《物理学史》教学大纲

本人精心整理的文档,文档来自网络本人仅收藏整理如有错误还请自己查证！《物理学史》教学大纲课程编号：40913192091320英文课程名：Physicshistory总学时：30-33学时学分：2学分课程类别：专业选修课适用专业：物理学教育应用物理学先修课程：普通物理现代物理一、课程性质与目的、要求物理学是一门研究物质运动最基本、最普遍规律的学科是科学的世界观和方法论的基础物理学史是研究物理学辨证发展规律及其科学方法论的一门学科是物理学和自然科学、人文科学、社会科学、思维科学交叉渗透的综合学科集中体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程概括和探求物理学发展的历史和基本规律不仅与探索物理世界运动变化规律的物理学相联系而且也与探索人类社会的生产、经济、思想文化等发展的社会科学相联系任何一个具体的物理知识和理论体系都是汇集了许多人的研究成果而建立起来的常常需要几十年甚至上百年的努力才能迈出有意义的几步它包含着认识论和方法论的因素包含着深刻的物理思想和观念体现着认识过程中理论与实践、继承与发展、理性与非理性的辨证统一作为人类对物理世界客观规律认识的结果物理学有一个不断积累和发展的过程它的每一个基本概念、基本定律和基本理论都有一个萌芽、形成和发展演变的曲折历程但是大多数物理教科书的内容都是经过系统、加工了的完美的理论体系而人类对物理学认识的历史过程和曲折经历则擦拭殆尽；这不利于对学生科学创新能力的培养和对概念理论的深刻理解本课程的教学目的在于使学生了解物理学发展的历程了解物理学的进展了解许多重大发现中物理学家的探索历程等从而在潜移默化中使学生树立辨证唯物主义和历史唯物主义的观点掌握科学的认识论和方法论；同时开阔学生的知识视野培养学生分析、解决问题的能力提高学生的综合素质二、教学内容及学时分配本课程的教学内容共分绪论和十一章绪论1课时1.物理学史的分期2.物理学的研究方法3.物理学基本观念的变更4.学习物理学史的目的5.学习方法第一章中国古代物理学成就3课时第一节：物质本原思想一.元素与原子的观点1.阴阳学说２.五行思想3.原子的观点二元气说第二节物理学知识的积累一力学1.物理计量①时间计量②度量衡2.时间、空间和运动①时间与空间②运动与静止③运动的相对性3．对力的认识（1）力的概念（2）外力与内力（3）杠杆原理（4）重心与平衡（5）浮力（6）弹力（7）大气压力（8）惯性4力学知识应用二热学1.火的利用2.对热现象和热本质的认识①温度、湿度极其测量②热的传播③热胀冷缩与热应力④物态变化⑤热的本性三热能利用与热功四火药与火箭的发明三光学（一）光源与光的本性1.光源2.光的本性（二）几何光学知识1.光的直线传播与小孔成像:《墨径》《梦溪笔谈》赵友钦实验（宋末元初）2.光的反射与镜面成像3.光的折射与透镜4.光的色散四电磁学知识1.对电的认识2.对磁的认识3.电与磁的应用①避雷针②磁性指南器③磁化④应用五声学1.声音的产生2.声音的传播3.共振4.共鸣及其消除5.声音的反射6.古代乐器7.律学六后记（一）中国近代史上的两次机会：1.西学东渐2.洋务运动：（二）西方传教士的来华和自然科学的传入：1.西方的经典力学的传入2.西方光学传入3.我国学者自己的成就（三）中国古代物理学的特点不足:第二章西方古代物理学成就2课时第一节古希腊物质本原思想一元素论二数的和谐思想三原子论第二节古希腊时期对宇宙的认识1.米利都学派2.毕达哥拉斯学派3.柏拉图学派4.地心说5.太阳中心说第三节古希腊的物理学知识一力学知识1.亚里士多德的力学研究2.阿基米德（前287-前212）二光学知识1.阿里斯塔克（约前310-230）测量日地距离和月地距离之比2.埃拉多塞(公元前270---前196)：用三尺长的竹竿测地球周长第四节中世纪的物理学知识一阿拉伯人的物理成就1.阿勒-哈增（965-1038）著有《光学全书2.阿勒?