1、第1节 物理学史（动力学）探究：重物与轻物谁下落得快？亚里士多德观察生活现象，总结：重物比轻物下落快。伽利略通过逻辑推理发现亚里士多德落体认识的矛盾，分析得出落体运动只有一种可能性：重物与轻物下落的一样快。有传说认为伽利略做了比萨斜塔双球实验证实这一结论。但实际上伽利略是用冲淡“重力”的斜面实验来说明了这一结论，并研究了自由落体运动的规律：，这也是匀变速直线运动规律的研究过程。伽利略最早引入了理想实验和科学方法，在研究落体运动时创建了平均速度、瞬时速度、加速度概念。探究：力和运动有什么关系？亚里士多德根据生活经验，总结：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力作用在物体上，物体就要静止在某个
2、地方。伽利略伽利略认为，水平面滚动的小球最后停下来这是摩擦力的结果，如果没有摩擦，小球将永远运动下去。并设计了理想斜面实验阐明了自己的观点（1636年两门新科学的对话）。笛卡尔笛卡尔认为，如果运动的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来方向。牛顿第一次真正提出“力”、“惯性”的概念，并据此提出了动力学的三条运动定律：牛顿第一定律、牛顿第二定律、牛顿第三定律（1687年自然哲学的数学原理）。胡克胡克对弹簧弹力发现，弹簧弹力和弹簧伸长（压缩）的长度的关系，即胡克定律。探究：天体运动是怎么样的？亚里士多德等提出“地心说”托勒密“地心说”集大成者，建立起了
3、完善的本轮和均轮宇宙模型。哥白尼提出日心说（1543年天体运行论），把宇宙中心从地球转移到了太阳。伽利略伽利略1608年制成世界上第一个小天文望远镜，1609年利用天文望远镜，观察到绕土星运行的卫星。关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话第谷天才观测家，其对星象观测精确严密性是当时所处时代的顶峰，编撰的星表数据已经接近人类肉眼的极限。为开普勒学说的提出打下坚实基础。开普勒根据第谷观测的天文数据，总结了行星运动的三大定律（即开普勒定律）。胡克最接近万有引力定律的人，最先提出引力反比与距离平方的猜想（无数学基础），并将此猜想写信给牛顿来讨论。牛顿对“是什么原因使行星绕太阳运动”进行了准确地解释，是太
4、阳对行星的引力，并将其推广到万物间，提出了万有引力定律。亚当斯、勒维耶、伽勒海王星的发现。亚当斯、勒维耶根据万有引力定律计算出了新的未知行星（海王星）的轨道。伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了海王星。哈雷依据万有引力定律，预言了哈雷彗星的回归时间。后人发现哈雷彗星按时回归。卡文迪许1798年，巧妙利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量的值。第2节 物理学史（电磁学）探究：电荷是什么？王充论衡写出了“顿牟掇芥”，即玳瑁的壳可吸引轻小物体的现象。富兰克林命名了正、负两种电荷，并提出了电荷守恒定律。进行了风筝实验捕捉雷电，发现了雷电中电的性质与摩擦起电的电的性质本质相同。最早认识到尖端放电的重要性，并发
5、明了避雷针。库仑通过扭秤实验，得出电荷间的相互作用规律，即库仑定律。法拉第提出场的概念（电场、磁场），并创造了描绘场的直观图像（电场线、磁场线）。发现了电磁感应现象（法拉第电磁感应定律不是他得出的），发明了世界上第一台发电机。密立根根据密立根油滴实验，测定很小带电油滴所带电荷量（间接得出电子的电荷量）。实验发现：带电油滴所带的电量虽不相同，但都是某个最小电荷量的整数倍。这个最小值即是元电荷，也即是一个电子的电荷量。格里凯发明了能产生大量电荷的摩擦起电机。克莱斯特发明第一个储存电荷的莱顿瓶，是电容器的前身。探究：直流电的规律？伏特伏特发明了伏特电池（一称为“伏打电池”），这是世界上最早的直流电源
6、。欧姆欧姆通过实验研究总结了欧姆定律。焦耳焦耳、楞次先后独立发现了电流的热效应规律，即焦耳定律。探究：磁是什么？王充论衡中对“司南”这一磁性定向器的描述。富兰克林发现莱顿瓶放电能使缝衣针磁化。奥斯特奥斯特发现，在通电直导线周围发现小磁针转动，发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。安培安培提出判断电流磁场方向的方法，即右手螺旋定则，即安培定则。安培根据通电螺线管和条形磁铁磁场的相似性，提出了分子电流假说。安培发现磁场对通电导线有力的作用，即安培力，并提出了左手定则判断磁场对电流的作用力方向。洛伦兹洛伦兹认为安培力是带电粒子所受磁场力的宏观表现，提出了洛伦兹力公式。劳伦斯劳伦斯发明了回旋加速
