专题01 物理常识 科学史 物理思维与方法 高考物理必背知识手册

专题01 物理常识 科学史 物理思维与方法

一、矢量与标量

1.矢量：既有大小又有方向，且加减运算遵循平行四边形定则或三角形定则.

常见矢量：位移、速度、加速度、力、电场强度、磁通量、磁感应强度

2.标量：只有大小没有方向，且加减运算遵循代数运算定则.

常见标量：时间、时刻、路程、电流、功、能量、电势、电势能、功率、速率

3.平行四边形定则：以表示这两个力的线段为邻边用力的图示作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向.

4.三角形：将两个力头尾相连，则合力由第一个力的起点指向第二个力的终点.

二、国际单位制

1.基本量：被选定作为基本单位的物理量，它们的单位叫基本单位.

2.导出量：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量，推导出来的相应单位叫作导出单位

3.单位制：基本单位和导出单位组成了单位制.

技巧点拨：

①在解题计算时，已知量均采用国际单位制，计算过程中不用写出各个量的单位，只要在式子末尾写出所求量的单位即可.

②单位制可以帮助我们检查记忆中的物理公式和计算结果是否正确.

三、各种粒子及其符号

α粒子、质子 、中子 、电子、氘核、氚核

四、物理学史

简化必背版

1. 万有引力定律→牛顿
2. “库仑扭秤”研究电荷之间的作用，发现了“库仑定律”→库仑
3. 利用带电油滴在竖直电场中的平衡，得到了基本电荷e →密立根
4. 研究阴极射线，发现电子，测得了电子的比荷e/m；提出了“枣糕模型”→汤姆生
5. 发明了威尔逊云室以观察α、β、γ射线的径迹→威尔逊
6. 单摆的等时性→ 伽利略
7. 首先用电场线描述电场→法拉第
8. 分子电流假说→安培
9. 建立了电磁场理论→ 麦克斯韦
10. 光的微粒说→牛顿
11. 光的电磁说→麦克斯韦
12. 电流的磁效应→奥斯特
13. 质子的发现→卢瑟福
14. 粒子散射实验→卢瑟福
15. 原子的核式结构模型→卢瑟福
16. 光电效应规律，光子说相对论，质能方程→爱因斯坦
17. 采用了理想实验和逻辑推理的方法→伽利略
18. 测出了万有引力常量。称量地球的质量第一人→卡文迪许
19. 开普勒三定律→开普勒
20. 发明了“回旋加速器”→劳伦斯
21. 电磁感应定律 提出了电磁场及磁感线、电场线的概念→法拉第
22. 胡克定律（F弹=kx）→胡克
23. 单摆的周期公式→惠更斯
24. 电子电量的测定→密立根
25. 预言了电磁波的存在→麦克斯韦
26. 建立了完整的电磁场理论→赫兹
27. 光的波动说→惠更斯
28. 光的干涉现象→杨氏
29. 中子的发现→查德威克
30. 人工放射性同位素发现→小居里夫妇
31. 圆满解释氢光谱→玻尔
32. 首次发现了铀的天然放射现象，开始认识原子核结构是复杂的→贝克勒尔
33. 提出量子概念，不连续的，E=hυ→普朗克

