搜索
一、简述伽利略对天文学和力学的贡献，分析伽利略的科学研究方法；为什么说伽利略使物理学的发展走上了科学的道路？（1)天文学：利用望远镜观测天体取得大量成果，发现月球表面凹凸不平，木星有4个卫星，太阳黑子和太阳的自转，金星、木星的盈亏现象，银河由无数恒星组成等，用实验证实了地心说。（2）力学：《关于力学和局部运动两门新科学的谈话和数学证明》一书中的相对性原理、对运动的定量描述、自由落体定律、惯性定律、抛物体运动与运动叠加原理、关于摆的研究，奠定了经典力学中运动学与动力学的基础。（3）观察现象-发现（问题）-提出（假象或假设）-运用逻辑包括数学（计算）-通过（实验）对推论进行（验证）-对（结论）进行修正和推广。（4）伽利略开科学实验之先河，在他之前，人们不是通过做实验来研究问题，而是进行辩论来争论问题，伽利略把实验、物理思维和数学思维结合在一起，既注重逻辑推理，又依靠实际观察和实验检验，构成了一套完整的科学研究方法程序。二、简述经典力学的发展过程。要求从伽利略对力学的贡献以及创立的科学方法开始，历经多位科学家的工作，特别是万有引力定律，直至牛顿出版《自然哲学的数学原理》结束。最后总结归纳牛顿对经典力学所作的贡献。1582年前后，伽利略经过长久的实验观察和数学推算，得到了摆的等时性定律。1585年伽利略根据杠杆原理和浮力原理写出了《天文》、《论重力》，第一次揭示了重力和重心的实质并给粗准确的数学表达式。1589-1591年，伽利略对落体运动作了细致的观察，从实验和理论上否定了亚里士多德的落体运动法则，确立了正确的自由落体定律。1644年，笛卡尔在《哲学原理》中以第一和第二自然定律的形式比较完整地第一次表述了惯性定律。1669年，惠更斯提出解决碰撞问题的一个法则-“活力”守恒原理，成为能量守恒的先驱。1673年前后，惠更斯、哈雷胡克根据开普勒第三定律推算出平方反比定律。1678年，胡克发现胡克定律。1687年牛顿发表《自然哲学的数学原理》，定义了力、质量、动量、惯性等概念，从数学上推导了运动三大定律，并通过推论的形式得出动量守恒定律、质心运动定理、相对性原理等，最后导出万有引力定律，统一了地球和天体诸力。三、分析托马斯·杨的双缝干涉实验的设计思想和实验结果的意义，结合惠更斯、菲涅耳的贡献，简述光的波动学说的兴起过程。（1）将平行光通过两个相距很近的针孔，针孔作为新光源，从那里发出了球面光波，照射到屏幕上，光的暗影对称地向两侧散开，这两部分光叠加后，屏幕上正对两小孔连线的中心处最明亮，两侧部分，光从两个小孔到达各点有一定的路程差，若路程差是光波波长的1倍、2倍、3倍，则屏幕上的这些地方为亮区，并且相邻的亮区距离相等。另一方面，介于亮区中间的暗区，则对应于路程差为光波波长的1/2倍、3/2倍、5/2倍的地方。标志着光学进入了一个崭新的时期-弹性以太光学时期，波动学说的成功，被爱因斯坦称为“在牛顿物理学中打开了一道缺口”。（2）惠更斯首先发现了双折射和光的偏振现象，提出了光的波动说和惠更斯原理，19世纪，由于托马斯·杨和菲涅耳等科学家的工作才使光的波动说得到复兴，托马斯·杨在光学的研究中，反对微粒说，进一步发展了惠更斯的波动说，并建立了波动光学的基本理论，菲涅耳将杨氏的干涉原理和惠更斯的原理结合起来，以数学理论来阐述波动理论，建立了波动传播的一般理论基础，从而建立了经典波动光学。四、1、谁最早、什么时间、采用什么方法进行测光速的实验？2、谁最早采用天文学方法测光速？怎样测？简述其方法；3、谁最早在地面设计了什么实验测光速？（1）伽利略，方法是让两个人分别站在相距一英里的两座山上，每人拿一个灯，第一个人先举起灯，当第二个人看到第一个人的灯时立即举起自己的灯，从第一个人举起灯到他看到第二个人的灯的时间间隔就是光传播两英里的时间。