高中物理学史及研究方法

目录一、概述物理学史及物理思想方法重要性———3二、高考试题及模拟题点评—————————4三、高中物理学史（按课本知识块排序）———18四、高中物理学史（按科学家排序）—————22五、附：高中物理学史（旧人教版）—————25六、常用物理思想方法———————————27一、概述物理学史及物理思想方法重要性物理学史类的题目在近几年的高考选择题中频繁出现，该类题目较为基础，且考点较为集中，但学生的得分率却非常低，特别是涉及科学家成就的题目，如谁发现的“电生磁”、谁发现的“磁生电”，学生极易混淆，为此我增设了该内容。

高中物理课程标准中明确提出，高中物理教学旨在进一步提高学生的科学素养，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生，使学生通过高中物理的学习逐步养成科学方法、科学态度、科学思维习惯、科学世界观，引导学生认识科学和技术的差别、科学技术对社会的影响、技术对环境的影响，强调认识和领悟科学的本质、科学与人文的关系，培养学生的社会责任感等。

可见，高中物理教学要让学生经历科学探究过程、了解物理学的研究方法、理解物理学的发展历史，从物理学发展的历程中领悟到科学事业的本质特性，体会物理学对经济和社会发展的贡献、深刻地理解物理学与人的存在之关系以及科学的发展对人的精神世界的影响，逐步形成科学态度和科学精神。

而物理学史集中地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，在高中物理中加强物理学史教育，展现历史上物理学家探索物理世界奥秘的艰辛历程，以其中的欢乐、困惑、惊奇和哲理去感染学生，把物理知识的逻辑展开与物理学认识的历史发展有机结合起来，将物理教学过程设计成是把“凝固的文化激活”的过程，把文化传播和学习转化成为历史上的创造者与今天的文化学习者之的对话，让学生以物理学家认识世界的本来面目去认识世界，确立物理学的历史意识，在获得物理知识的同时，全面提高学生的科学素养。

二、高考试题及模拟题点评【例1】（2013全国新课标Ⅰ卷14题）右图是伽利略1604年做斜面实验时的一页手稿照片，照片左上角的三列数据如下表。

高中学考物理学史物理学史一、古代物理学1、古代伊朗物理学家——“火，土，水和风”之研究公元前7世纪，伊朗以“火，土，水和风”为象征，构建了有史以来第一个概念性物理体系。

这一体系被写入“托波法典”，成为印度和中亚文化地区最具影响力的哲学说。

在古代物理学家的研究中，他们对火、土、水和风等物理过程进行了初步描述，其中有些描述夸张了事物的重要性，例如“火是最重要的元素”。

2、古代叙利亚物理学家——星象学研究古代叙利亚开创的物理学，在前4世纪被希腊人发现，从那时起，星象学就成为希腊文化的标志性物理学术科学。

古代叙利亚物理学家们将星象学作为研究气候变化的工具，根据观察到的变化修正地球的运动轨迹，这是物理学的一大进步。

他们还研究了风的构成，发现大气的层次以及月球的轨道运动，构造了日晷，并开始探讨水位变化都是物理学中的经典研究。

二、中世纪物理学1、西方中世纪物理学——“科学文化运动”此阶段是西方物理学发展全面性发展的时期。

在此之前，物理学家和数学家对人文主义、星象学和自然科学等做出了杰出贡献。

而在中世纪，“科学文化运动”推动西方科学运动的发展，“宇宙三定律”、“望远镜星表”、“质量、动量、能量定律”等成为了物理学的基础。

2、东方中世纪物理学——“理气学说”在中国，从唐代晚期到宋代末期，出现了一种对“五行”和“六气”的研究，这种理论又称为“理气学说”。

其中，“理”指逻辑，“气”指自然元素。

东方中世纪物理学遵守这种理论，提供了解释外部自然现象的原则，这也是中国物理学的基础思想之一。

三、新时期物理学1、质量、动量和能量定律17世纪末，荷兰科学家 ,发现了“质量、动量和能量定律”，当他证明“能量守恒定律”时，这个定律可以概括为“物体质量装换性，但是质量与能量是等价的”。

