基米德(公元前287年—公元前212年),伟大的古希腊哲学家、百科式科学家、数学家、物理学家、力学家,静态力学和流体静力学的奠基人,并且享有“力学之父”的美称,阿基米德和高斯、牛顿并列为世界三大数学家。

阿基米德曾说过:“给我一个支点,我就能撬起整个地球。”杠杆原理亦称“杠杆平衡条件”:要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等。

即:动力×动力臂=阻力×阻力臂。

用公式可表达为:F1L1=F2L2
(F1表示动力,L1表示动力臂,F2表示阻力,L2表示阻力臂)
阿基米德证明物体在液体中所受浮力等于它所排开液体的重量,这一结果后被称为阿基米德原理。









乔治·西蒙·欧姆(Georg Simon Ohm,1787年3月16日1854年7月6日),德国物理学家欧姆发现了电阻中电流与电压的正比关系,即著名的欧姆定律。

他还证明了导体的电阻与其长度成正比,与其横截面积和传导系数成反比;以及在稳定电流的情况下,电荷不仅在导体的表面上,而且在导体的整个截面上运动。

电阻的国际单位制基本单位“欧姆”就是以他的名字命名的。

欧姆的名字也被用于其他物理及相关技术内容中,比如“欧姆接触”,“欧姆杀菌”,“欧姆表”等。









英国科学家焦耳于1841年发现了电能和热能的转化规律,称为焦耳定律。焦耳定律的具体内容是:电流通过导体所产生的热量与电流的平方成正比,与导体的电阻成正比,与通电时间成正比。

焦耳定律的数学公式是Q=I2Rt,其中Q表示热量,单位是焦耳;I表示电流,单位是安培;R表示电阻,单位是欧姆;t表示时间,单位是秒。焦耳定律是一个实验定律,它可以对任何导体来适用,范围很广,所有的电路都能使用。

电流通过导体时会产生热量,这叫做电流的热效应,而电热器是利用电流的热效应来加热的设备,电炉、电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤炉等都是常见电热器。电热器的主要组成部分是电流的热效应电流的热效应发热体,发热体是由电阻率大,熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成。









1820年法国物理学家安培(A.M.Ampere)发现了电流间的相互作用力,并提出了著名的安培定律。
奥斯特发现电流磁效应的实验,引起了安培注意,使他长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条受到极大震动,他全部精力集中研究,两周后就提出了磁针转动方向和电流方向的关系及从右手定则的报告,以后这个定则被命名为安培定则。
此后,为纪念他而命名电流的单位为安培。









英国发明家,第一次工业革命的重要代表人物。

1776年制造出第一台有实用价值的蒸汽机。以后又经过一系列重大改进,使之成为“万能的原动机”,在工业上得到广泛应用。他开辟了人类利用能源新时代,使人类进入“蒸汽时代”。后人为了纪念这位伟大的发明家,把功率的单位定为“瓦特”(简称“瓦”,符号W)。









1820年4月丹麦物理学家奥斯特发现的电流磁效应,这是科学史上的重大发现,它立即引起了那些懂得它的重要性和价值的人们的注意。

在这一重大发现之后,一系列的新发现接连出现。两个月后安培发现了电流间的相互作用,阿拉果制成了第一个电磁铁,施魏格发明电流计等。安培曾写道:“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。”

奥斯特的发现揭示了电与磁的联系,打开了电磁学领域的一扇大门,使人类对磁与电现象的进入了一个新的发展时期。









1831年,法拉第开始一连串重大的实验,并发现了电磁感应定律。

这个重要的发现来自于,当他将两条独立的电线环绕在一个大铁环上,固定在椅子上,并在其中一条导线通以电流时,另外一条导线竟也产生电流。他因此进行了另外一项实验,并发现若移动一块磁铁通过导线线圈,则线圈中将有电流产生。同样的现象也发生在移动线圈通过静止的磁铁上方时。
电磁感应定律的发现,导致了发电机、电动机和变压器的相继问世,使电能的大规模生产、传输和利用成为现实,人类社会进入了电气化时代。






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