（2）1676年丹麦天文学家罗默第一个采用天文学方法测量光速，利用木卫食周期变化，推断光的速度是有限的。惠更斯根据他提出的数据和地球的半径第一次计算出了光的传播速度。（3）天文学方法使光速测量成为可能，但是存在一定的误差。（4）1849年，法国人菲索第一次在地面上设计转齿轮装置测定光速。光源发出的光被毛玻璃片(也能透过光线)反射后,穿过齿轮A的齿隙(如图中P),然后经过相当长的距离AB,从B处的平面镜M循原路反射回来,仍然通过齿隙P而被观察到.若齿轮以某一转速转动时,从P穿出的光线恰被齿1挡住,从Q穿过的光线返回时恰被齿2挡住,这时观察者便看不见光线。五、从英国物理学家吉伯对磁学的研究开始，直至法拉第、麦克斯韦，简述电磁学科的发展过程。要求点明具有里程碑意义的时间、人物和事件。1600年吉伯发明了磁工具、发现地球是磁铁；1746年，富兰克林通过研究雷电现象，发现了尖端放电，发明了避雷针；1785年库伦发现了库仑定律；1800年伽伐尼猜测神经电流，伏打发明了伏打电池；1820年奥斯特发现电流的磁效应，安培发现磁生电；1831年法拉第做出第一台直流发电机；1865年麦克斯韦建立电磁场理论；1888年，赫兹发现电磁波。六、电流磁效应是怎样被发现的？为什么其他科学家所作的相关实验未能发现电流磁效应，错误在哪里？电流磁效应的发现对科学的发展有什么重要意义？（1）在奥斯特的一次演讲中，把导线和磁针平行放置，当把磁针移到导线下方时就发现电流磁效应。（2）吉伯正确区分了电和磁，并把它们视为截然无关的两种现象，在这个论断的影响下，200多年里电和磁的分立性成为物理学家们的普遍认识。（3）电流磁效应的发现编写了电学史上的新篇章，引导出电学一系列的新发现，使电磁学的发展得到飞跃。七、简述天然放射性研究的发展过程，从贝克勒尔到居里夫人以及卢瑟福，指出这三位科学家对放射性研究的贡献以及他们工作之间的联系；放射性研究对物理学发展有什么意义？贝克勒尔通过对各种铀盐的观测，得出“铀是一种能发射出射线的元素”。玛利亚和皮埃尔·居里经常在一起研究放射性物质，以沥青油矿石为主，因为这种矿石的总放射性比其他含有铀的放射性要强。1898年，居里夫妇提出一个逻辑的推断：沥青油矿石中必定含有某种未知的放射成分，其放射性远远大于铀的放射性。他们最终成果分离出氯化镭并发现两种新化学元素：po和Ra。卢瑟福1899年发现了放谁选哪个辐射中的两种成分，并命名为a射线和b射线，接着又发现了新的放射性元素釷。1902年在加拿大工作期间，他与英国化学家索迪一道，通过对铀的放射性研究，提出了原子自然蜕变的理论：放射性现象是原子自行蜕变的过程。在蜕变过程中，一种元素的原子可以转变成另一种元素的原子，同时放射出a粒子和b粒子。这种理论冲破了原子不可再分的理论，揭开了物理学史上新的一页。八、简述阴极射线研究的发展过程，重点分析英国物理学家JJ汤姆逊发现电子的过程以及对物理学发展的意义。阴极射线是在1858年利用低压气体放电管研究气体放电时发现的。JJ汤姆利用电场使阴极射线偏转，在过去是用磁场使它偏转。终于证实电子为带负电的粒子。接着又测定电子的质量，约为氢原子核的二千分之一，在当时是被视为最小的粒子。1899年明确提出发现“电子”。这一发现为物质结构研究奠定了基础。九、简述2009年诺贝尔物理学奖的两个获奖项目，分别分析这两个获奖项目对科学的发展、对社会的进步、对改善人类生活条件的重大意义。谈谈你对诺贝尔物理学奖的认识。十、2014年诺贝尔物理学奖的获奖项目是什么？列举获奖者的名字和国籍；分析该获奖项目对促进科学发展、改善人类生活环境的价值。谈谈你对诺贝尔物理学奖的认识。