这个定律确定了物体质量和能量之间是有界限的，并将古典物理学模型提高到一个新的水平。

2、物理学分支——现代物理学新近几百年，物理学经历了宇宙物质（或物质）、空间、时间、动能等概念的新建立，逻辑和数学的手段被用来描述复杂的物理学现象。

高中阶段的物理学史必修1、必修2：（力学）1、伽利略：意大利物理学家，伽利略提出了加速度、平均速度、瞬时速度等描述运动的基本概念；伽利略巧妙地运用科学的推理，给出了匀变速运动的定义；通过斜面实验外推并检验得出，自由落体是匀加速运动，且加速度都一样；通过理想斜面实验，推断出在水平面上运动的物体如不受摩擦作用将维持匀速直线运动的结论，并据此提出惯性的概念。

2、笛卡尔：法国物理学家，提出如果没有其它原因，运动物体将继续以同一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；研究碰撞问题时，建立了“运动量mv”（标量）的概念。

3、胡克：英国物理学家；发现了胡克定律（F弹=kx），提出了关于“太阳对行星的吸引力与行星到太阳的距离的平方成反比”的猜想。

4、开普勒：德国天文学家，根据丹麦天文学家第谷的行星观测记录，发现了行星运动规律的开普勒三定律，为牛顿发现万有引力定律的奠定了基础。

5、惠更斯：英国物理学家，研究了碰撞问题，提出弹性、非弹性碰撞概念，建立“动量mv”概念。

6、牛顿：英国物理学家，动力学的奠基人，他总结和发展了前人的发现，得出牛顿三大运动定律及万有引力定律，奠定了以牛顿定律为基础的经典力学；提出了恢复系数概念，发现了牛顿速度公式。

7、亚当斯（英）、勒维耶（法）：英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈应用万有引力定律，计算发现了海王星；美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现了冥王星。

8、哈雷（英）：根据万有引力定律计算了一颗著名彗星（哈雷彗星）的轨道并正确预言了它的回归。

9、卡文迪许：英国物理学家，利用扭秤装置测出了引力常量和地球平均密度，验证了万有引力定律。

10、齐奥尔科夫斯基：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。

11、科里奥利：建立科学的功的概念，并将功和能联系在一起。

模块3-1、3-2：（电磁学）1、富兰克林：美国科学家，首先命名正、负电荷。

融入物理学史的高中物理教学设计及实践研究融入物理学史的高中物理教学设计及实践研究引言高中物理教学旨在培养学生科学素养和创新精神，而深入了解物理学史对于理解物理学的发展脉络和培养科学态度至关重要。

