高三物理物理学史及公式总结.doc

物理学史I.必考部分：（必修1、必修2、选修3-1、3-2）一、力学：11638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）。21654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。31687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）。(西安杨舟教育西安最好的课外辅导机构)417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）61638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。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。817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。101846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。121957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。1320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。二、电磁学：131785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。141752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。151837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。161913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。171826年德国物理学家欧姆（17871854）通过实验得出欧姆定律。181911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。1919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。201820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。21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。22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（洛伦兹力）的观点。23英国物理学家汤姆孙发现电子，并指出：阴极射线是高速运动的电子流。24汤姆孙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。251932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。261831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。271834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。281835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。选考部分：（选修3-3、3-4、3-5）三、热学（3-3选考）：291827年，英国植物学家布朗发现悬浮在水中的花粉微粒不停地做无规则运动的现象布朗运动。3019世纪中叶，由德国医生迈尔 。英国物理学家焦尔。德国学者亥姆霍兹最后确定能量守恒定律。311850年，克劳修斯提出热力学第二定律的定性表述：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，称为克劳修斯表述。次年开尔文提出另一种表述：不可能从单一热源取热，使之完全变为有用的功而不产生其他影响，称为开尔文表述。321848年，开尔文提出热力学温标，指出绝对零度（ -273.15）是温度的下限。热力学温标与摄氏温度转换关系为T=t+273.15 K。热力学第三定律：热力学零度不可达到。四、波动学、光学、相对论（3-4选考）：3317世纪，荷兰物理学家惠更斯确定了单摆周期公式。周期是2s的单摆叫秒摆。341690年，荷兰物理学家惠更斯提出了机械波的波动现象规律-惠更斯原理。35奥地利物理学家多普勒（18031853）首先发现由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象多普勒效应(相互接近，f增大。相互远离，f减少)。361864年，英国物理学家麦克斯韦发表电磁场的动力学理论的论文，提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波，为光的电磁理论奠定了基础。电磁波是一种横波。371887年，德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测定了电磁波的传播速度等于光速。381894年，意大利马可尼和俄国波波夫分别发明了无线电报，揭开无线电通信的新篇章。391800年，英国物理学家赫歇耳发现红外线。1801年，德国物理学家里特发现紫外线。1895年，德国物理学家伦琴发现x射线（伦琴射线），并为他夫人的手拍下世界上第一张x射线的人体照片。401621年，荷兰数学家斯涅耳找到了入射角与折射角之间的规律折射定律。411801年，英国物理学家托马斯杨成功地观察到了光的干涉现象。421818年，法国科学家菲涅尔和泊松计算并实验观察到光的圆板衍射泊松亮斑。431864年，英国物理学家麦克斯韦预言了电磁波的存在，并指出光是一种电磁波。1887年，赫兹用实验证实了电磁波的存在，光是一种电磁波。441905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，有两条基本原理：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。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。45爱因斯坦还提出了相对论中的一个重要结论质能方程式E=mc2。46公元前 468前376，我国的墨翟及其弟子在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。471849年法国物理学家斐索首先在地面上测出了光速，以后又有许多科学家采用了更精密的方法测定光速，如美国物理学家迈克尔逊的旋转棱镜法。（注意其测量方法）48关于光的本质：17世纪明确地形成了两种学说：一种是牛顿主张的微粒说，认为光是光源发出的一种物质微粒。另一种是荷兰物理学家惠更斯提出的波动说，认为光是在空间传播的某种波。这两种学说都不能解释当时观察到的全部光现象。49物理学晴朗天空上的两朵乌云：迈克逊莫雷实验一相对论（高速运动世界）；热辐射实验一一量子论（微观世界）。5019世纪和20世纪之交，物理学的三大发现：x射线的发现，电子的发现，放射性 同位素的发现。511905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，有两条基本原理：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。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。521900年，德国物理学家普朗克解释物体热辐射规律提出能量子假说：物质发射或吸收能量时，能量不是连续的，而是一份一份的，每一份就是一个最小的能量单位，即能量子。53激光-被誉为20世纪的“世纪之光”。五、动量、波粒二象性、原子物理（3-5选考）：541900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。551922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）。561913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。571924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。