哈兹尼（12世纪人）著有《智慧秤的故事》二欧洲人的研究工作1罗吉尔?培根（约1214--1294）的研究2.冲力说3.运动学的研究4.古印度、巴比伦和阿拉伯在天文学、数学方面的贡献：第五节.亚里士多德的物理学1.亚里士多德（希腊约公元前384-公元前322）2.主要观点3.被利用第三章力学发展3课时第一节.资本主义的兴起和文艺复兴运动一．资本主义萌芽带来的社会条件(15世纪后半期开始)1.社会物质条件2.社会文化思想方面:1)培根:证明前人说法的唯一方法只有观察和实践2)达?芬奇(1452-1519)二.哥白尼与天体运行论1.哥白尼及其天体运行论2.地心说与日心说的主要观点与比较三.第谷与开普勒1.第谷的天文观测2.德国天文学家开普勒(1571-1600)：四.舍生取义的布鲁诺第二节.运动学的奠基人--伽利略一.伽利略(1564-1642)简介：二.伽利略的运动理论1.运动的描述和分类2.自由落体定律3.惯性原理4.抛体运动轨迹5.相对性原理6.伽利略的研究方法三．意义第三节．关于碰撞的研究一．笛卡儿（Descar1596－1650）1．笛卡儿2．运动量守恒3．引力思想的启蒙：二．惠更斯（Huygens1629－1695荷兰人）1．惠更斯的三个假设2．惠更斯在关于碰撞的研究中得出了动量守恒和机械能守恒定律第四节.牛顿的伟大综合和理论飞跃一.牛顿简介二.牛顿的《自然哲学数学原理》的内容和意义（1687年发表）三.万有引力定律的建立四.万有引力定律的检验五.牛顿取得成功的历史条件六.牛顿的成功之路七.牛顿的局限八.16世纪后中国科技发展落后第五节.牛顿后力学的发展一.关于运动地量度的争论二.三大守恒定律的确立三.分析力学的发展第四章热力学和统计物理学的发展2课时第一节.热学现象的初期研究一蒸汽机的发明二计温学的发展1．温度计的设计与制造2.测温物质的选择和标准点的确定三量热学的建立1.不同物质放热能力不同的发现2.潜热的发现3.热容量及比热概念的提出4.热的单位卡的建立：四热本质的认识1.认为热是运动的表现2.热质说3.热质说的否定第二节.热力学第一定律的建立一定律产生的背景二.确立能量转化与守恒定律的三位科学家1.德国的迈尔2.亥姆霍兹（HermannHelmholtz,1821-1894)3.焦耳的实验研究4热力学第一定律的表述5.热力学第一定律建立的成因第三节热力学第二定律的建立一卡诺的热机理论二热力学第二定律的物理表述三熵第四节.分子运动论的发展一.早期的分子运动论二.克劳修斯的理想气体分子模型三.范德瓦尔斯方程的建立第五节统计物理学的建立一麦克斯韦的工作二玻耳兹曼的工作三吉布斯的系综理论和统计力学的建立四量子统计的建立第六节物态1.物质有多少态2.气体及气体的液化3.晶体及晶体点阵4.液体性质及微观解释第五章光学的发展4课时第一节.光学的历史概述一.早期光学二折射定律的建立1开普勒的工作2斯涅耳的工作3笛卡儿的工作4费马的工作三.光学仪器的研制1．眼镜的制造2．荷兰望远镜3．伽利略的改进4．开普勒望远镜5．显微镜6.胡克的显微镜7.反射式望远镜四牛顿的色散研究1.色散的早期研究2．存在的问题3.牛顿的色散实验第二节.光的波动说和微粒说的论争一.光的微粒说二早期的波动说1.胡克2.惠更斯3.托马斯?杨（ThomasYoung)4.菲涅耳(AugustinJeanFresnel)：三光的波粒二相性第三节.光速的测定一.早期的实验二.天文学方法1.由木卫蚀测量光速2.由光行差测量光速三.光速的实验室测定1.旋转齿轮法2.傅科的旋转平面镜法3.阿尔伯特?迈克尔逊(1926)旋转棱镜法：4其他方法：①克尔盒法②微波谐振腔法③激光测速法等四．超光速问题五．以太漂移的测定1.早期对以太的认识2.以太的运动观3.以太漂移的测定①斐索的流水实验②迈克耳逊干涉仪③洛奇的转盘实验第四节.光谱的研究一光谱的早期研究二光谱分析的诞生1.前奏2.光谱分析理论的建立：三.巴尔末发现氢光谱规律1．埃格斯特朗的标准太阳光谱图表2．埃格斯特朗首先找到氢光谱的谱系3.