因此，在高中物理教学中融入物理学史的内容和方法，对于提升学生的学习兴趣和学术研究能力具有重要意义。

本文将探讨如何在高中物理教学中融入物理学史的设计和实践，旨在为相关学科的教师和教学实践者提供一些思路和参考。

一、物理学史在高中物理教学中的重要性物理学史是物理学的发展历程，记录了从古代到现代的物理学知识的积累与突破。

通过了解物理学史，学生们可以认识到物理学中的科学思辨和实验验证的重要性，了解到科学发展的困难与曲折。

同时，物理学史还包含了许多伟大科学家的故事和发现，通过这些故事的讲述，可以激发学生的学习兴趣和创新精神。

二、融入物理学史的高中物理教学设计方法1. 故事化教学法通过讲述物理学史上的经典实验和科学家的故事，引发学生的学习兴趣。

比如，可以通过讲述牛顿的苹果实验和他的三大运动定律，激发学生对力学的兴趣和探索欲望，注重培养学生发现问题和解决问题的能力。

2. 实验教学结合在讲述物理学史的同时，结合相应的实验进行教学。

比如，在讲述电磁学的历史时，可以设计实验让学生亲自进行电磁感应的实验，并通过实验现象来解释电磁学的发展历程和原理。

通过实验的参与，学生可以更加深入地理解物理学史中的相关知识和理论。

3. 科学史研究项目鼓励学生进行科学史研究项目，通过研究不同物理学家的贡献和实验，了解他们的思想和方法。

学生可以选择一个具体的科学家或一个物理学史事件进行深入研究和发表报告。

通过这样的项目，学生不仅可以学到相关的物理学知识，还能培养学术研究能力和创新精神。

三、融入物理学史的高中物理教学实践案例以牛顿引力定律为例，介绍融入物理学史的高中物理教学案例。

教师可以通过讲述牛顿发现引力定律的故事，激发学生对引力的认识和研究兴趣。

然后，引导学生通过实验验证和测量物体的质量与吸引力之间的关系，进一步理解和探究牛顿引力定律的推导和应用。

物理学史融入高中物理教学的分析与研究一、引言随着中国高等教育持续发展，提升高中物理教学水平变得尤为迫切。

作为一门科目，物理课程是每个高中学生学习的重要组成部分，也是每一个学校重要考核科目。

因此，在现代教育中，如何把物理学史融入高中物理教学成为重要课题之一。

1、扩大学生知识面，激发学习兴趣。

融入物理学史可以让学生了解物理学发展的历史，从而更好地掌握现代物理学的前沿技术。

此外，学习物理史同样可以熟悉著名物理学家的事迹，并洞悉他们的成就和精神，激发学生的学习兴趣，激励学生努力奋斗。

2、提升学生学科素养。

物理学是一门涉及到科学观念、科学方法的探究型的学科，学习物理学史可以增强学生的分析能力和联系能力，帮助学生理解实验现象背后的原理，从而提升学生一定的学科素养。

3、更好地理解物理学各分支及其互相关系。

学习物理学史可以帮助学生更好地理解物理学各分支及其互相关系，以及彼此间的关联。

三、融入物理学史的实施方法1、改进教学内容结构，把物理学史融入教学中。

面对每一部分内容，都有一部分是涉及到物理学史的。

比如物理学的基本概念的发展历史，或是物理学家的历史事迹等都可以经过老师的精心梳理加以教学。

2、开展实践活动。

利用物理史文献、写作、科普报告等，深入学习物理学史，通过实践和调研，感悟物理学史的发展规律及其影响。

3、布置适当课外阅读，激发学生独立探索和研究热情。

通过对物理学史等方面的阅读，让学生了解和掌握更多的知识以及学习技巧。

四、结论物理学史作为物理学的重要组成部分，学习物理学史的重要性无疑是可以加深学生对物理学的理解，帮助学生提高学习能力和素养，提高物理课程教学水平。

因此，建议老师在设计和改善高中物理课程时，将物理学史有机地融入其中，为学生提供良好的学习环境和有趣的物理学课程。

新课标高考物理学史、物理思想方法（教科版）资中县球溪高级中学王城整理物理学史部分一、力学1.1683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。

必修1P721687年，正式发表万有引力定律。

必修2P472.1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量（体现放大和转换的思想）；必修2P473.1638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不会比轻物体下落得快；从而否定了亚里士多德的观点。

17世纪，伽利略指出：在地面上运动的物体之所以会停下来，是因为摩擦力的缘故，他通过理想实验法归纳得出：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；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。

必修1P71伽利略认为“力是改变物体运动状态的原因”；亚里士多德认为“力是维持物体运动状态的原因”；伽利略首先发现单摆的等时性4.20世纪（1905年）爱因斯坦提出的狭义相对论；经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体．5.17世纪，德国天文学家开普勒提出开普勒三定律6.1843-1845年间英国剑桥大学的学生亚当斯、法国天文学爱好者勒维耶应用万有引力定律计算出天王星外的未知天体（海王星）的质量、轨道和位置，1846年，柏林天文台的伽勒科学家观测到海王星。

7.1930年，汤姆博士根据海王星自身运动不规则性的记载发现了冥王星。

8.17世纪荷兰物理学家惠更斯确定了单摆的周期公式。

周期是2s的单摆叫秒摆。

9. 奥地利物理学家多普勒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）二、电磁学1.1785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。