7、器，并能在实验室中产生大量高速（高能）粒子。阿斯顿阿斯顿（汤姆孙的学生）发明了质谱仪，证实了同位素的存在。探究：磁会生电吗？如何生电？奥斯特奥斯特发现，在通电直导线周围发现小磁针转动，发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系。法拉第发现了电磁感应现象，发明了世界上第一台发电机。楞次楞次在分析许多实验事实后发现了判断感应电流的方法，即楞次定律。纽曼韦伯纽曼和韦伯在法拉第工作的基础上，对理论和实验资料的严格分析后，指出了闭合电路中感应电动势大小的规律。后人称之为法拉第电磁感应定律。亨利亨利发现了自感现象，日光灯原理、双绕线法制精密电阻为其正、逆应用。特斯拉发明了交流电，并创造出世界上第一台交流电
8、发电机。麦克斯韦建立了完善的电磁场统一理论，预言了电磁波的存在。赫兹用实验验证了电磁波的存在，并指出光是一种电磁波。第3节 物理学史（光学）探究：光的本质是什么？是一种物质微粒？（几何光学）墨翟墨翟及其弟子的作品墨经中记载了光的直线传播、影的形成、光的反射、平面镜和球面镜成像等现象，为世界上最早的光学著作。斐索斐索首先测定了光速。迈克尔逊迈克尔逊（一译为迈克耳逊）采用了旋转棱镜法比较精确地测得光速的值。斯涅尔斯涅尔（数学家，不是“泊松亮斑”中的菲涅尔）发现了入射角和折射角之间的关系，即折射定律。牛顿牛顿首次用三棱镜观察到光的色散现象。将粒子和力学引入光学中，提出光的微粒说，完整地解释了几何光学
9、问题。探究：光的本质是什么？是一种波？机械波？电磁波？（波动光学）惠更斯惠更斯主张光的波动说，认为光是一种机械波，并能解释光的反射、折射和衍射。惠更斯在伽利略的单摆的等时性原理的基础上，正式确定了单摆的周期公式。托马斯杨托马斯杨进行了光的双缝干涉实验，成功观察到了光的干涉现象。菲涅尔菲涅尔以严密的计算，圆满解释了光的偏振现象。泊松泊松（波动说反对者）根据菲涅尔的波动理论计算出了圆板衍射后光屏中心必定出现一个“亮斑”的奇怪现象，借此欲反驳波动说，后被阿拉果观察到此“亮斑”，时人戏称为泊松亮斑。阿拉果阿拉果通过实验观察到光的圆板衍射现象即泊松亮斑。麦克斯韦麦克斯韦根据电磁统一理论，预言了电磁波的存
10、在，指出了光是一种电磁波。后被赫兹证实。赫兹赫兹用实验证明了电磁波的存在，测得了电磁波传播速度等于光速，证实了光是一种电磁波。赫兹发现了光电效应。伦琴伦琴发现了X射线（又称为伦琴射线），并用该射线照了他夫人的手获得了世界上第一张X光照片。探究：光真的只是一种电磁波吗？普朗克在解释黑体辐射时，提出了“能量量子化”假说，指出能量不是连续的。爱因斯坦在对光电效应现象的解释中提出了“光子说”，发现了光电效应方程，指出了光具有能量，具有粒子性。康普顿发现了康普顿效应现象，指出了光不仅具有能量，还具有动量，具有粒子性。光具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。大量的光子往往表现为波动性，少数或单个光
11、子往往表现为粒子性，光是一种概率波。德布罗意将光的波粒二象性推广到实物粒子，提出了物质波（即德布罗意波）。劳厄提议用晶体中排列规则的物质微粒作为衍射光栅，来检验伦琴射线的波动性。戴维孙汤姆孙戴维孙和G.P.汤姆孙（电子发现者J.J.汤姆孙的儿子）分别利用晶体做电子束的衍射实验，得到了电子的衍射图像，证实了电子（实物粒子）的波动性。第4节 物理学史（微观物理）探究：光真的只是一种电磁波吗？从黑体辐射开始普朗克在解释黑体辐射时，提出了“能量量子化”假说，指出能量不是连续的。爱因斯坦在对光电效应现象的解释中提出了“光子说”，发现了光电效应方程，指出了光具有能量，具有粒子性。康普顿发现了康普顿效应现象