氢光谱的拍摄4.巴尔末(Balmer,1825-1898)发现氢光谱规律四里德伯的普遍公式第六章电磁学的发展4课时第一节.对电磁现象的早期认识1.中国2.英国人吉尔伯特--论磁3.莱顿瓶的发现等第二节.富兰克林对雷电现象的研究1.富兰克林（1706-1790）2.电荷守恒定律的发现3.费城实验4.发明避雷针第三节.从定性到定量--库仑定律的发现一.类比法的成功1.电力作用的猜测2.富兰克林的空罐实验3.罗比逊实验二.库仑的引力实验1.库仑生平(C.A.Coulomb,1736-1806)2.同种电荷的斥力测量----库仑的扭秤实验3.异种电荷的引力测量---库仑电摆实验4.库仑定律三.卡文迪什的工作第四节.由静电到动电--电流的发现一.伽伐尼（1737-1798）的研究:二.伏打的金属接触说三.欧姆定律第五节.电流的磁效应与安培定律一.发现电流磁效应1.电和磁有没有联系？2.奥斯特（1777-1851）的发现3.意义二.安培和安培定律1.安培简介2.安培的四个实验和一个假设3分子电流假说4.安培环路定理的提出5.安培的科学研究方法第六节.电磁感应现象的发现与研究一.法拉第（1791-1867二法拉第发现电磁感应三亨利及自感现象的发现四楞次定律的发现五法拉第的力线和场的思想六.法拉第的研究思路七.对法拉第的高度评价第七节.麦克斯韦电磁场理论的建立一.麦克斯韦（1831-1879）简介二.建立电磁场理论的工作三.麦克斯韦成功的基本要素四.意义第八节.电磁波的发现一.赫兹（1857-1894）二.电磁波的发现三.成果第七章世纪之交的物理学2课时第一节．经典物理学的局限一经典力学基本概念和基本原理的固有局限性：二经典物理学与经典力学之间的矛盾三马赫对经典力学的批判第二节．19世纪的三大发现一电子的发现1.阴极射线的研究2.电子的发现：J?J?汤姆逊二X射线的发现1.伦琴(WilhellmKonradRontgen,1845-1923)2.X射线的发现过程3.伦琴射线发现的意义4.严谨的科学态度所结出的丰硕之果三天然放射性的发现1.铀盐的放射性的发现----贝克勒尔2.钋和镭的发现----------居里夫人3.α、β、γ射线的发现--卢瑟福4.原子核物理学的兴起第三节经典物理学的两朵乌云第一朵乌云：迈克耳逊－莫雷实验与以太说破灭第二朵乌云--黑体辐射与紫外灾难第四节现代物理学革命的序幕第一朵乌云最终导致了相对论革命的爆发第二朵乌云最终导致了量子论革命的爆发第八章相对论的发展3课时第一节.相对论先驱者的思想一.洛仑兹的收缩假说1.洛仑兹(H.A.Lorenzt)2.长度收缩假说的提出3.一级近似的解释及地方时4.实验验证的失败5.彭加勒的批判6.洛仑兹变换的提出7.洛仑兹的长度收缩假说与爱因斯坦二彭加勒的观点第二节爱因斯坦的狭义相对论一爱因斯坦生平二爱因斯坦狭义相对论的探索过程三长度收缩、时钟变慢四同时的相对性五质能关系及质量与能量守恒的统一六质速关系的推导七爱因斯坦速度变换式八相对论被世人接受的历程九意义第三节广义相对论的建立一广义相对论基本原理的提出二引力红移的预言三光线的引力偏折四时空柔性度规概念的建立五引力场方程的建立六广义相对论的检验第四节爱因斯坦的研究特色和意义第九章量子理论的建立与发展3课时第一节.紫外灾难和普朗克的量子假说一.紫外灾难二.普朗克的研究第二节.爱因斯坦的光量子理论一.光电效应1光电效应2光电效应的有关规律3爱因斯坦的光量子假设4光电效应在近代技术中的应用5光子的质量、动量和能量二.康普顿效应1康普顿散射2康普顿关系3康普顿散射的光量子解释4康普顿成功的因素第三节.卢瑟福的原子核式结构一.原子模型的历史演变二.卢瑟福的核式结构第四节.玻尔的氢原子理论一.玻尔(1885-1962)二.玻尔的氢原子理论三玻尔理论的验证四.玻尔理论的缺陷五玻尔理论的推广第五节.泡利不相容原理和电子自旋的提出1.塞曼效应和反常塞曼效应2.泡利不相容原理3.电子自旋概念的提出第六节.量子理论的发