2.1752年，富兰克林在费城通过风筝实验验证闪电是电的一种形式，把天电与地电统一起来，并发明避雷针。

强基础专题十五：物理学史及研究方法1.许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列叙述中符合物理学史实的是A. 奥斯特发现了电流的磁效应，并总结出了右手定则B. 牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力恒量C. 伽利略通过理想斜面实验，提出了力是维持物体运动状态的原因D. 库仑在前人的基础上，通过实验得到真空中点电荷相互作用规律2.在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。

在对以下几位物理学家的叙述中，符合历史的说法是A. 牛顿发现了万有引力定律B. 在对自由落体运动的研究中，伽利略猜想运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行验证C. 牛顿应用“理想斜面实验”推翻了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”的观点D. 亚里士多德最早指出了“力不是维持物体运动的原因”3.关于物理学研究方法和物理学史，下列说法正确的是A. 在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法B. 根据速度定义式，当△t非常非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了微元法C. 亚里士多德认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法D. 牛顿在伽利略等前辈研究的基础上，通过实验验证得出了牛顿第一定律4.在物理学发展上许许多多科学家做出了巨大贡献。

下列符合物理史实的是A. 牛顿提出了万有引力定律并利用扭秤实验装置测量出万有引力常量B. 法拉第通过精心设计的实验，发现了电磁感应现象C. 卡尔最先把科学实验和逻辑推理方法相结合，否认了力是维持物体运动状态的原因D. 第谷用了20年时间观测记录行星的运动，发现了行星运动的三大定律5.下列说法中正确的是A. 伽利略设计的斜面实验巧妙地借用了“冲淡”重力的方法，通过实验现象推翻了亚里士多德的“物体运动需要力来维持”的错误结论。

高一物理物理学史和研究方法试题答案及解析1.下列说法正确的是：（）A．牛顿由于测出了万有引力常量而成为第一个计算出地球质量的人B．开普勒在前人研究的基础上总结出行星运动三定律C．功率是描述力对物体做功多少的物理量D．功的单位可以用表示【答案】BD【解析】试题分析:测出了万有引力常量而成为第一个计算出地球质量的人是卡文迪许，故A错误；开普勒在前人研究的基础上总结出行星运动三定律，故B正确；功率是描述力对物体做功快慢的物理量，故C错误；在国际单位制中，功的单位是焦耳，，故D正确。

【考点】物理学史2.伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法错误的是（）A．伽利略用该实验证明力不是维持物体运动的原因B．其中丁图是实验现象，甲图是经过合理外推得到的结论C．运用甲图实验，可“冲淡”重力的作用，更方便进行实验测量D．运用丁图实验，可“放大”重力的作用，从而使实验现象更明显【答案】ABD【解析】伽利略的时代无法直接测定瞬时速度，就无法验证v与t成正比的思想，伽利略通过数学运算得到，若物体初速度为零，且速度随时间均匀变化，即v正比于t，那么它通过的位移与所用时间的二次方成正比，只要测出物体通过不同位移所用的时间就可以验证这个物体的速度是否随时间均匀变化．由于伽利略时代靠滴水计时，不能测量自由落体所用的时间，伽利略让铜球沿阻力很小的斜面滚下，由于沿斜面下滑时加速度减小，所用时间长得多，所以容易测量．这个方法叫“冲淡”重力．所以C正确，D错误．A B选项中，甲乙丙均是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论，所以A B均错．【考点】本题考查伽利略对自由落体运动的研究3.理想实验是科学研究中的一种重要方法，它把可靠事实和理论思维结合起来，可以深刻地揭示自然规律。