常考版

1. 伽利略（1）通过理想实验推翻了亚里士多德“力是维持运动的原因”的观点（2）推翻了亚里士多德“重的物体比轻物体下落得快”的观点
2. 开普勒：提出开普勒行星运动三定律；
3. 牛顿（1）提出牛顿运动定律。（2）万有引力定律；
4. 卡文迪许：利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量G
5. 胡克：发现胡克定律 (F弹=kx)
6. 爱因斯坦（1）提出的相对论（经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体）（2）提出光子说，成功地解释了光电效应规律，并因此获得诺贝尔物理学奖（3）提出质能方程E=mc2，为核能利用提出理论基础
7. 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。
8. 焦耳和楞次：发现电流通过导体时产生热效应的规律（电流的热效应），焦耳定律
9. 奥斯特：发现南北放置的通电直导线可以使周围的磁针偏转（电流的磁效应）。
10. 安培：研究电流在磁场中受力的规律 (安培定则 )，分子电流假说，磁场能对电流产生作用
11. 洛仑兹：提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力（洛仑兹力）的观点。
12. 法拉第（1）发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应现象 （法拉第电磁感应定律由法拉第发现现象，纽曼和韦伯总结规律）（2）提出电荷周围有电场，提出可用电场描述电场，提出电磁场
13. 楞次：确定感应电流方向的定律，愣次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
14. 麦克斯韦：预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波，为光的电磁理论奠定了基础。
15. 赫兹：（1）用实验证实了电磁波的存在并测定了电磁波的传播速度等于光速。（2）证实了电磁理的存在。
16. 卢瑟福（1）进行了 α粒子散射实验 ，并提出了 原子的核式结构模型。由实验结果估计原子核直径数量级为10-15 m。（2）1919 年用α粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子。
17. 密立（里）根：油滴实验，测得元电荷e电荷量 。
18. 托马斯·杨：首先巧妙而简朴的解决了相干光源问题（一分为二），成功地观察光的干涉现象（双缝干涉）

了解版

19. 亨利：发现自感现象
20. 劳伦斯：发明回旋加速器
21. 惠更斯：提出光的波动学；单摆周期公式；发明摆钟(但是摆的等时性是由伽利略发现)
22. 普朗克：提出“能量量子假说”——解释物体热辐射（黑体辐射）规律电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的，即量子理论
23. 德布罗意：预言了实物粒子的波动性，提出波粒二象性，物质波。德布罗意波，任何一种运动的物体都有一种波与之对应。
24. 汤姆生（逊）：利用阴极射线管发现了电子（测得阴极射线粒子的比荷和电荷量，但电子的精确电荷量由密立根测得），说明原子可分，有复杂内部结构，并提出原子的枣糕模型（葡萄干布丁模型）。
25. 伦琴：德国物理学家。 继英国物理学家赫谢耳发现红外线和德国物理学家里特发现紫外线后，发现了当高速电子打在管壁上，管壁能发射出 X 射线—伦琴射线。
26. 玻尔：提出原子的玻尔理论，成功地解释和预言了氢原子的辐射电磁波谱。
27. 查德威克（卢瑟福的学生）： 1932 年在 α粒子轰击铍核时发现中子，由此人们认识到原子核的组成。
28. 威尔逊：发明威尔逊云室
29. 贝克勒尔：发现铀的天然放射现象说明原子核有复杂的内部结构。天然放射现象：有两种衰变（ α
30. 贝老居里夫妇镭的发现者： 1896年，在贝克勒尔的建议下， 玛丽-居里夫妇 发现了两种放射性更强的新元素—— 钋（Po）镭（ Ra）。
31. 小居里夫妇（老居里夫妇的女儿女婿）：人工放射性同位素发现→用人工核转变获得放射性同位素约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，产生了正电子（但未被重视）和人工放射性同位素（因放射研究获得诺贝尔）。
32. 1939 年12月德国物理学家哈恩和助手斯特拉斯曼用中子轰击铀核时，铀核发生裂变。1942 年在费米
33. 现代粒子物理成立： 1932 年利用云雾室来观测发现了正电子， 1964 年提出夸克模型；
34. 1952 年美国爆炸了世界上第一颗氢弹（聚变反应）
35. 高中阶段知识或相关物理学家，诺贝尔奖获得者：

