知识点5_归纳自17世纪到19世纪末20世纪初近代物理学的发展
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高中物理学史最全归纳总结
高中物理学史的归纳总结如下:
1. 古代物理学(公元前6世纪-17世纪):
- 古希腊时期的自然哲学家:毕达哥拉斯、阿尔克曼、希波克拉底斯、亚里士多德等人,提出了一些基础的物理理论和观点。
- 宇宙观的进展:托勒密的地心说和哥白尼的日心说。
- 科学方法的发展:伽利略的实验和观察方法。
2. 经典物理学时期(17世纪-19世纪):
- 牛顿力学:牛顿的三大力学定律和万有引力定律的提出,奠定了经典力学的基础。
- 光学的发展:牛顿的光的粒子理论和哈雷的波动理论。
- 热力学的兴起:卡诺的热机理论和卢瑟福德的热力学定律。
3. 电磁学时期(19世纪末-20世纪):
- 麦克斯韦方程组:麦克斯韦的电磁理论,统一了电磁现象的理论描述。
- 电子的发现:汤姆孙的阴极射线实验证明了电子的存在。
- 直流电学理论的建立:欧姆定律、基尔霍夫电路定律等。
4. 现代物理学时期(20世纪):
- 相对论理论:爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论,颠覆了牛顿力学的观念。
- 量子力学的建立:普朗克的量子假设、波尔的原子理论、薛定谔的波动力学等。
- 核物理学的发展:居里夫妇的放射现象研究、爱因斯坦的质能方程、量子力学的核模型等。
总结:高中物理学史经历了古代物理学、经典物理学、电磁学和现代物理学四个阶段,涵盖了力学、热学、光学、电磁学和量子力学等多个领域的重要理论。
这些理论的发
展不仅推动了科学的进步,也深刻影响了社会和技术的发展。
对学科的发展脉络进行梳理有助于了解其现状,展望其未来。
物理学的历史很长,不能样样都谈到,仅从牛顿开始,牛顿以前的很多先驱性的工作只好从略了。
20世纪前物理学的三大综合17世纪至19世纪,物理学经历了三次大的综合。
牛顿力学体系的建立标志着物理学的首次综合,第二次综合是麦克斯韦的电磁理论的建立,第三次则是以热力学两大定律确立并发展出相应的统计理论为标志。
第一次综合——牛顿力学17世纪,牛顿力学构成了完整的体系。
可以说,这是物理学第一次伟大的综合。
牛顿将天上行星的运动与地球上苹果下坠等现象概括到一个规律里面去了,建立了所谓的经典力学。
至于苹果下坠启发了牛顿的故事究竟有无历史根据,那是另一回事,但它说明了人们对于形象思维的偏爱。
牛顿力学的建立牛顿实际上建立了两个定律,一个是运动定律,一个是万有引力定律。
运动定律描述在力作用下物体是怎么运动的;万有引力定律则描述物体之间的基本相互作用。
牛顿将两个定律结合起来运用,因为行星的运动或者地球上的抛物体运动都受到万有引力的影响。
牛顿从物理上把这两个重要的力学规律总结出来的同时,也发展了数学,成为微积分的发明人。
他用微积分、微分方程来解决力学问题。
由运动定律建立的运动方程,可以用数学方法把它具体解出来,这体现了牛顿力学的威力——能够解决实际问题。
比如,如果要计算行星运行的轨道,可以按照牛顿所给出的物理思想和数学方法,求解运动方程就行了。
根据现在轨道上行星的位置,可以倒推千百年前或预计千百年后的位置。
海王星的发现就充分体现了这一点。
当时,人们发现天王星的轨道偏离了牛顿定律的预期,问题出在哪里呢?后来发现,在天王星轨道外面还有一颗行星,它对天王星产生影响,导致天王星的轨道偏离了预期的轨道。
进而人们用牛顿力学估计出这个行星的位置,并在预计的位置附近发现了这颗行星——海王星。
这表明,牛顿定律是很成功的。
按照牛顿定律写出运动方程,若已知初始条件——物体的位置和速度,就可以求出以后任何时刻物体的位置和速度。
一、力学:1、1638年,意大利物理学家样快;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);2、1654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;3、1687年,英国科学家著作中提出了三条运动定律(即牛顿三大运动定律)。
4、17世纪,通过构思的直运动下去;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、20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。
6、1638年,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”,古希腊科学家提出了“日心说”,大胆反驳地心说。
8、17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年英国物理学家测出了引力常量;10、1846年,英国剑桥大学学生和法国天文学家应用万有引力定律,计算并观测到海王星,1930年,美国天文学家冥王星。
9、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;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。
10、1957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。
二、相对论:13、物理学晴朗天空上的两朵乌云:①迈克逊-莫雷实验——相对论(高速运动世界),②热辐射实验——量子论(微观世界);14、19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,放射性的发现。
15、1905年,爱因斯坦提出了狭义相对论,有两条基本原理:①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;②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。
三、物理学史的分期1.古代物理学时期:17世纪以前(即1600年以前),是科学的萌芽时期。
2.经典物理学时期:17世纪到19世纪(即1900年以前)。
3.近代物理学时期:20世纪至今。
把物理学的发展分为若干时期,在每一时期中找出一些具有表征性的特点。
这主要是根据物理学发展的内在逻辑分期的,采用这一分期原则既可兼顾到社会生产和社会经济形态的影响,又能揭示出贯穿于物理学发展过程中的内在规律性。
本讲义按照物理学本身发展的规律,结合社会经济各时期的特点,并考虑到不同时期有不同的研究方法,把物理学发展的历史大体分为三个时期。
第一、经验物理的萌芽时期(17世纪以前)这一时期内我国和古希腊形成两个东西交相辉映的文化中心。
经验科学已从生产劳动中逐渐分化出来,这时的主要方法是直觉观察与哲学的猜测性思辨。
与生产活动及人们自身直接感觉有关的天文、力、热、声、光(几何光学)等知识首先得到较多发展。
除希腊的静力学外,中国在以上几方面在当时都处于领先地位。
第二、经典物理学的建立和发展时期(17世纪初—19世纪末)这时资本主义生产促进了技术与科学的发展,形成了比较完整的经典物理学体系。
系统的观察实验和严密的数学推导相结合的方法,被引进物理学中,导致了17世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。
牛顿力学体系的建立,标志着近代物理学的诞生。
经过18世纪的准备,物理学在19世纪获得了迅速和重要的发展。
终于在19世纪末以经典力学、热力学和统计物理学、经典电磁场理论为支柱,使经典物理学的发展达到了它的顶峰。
20世纪物理学对人类的思维方式和社会发展做出了三方面的重要贡献:第一,相对论、量子力学和它们相结合产生的量子场论从根本上改变了人类对时空和宇宙万物的看法,使人们从绝对的决定论的宇宙观变为辩证的唯实的宇宙观。
第二,20世纪物理学是带头的学科,它带动了化学、天文、材料、能源、信息等学科的发展,它为生物、医疗、地学、农业提供了强大的探测手段和研究方法。