以下实验中属于理想实验的是（）A．伽利略的斜面实验B．用打点计时器测定物体的加速度C．验证平行四边形定则D．利用自由落体运动测定反应时间【答案】A【解析】伽利略的斜面实验，抓住主要因素，忽略了次要因素，从而更深刻地反映了自然规律，属于理想实验，故A正确；用打点计时器测物体的加速度是在实验室进行是实际实验，故B错误；验证平行四边形定则采用的是“等效替代”的思想，故C错误；利用自由落体运动测定反应时间是实际进行的实验，不是理想实验，故D错误．【考点】本题考查科学思想方法4.下列说法中正确的是（）A．根据速度定义式，当Δt极小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限的思想方法B．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一段近似看成匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里运用了等效替代法C．在探究加速度、力、质量三者之间的关系时，该实验运用了控制变量法D．英国科学家牛顿在研究运动和力的关系时，提出了著名的斜面实验运用了理想实验的方法【答案】AC【解析】所谓极限的思想，是指用极限概念分析问题和解决问题的一种数学思想。

附：物理学史和物理思想方法(一)高中物理的重要物理学史1．力学部分(1)经典力学的发展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，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)。

伽利略通过斜面实验“冲淡”重力，对落体运动的研究，确立了描述运动的基本概念，创造了一套科学方法“观察—假设—数学推理”。

这些方法的核心是：把实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐地结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法。

②17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：力是改变物体运动状态的原因。

推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。

同时代的法国数学家和物理学家笛卡儿进一步指出，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着同一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

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)。

④20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。

(2)天体运动规律的发现①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该观点的代表人物；而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”，大胆反驳地心说。

②17世纪，德国天文学家开普勒在第谷的观测数据的基础上提出行星运动的三大定律。

③牛顿于1687年正式发表万有引力定律；100多年后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万有引力常量。

④英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维耶各自独立地应用万有引力定律，计算出海王星的轨道。

1846年9月23日，德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了海王星。

2．电磁学部分(1)1752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。

一物理学史和物理思想方法物理学史是研究物理学的历史发展和演变过程的学科。

通过对物理学史的研究，可以了解物理学的起源、发展和变革，以及各个时期所涌现的重要物理学家、实验、理论和思想。

同时，物理思想方法是物理学家在进行科学研究时所采用的思维逻辑和方法论，对于推动物理学的发展和进步具有重要的指导作用。

下面将从物理学史和物理思想方法两个方面进行详细的讨论。

一、物理学史1.古代物理学古代物理学主要集中在古希腊时期，其中著名的学派有自然哲学学派，代表人物有柏拉图、亚里士多德等。

古希腊人试图通过哲学的方法思考自然界的本质和规律，提出了很多有关原子论、形而上学和天文学等的思想。

2.中世纪物理学中世纪物理学受到宗教和神学的影响较大，对于自然界的研究停滞不前。

直到文艺复兴时期，人类重新回归到自然界的观察和实验，物理学才开始重新发展。

3.近代物理学近代物理学的发展主要集中在17、18世纪的科学革命时期。

伽利略、牛顿等重要物理学家提出了远离哲学和神学的实验方法来验证和推理自然规律，建立了经典物理学的基本框架。

4.现代物理学20世纪初，物理学领域发生了重大的变革，爱因斯坦的相对论和普朗克的量子论开创了现代物理学的新时代。

进一步的研究和发展，如量子力学、统计力学、相对论等重要理论的建立，丰富了现代物理学的内容和方法。

1.实验方法实验方法是物理学家最基本的研究方法。

通过精确的实验设计和仪器测量，获取实验数据并分析，验证或推翻已有的理论，从而进一步发展和完善物理学的知识体系。

2.数学方法数学方法是物理学家进行定量分析和建立模型的重要工具。

物理学中广泛运用的数学方法包括微积分，线性代数，概率论等。

借助数学语言，物理学家可以将自然界的规律表达为一组精确的方程式，并通过求解这些方程式来得到定量的预测和结论。

3.理论方法物理学家通过理论推导和建模，探索自然界的本质和基本原理。

物理学中的理论方法包括经典力学、量子力学、相对论等。

这些理论通过严密的逻辑和数学推导，对实验现象进行解释，并提出新的问题和研究方向。