581927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。591858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）。601906年，英国物理学家汤姆生发现电子，获得诺贝尔物理学奖。611913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。621897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。6319091911年，英国物理学家卢瑟福和助手们进行了粒子散射实验，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10m15m。1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，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。641885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。651913年，丹麦物理学家波尔最先得出氢原子能级表达式。661896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（、），三种射线（、），其中 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。671896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）。681919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，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。691932年，卢瑟福学生查德威克于在粒子轰击铍核时发现中子，获得诺贝尔物理奖。701934年，约里奥居里夫妇用粒子轰击铝箔时，发现了正电子和人工放射性同位素。711939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。721942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、中子减速剂、水泥防护层、热交换器等组成）。731952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。741932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。物理公式一、力学1、胡克定律：F = kx (x为伸长量或压缩量，k为劲度系数，只与弹簧的长度、粗细和材料有关) 2、重力： G = mg (g随高度、纬度、地质结构而变化，g极g赤，g低纬g高纬)3、求F1、F2的合力的公式： 两个分力垂直时： 注意：(1) 力的合成和分解都均遵从平行四边行定则。分解时喜欢正交分解。 (2) 两个力的合力范围： F1F2 F F1 +F2(3) 合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。4、物体平衡条件： F合=0 或 Fx合=0 Fy合=0推论：三个共点力作用于物体而平衡，任意一个力与剩余二个力的合力一定等值反向。解三个共点力平衡的方法： 合成法,分解法，正交分解法，三角形法，相似三角形法 5、摩擦力的公式： (1 ) 滑动摩擦力： f = mN （动的时候用，或时最大的静摩擦力） 说明：N为接触面间的弹力（压力），可以大于G；也可以等于G；也可以小于G。 m为动摩擦因数，只与接触面材料和粗糙程度有关，与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N无关。 (2 ) 静摩擦力： 由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解，与正压力无关。 大小范围： 0 f静 fm (fm为最大静摩擦力) 6、 万有引力： 1）公式：F=G （适用条件：只适用于质点间的相互作用） G为万有引力恒量：G = 6.6710-11 Nm2 / kg22）在天文上的应用：（M：天体质量；R：天体半径；g：天体表面重力加速度；r表示卫星或行星的轨道半径，h表示离地面或天体表面的高度）a 、万有引力=向心力 F万=F向 天体的卫星 即 c、第一宇宙速度：第一宇宙速度在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度。也是人造卫星的最小发射速度。 7、 牛顿第二定律： 8、匀变速直线运动：基本规律：Vt = V0 + a t S = vo t +a t2 几个重要推论： （1） （2）A B段中间时刻的即时速度：（3）AB段位移中点的即时速度： 匀速：vt/2 =vs/2 ，匀加速或匀减速直线运动：vt/2 P=IU（三）磁场1、磁场的强弱用磁感应强度B 来表示： （条件：BL）单位：T 2、电流周围的磁场的磁感应强度的方向由安培（右手）定则决定。（1）直线电流的磁场（2）通电螺线管、环形电流的磁场3、磁场力安培力：磁场对电流的作用力。 公式：F= BIL（BI）（B/I是，F=0） 方向：左手定则 4、磁通量 =BS有效（垂直于磁场方向的投影是有效面积） 或=BS sin (是B与S的夹角) =2-1= BS= BS (磁通量是标量，但有正负) （四）电磁感应 1直导线切割磁力线产生的电动势 （三者相互垂直）求瞬时或平均 （经常和I = ， F安= BIL 相结合运用） 2法拉第电磁感应定律 = 求平均 3直杆平动垂直切割磁场时的安培力 （安培力做的功转化为电能） *6自感电动势 三、光学（一）几何光学1、概念：光源、光线、光束、光速、实像、虚像、本影、半影。2、规律：（1）光的直线传播规律：光在同一均匀介质中是沿直线传播的。（2）光的独立传播规律：光在传播时，虽屡屡相交，但互不干扰，保持各自的规律传播。（3）光在两种介质交界面上的传播规律光的反射定律：反射光线、入射光线和法线共面；反射光线和入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。 光的析射定律：a、折射光线、入射光线和法线共面；入射光线和折射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦跟折射角的正弦之比是常数。即 b、介质的折射率n：光由真空（或空气）射入某中介质时，有，只决定于介质的性质，叫介质的折射率。 c、设光在介质中的速度为 v，则： 可见，任何介质的折射率大于1。 d、两种介质比较，折射率大的叫光密介质，折射率小的叫光疏介质。 全反射：a、光由光密介质射向光疏介质的交界面时，入射光线全部反射回光密介质中的现象。b、发生全反射的条件：光从光密介质射向光疏介质；入射角等于临界角。临界角C 光路可逆原理：光线逆着反射光线或折射光线方向入射，将沿着原来的入射光线方向反射或折射。归纳: 折射率=5、常见的光学器件：（1）平面镜 （2）棱镜 （3）平行透明板光的干涉 双缝干涉条纹宽度 (波长越长，条纹间隔越大) 应用：薄膜干涉由薄膜前后表面反射的两列光波叠加而成，劈形薄膜干涉可产生平行相间干涉条纹，检查平面，测量厚度，光学镜头上的镀膜。光的衍射单缝（或圆孔）衍射。 泊松亮斑(波长越长，衍射越明显)常见非常有用的经验结论：1、物体沿倾角为的斜面匀速下滑-=tan；2、物体沿光滑斜面滑下a=gsin物体沿粗糙斜面滑下a=gsin-gcos3、两物体沿同一直线运动，在速度相等时，距离有最大或最小；4、物体沿直线运动，速度最大的条件是：a=0或合力为零。5、两个共同运动的物体刚好脱离时，两物体间的弹力为=0，加速度相等。6、两个物体相对静止，它们具有相同的速度；7、水平传送带以恒定速度运行，小物体无初速度放上，达到共同速度过程中，摩擦生热等于小物体的动能。*8、一定质量的理想气体,内能大小看温度,做功情况看体积,吸热、放热综合以上两项用能量守恒定律分析。9、电容器接在电源上，电压不变；断开电源时，电容器上电量不变；改变两板距离E不变。10、磁场中的衰变：外切圆是衰变，内切圆是衰变，是大圆。11、直导体杆垂直切割磁感线，所受安培力F=B2L2V/R。12、电磁感应中感生电流通过线圈导线横截面积的电量：Q=N/R。13、解题的优选原则：满足守恒则选用守恒定律；与加速度有关的则选用牛顿第二定律F=ma；与时间直接相关则用动量定理；与对地位移相关则用动能定理；与相对位移相关(如摩擦生热)则用能量守恒。