12、，指出了光不仅具有能量，还具有动量，具有粒子性。光具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。大量的光子往往表现为波动性，少数或单个光子往往表现为粒子性，光是一种概率波。德布罗意将光的波粒二象性推广到实物粒子，提出了物质波（即德布罗意波）。劳厄提议用晶体中排列规则的物质微粒作为衍射光栅，来检验伦琴射线的波动性。戴维孙汤姆孙戴维孙和G.P.汤姆孙（电子发现者J.J.汤姆孙的儿子）分别利用晶体做电子束的衍射实验，得到了电子的衍射图像，证实了电子（实物粒子）的波动性。探究：原子可分吗？普吕克尔普吕克尔发现玻璃壁上淡淡的荧光和管中物体在玻璃壁上的影。戈德斯坦戈德斯坦解释了荧光的产生，并命名了“阴极射
13、线”。汤姆孙认为阴极射线是带电粒子流，根据气体放电管实验发现了电子，并指出了电子是原子的组成部分，原子是有结构的。并提出了原子结构的“西瓜”模型。密立根通过“油滴实验”测出了电子电荷的精确值，并发现了电荷的量子化，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。卢瑟福卢瑟福通过粒子散射实验，发现了原子核，并提出了原子的核式结构模型。卢瑟福后用镭放射出的例子轰击氮核，发现了质子，第一次实现了核反应的人工转变，并预言了中子的存在。巴尔末对氢原子光谱中四条可见光去的谱线分析，提出了巴尔末公式。玻尔第一次将量子理论引入原子领域，提出了玻尔的定态轨道跃迁原子模型，又称玻尔理论。弗兰克赫兹通过实验证明了玻尔理论中原子
14、“能量量子化”的假设。探究：原子核可分吗？贝克勒尔贝克勒尔（又称贝可勒尔）发现了天然放射现象，证明原子核内部有复杂结构。这是一个“新的起点”。玛丽居里夫妇玛丽居里夫妇对放射性元素铀的研究中发现了放射性更强的钋和镭。约里奥居里夫妇约里奥居里夫妇（玛丽居里的女儿和她的丈夫）用粒子轰击铝箔时发现了放射性同位素。卢瑟福卢瑟福用镭放射出的例子轰击氮核，发现了质子，第一次实现了核反应的人工转变，并预言了中子的存在。发现了原子核，提出了原子核式结构模型。查德威克查德威克（卢瑟福的学生）通过实验发现了中子的存在。探究：核能如何利用？爱因斯坦指出了物体能量与它的质量的关系，提出了质能方程。哈恩等哈恩、斯特拉斯曼
15、在用中子轰击铀核的实验中，发现了铀核裂变现象。弗里施等把哈恩、斯特拉斯曼两人的核反应实验，命名为“核裂变”。费米主持建立了世界上第一个称为“核反应堆”的装置，首次通过可控的链式反应实现了核能的释放。第5节 物理学史（热学）探究：分子在永不停息的无规则运动？布朗观察并研究了布朗运动现象，间接证明了液体分子的无规则运动。探究：气体的温度、体积、压强等状态变化规律？玻意尔玻意尔（一译玻意耳）和马略特各自实验发现了一定质量气体等温变化规律，即玻意耳定律。盖-吕萨克盖-吕萨克通过实验发现了一定质量气体等压变化规律，即盖-吕萨克定律。查理查理分析实验事实后发现，一定质量气体等容变化规律，即查理定律。克拉伯
16、龙格拉伯龙最先把图解法引入热力学中，在玻意耳定律、盖-吕萨克定律和查理定律的基础上导出了理想气体状态方程。探究：热是什么？牛顿等人根据摩擦生热现象，产生了“热是粒子运动的表现”这一朴素观念。伦德福伦德福（又名本杰明汤普森）通过炮筒镗孔生热定性实验，反驳了热质说，表明了热的本质是运动。戴维戴维通过实验，否定了热质说。焦耳焦耳通过热功当量实验，证明了热动说。探究：不同运动形式与能量的探索？伦德福伦德福（又名本杰明汤普森）通过炮筒镗孔生热定性实验，反驳了热质说，表明了热的本质是运动。奥斯特奥斯特发现电流的磁效应。塞贝克塞贝克发现温差电现象。法拉第发现电磁感应现象。楞次楞次提出了判断感应电流方向的方法
17、楞次定律。盖斯化学反应放出的热量与反应步骤无关。焦耳焦耳发现了电流的热效应，并提出焦耳定律。焦耳通过热功当量实验，发现了做功和传热的关系，为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础。迈尔迈尔第一次表述了能量守恒定律。亥姆霍兹亥姆霍兹从永动机不可能制成这一事实出发，在理论上概括并总结了能量守恒定律。爱因斯坦爱因斯坦光电效应方程蕴含了能量守恒。泡利泡利根据能量守恒定律，预言了中微子的存在。该预言后来被证实。探究：自然界中的热过程有无方向？克劳修斯克劳修斯提出了热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。首次提出熵的概念，并将热力学第二定律表述为熵增加原理。与麦克斯韦、玻尔兹曼并称为分子运动论的奠基人。开尔文开尔文（又名威廉汤姆森）提出了热力学第二定律的开尔文表述。发明了热力学温标，提出了绝对零度不可能达到，即热力学第三定律。曾说出了“19世纪两朵乌云”的名句。
