15上物史复习题-大学城

2015上《物理学发展史》复习题–大学城班1、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？在天文学上，伽利略开创了用望远镜研究天体运动的新纪元，创立了望远镜天文学。1632年出版了《关于两大世界体系的对话》，理性地论证了哥白尼学说。在力学上，伽利略是第一个把实验引进力学的科学家，他利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力学定律。伽利略采用了一个对近代科学的发展很有效的方法，即对现象的一般观察——提出工作假设——运用数学和逻辑的手段得出特殊推论——通过物理的获思想的实验对推论进行检验——对假设进行修正和推广，实质上使用了实验和逻辑结合起来的方法，从而有力地推进了人类科学认识活动的进展。无论是在动力学基本原理上，还是在动力学研究方法上，伽利略都做出了奠基性的重要贡献，他的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，所以说伽利略使物理学的发展走上了科学的道路。2、从伽利略开始直至牛顿，通过列举有关科学家在某些时间段所作的贡献，简述经典力学的发展过程，评价牛顿对力学所作的贡献。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题为《天平》的论文。不久又写了论文《论重力》，第一次揭示了重力和重心的实质并给出准确的数学表达式。1589～1591年间，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”。伽利略对运动基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式。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，它成为能量守恒的先驱。1687年，牛顿发表的论文《自然哲学的数学原理》里，对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律；为太阳中心说提供了强有力的理论支持，并推动了科学革命。3、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。意义：圆满解释了“牛顿环”现象，并测定了光波的长度，为光的波动学说的复兴提供了论证。2.菲涅耳：设计进行了双光干涉实验，为波动学说的确立提供了坚实的数学基础。惠更斯：《论光》明确提出了光是发光体中微小粒子的振动，在弥漫于宇宙空间的以太中传播的波动过程，并提出惠更斯原理。4、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？电流磁效应的发现有什么重要意义？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，就发现电流磁效应。因为他们沿着电流的方向寻找磁效应，而电流产生的磁效应却是一种侧向作用。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，是电磁学的发展的到新飞跃。5、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，吉伯制成了磁工具，并设想地球是磁体；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年库伦发现了库伦定律；1800年伽代尼猜测神经电流，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。6、简述德国物理学家伦琴发现X射线的过程，分析X射线的发现对科学发展、对社会进步以及对改善人民生活条件的意义。1895年11月，伦琴在用阴极射线管做实验时，发现阴极射线中有一种穿透力很强的未知射线。这种射线能穿透1000页的书本，3厘米厚的木板或15毫米厚的铝板。伦琴把它命名为X射线。这引起了全世界的巨大反响并推动了光学的发展，X射线马上被用于医学和照相术7、简述法国物理学家贝克勒尔发现放射性的过程，重点分析居里夫人以及英国物理学家卢瑟福对放射性研究的贡献；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，得出了“铀是一种能发射出射线的元素”玛丽亚在索邦结识了另一名讲师，皮埃尔•居里，就是她后来的丈夫。他们两个经常在一起进行放射性物质的研究，以沥青铀矿石为主，因为这种矿石的总放射性比其所含有的铀的放射性还要强。1898年，居里夫妇对这种现象提出了一个逻辑的推断：沥青铀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。经过不懈的努力，他们终于成功地分离出了氯化镭并发现了两种新的化学元素：钋（Po）和镭（Ra）。放射性元素的发现奠定了现代放射化学的基础，为人类做出了伟大的贡献。8、简述阴极射线的研究过程，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。JJ汤姆逊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。9、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。并谈谈你对诺贝尔物理学奖的认识。2009年，英国华裔科学家高锟在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性成就，以及美国科学家威拉德•博伊尔“在光学通信领域中光的传输的开创性成就”和乔治•史密斯发明了半导体成像器件——电荷耦合器件（CCD）图像传感器，共同获得了2009年诺贝尔物理学奖。1966年，高锟开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性，并逐步使其变成现实：利用石英玻璃制成的光纤应用越来越广泛，全世界掀起了一场光纤通信的革命。CCD图像传感器一经发明，除了大规模应用于数码相机外，还广泛应用于摄像机、扫描仪，以及工业领域等。此外，在医学中为诊断疾病或进行显微手术等而对人体内部进行的拍摄中，也大量应用了ＣＣＤ图像传感器及相关设备。10、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。并谈谈你对诺贝尔物理学奖的认识。2014年度诺贝尔物理学奖授予日本名古屋大学的赤崎勇，天野浩以及美国加州大学圣巴巴拉分校的中村修二，以表彰他们在发明一种新型高效节能光源方面的贡献，即蓝色发光二极管(LED)。红色与绿色发光二极管已经伴随我们超过半个世纪，但我们还需要蓝光的到来才能彻底革新整个照明技术领域，因为只有完整的采用红，绿，蓝三原色之后，我们才能产生照亮我们世界的白色光源。但尽管工业界和学界付出了巨大的努力，但产生蓝色光源的技术挑战仍然持续了超过30年之久。一个发光二极管由数层半导体材料构成。在LED灯中，电能被直接转换为光子，这大大提升了发光的效能，因为在其他灯具技术中，电能首先是被转化为热，只有很小一部分转化成了光。因此，新型的LED灯相比旧式的灯具，实现相同发光效率所消耗的能源就要低得多。