1901年：威尔姆·康拉德·伦琴（德国）发现X射线

1903年：安东尼·亨利·贝克勒尔（法国）发现天然放射性；皮埃尔·居里（法国）、玛丽·居里（波兰裔法国人）发现并研究放射性元素钋和镭

1905年：伦纳德（德国）关于阴极射线的研究

1906年：约瑟夫·汤姆生（英国）对气体放电理论和实验研究作出重要贡献并发现电子

1907年：迈克尔逊（美国）发明光学干涉仪并使用其进行光谱学和基本度量学研究

1911年：维恩（德国）发现热辐射定律

1918年：马克斯·卡尔·欧内斯特·路德维希·普朗克（德国）对确立量子论作出巨大贡献

1921年：阿尔伯特·爱因斯坦（德国）他对数学物理学的成就，特别是光电效应定律的发现

1922年：尼尔斯·亨利克·大卫·玻尔（丹麦）关于原子结构以及原子辐射的研究

1923年：罗伯特·安德鲁·密立根（美国）关于基本电荷的研究以及验证光电效应

1927年：康普顿（美国）发现康普顿效应；威尔逊（英国）发明了云雾室，能显示出电子穿过空气的径迹

1929年：路易·维克多·德布罗意（法国）发现电子的波动性

1935年：詹姆斯·查德威克（英国）发现中子

1939年：欧内斯特·奥兰多·劳伦斯（美国）发明回旋加速器，并获得人工放射性元素

1960年：格拉塞（美国）发现气泡室，取代了威尔逊的云雾室

36. 2021年诺贝尔物理奖：授予三名科学家。其中，两位科学家——真锅淑郎和克劳斯·哈塞尔曼，因“对地球气候进行物理建模，量化可变性，并可靠地预测了全球变暖”而获奖。
37. 2020年诺贝尔物理学奖一半授予罗杰·彭罗斯，“因为发现黑洞的形成是对广义相对论的有力预测”。另外一半授予莱因哈德·根泽尔和安德里亚·格兹，因为在银河系中心发现了一个超大质量的致密天体，

一、物理方法

1.极限思维方法

 极限思维方法是将问题推向极端状态的过程中,着眼一些物理量在连续变化过程中的变化趋势及一般规律在极限值下的表现或者说极限值下一般规律的表现,从而对问题进行分析和推理的一种思维办法。

2.整体法和隔离法

 整体法是在确定研究对象或研究过程时,把多个物体看作为一个整体或多个过程看作整个过程的方法;

隔离法是把单个物体作为研究对象或只研究一个孤立过程的方法.

 技巧点拨：在解题方面，整体法不需事无巨细地去分析研究，显的简捷巧妙，但在初涉者来说在理解上有一定难度；隔离法逐个过程、逐个物体来研究，虽在求解上繁点，但对初涉者来说，在理解上较容易。熟知隔离法者应提升到整体法上。最佳状态是能对二者应用自如。

3.图形/图象图解法

 图形/图象图解法就是将物理现象或过程用图形/图象表征出后，再据图形表征的特点或图象斜率、截距、面积所表述的物理意义来求解的方法。尤其是图象法对于一些定性问题的求解独到好处。

4.等效转换（化）法

 等效法，就是在保证效果相同的前提下，将一个复杂的物理问题转换成较简单问题的思维方法。其基本特征为等效替代。

 高中物理学中涉及等效法的应用有：合力与分力；合运动与分运动；总电阻与分电阻；交流电的有效值等。除这些等效等效概念之外，还有等效电路、等效电源、等效模型、等效过程等。

5.平均思想方法

 物理学中，有些物理量是某个物理量对另一物理量的积累，若某个物理量是变化的，则在求解积累量时，可把变化的这个物理量在整个积累过程看作是恒定的一个值---------平均值，从而通过求积的方法来求积累量。这种方法叫平均思想方法。由于平均值只与初值和终值有关,不涉及中间过程,所以在求解问题时有很大的妙用。

 高中物理学中涉及平均值思想的有：平均速度、平均加速度、平均功率、平均力、平均电流等。对于线性变化情况，平均值=（初值+终值）/2.

6.猜想与假设法

 猜想与假设法，是在研究对象的物理过程不明了或物理状态不清楚的情况下，根据猜想，假设出一种过程或一种状态，再据题设所给条件通过分析计算结果与实际情况比较作出判断的一种方法,或是人为地改变原题所给条件，产生出与原题相悖的结论，从而使原题得以更清晰方便地求解的一种方法.

7.构建物理模型法

 求解物理问题，很重要的一点就是迅速把所研究的问题归宿到学过的物理模型上来，即所谓的建模。尤其是对新情境问题，这一点就显得更突出，无论是所研究的实际物体,还是物理过程或是物理情境,大都是理想化模型.

 高中物理中涉及的建模有以下几类

①实体模型有:质点、点电荷、点光源、轻绳轻杆、弹簧振子、平行玻璃砖、……

 ②物理过程有：匀速运动、匀变速、简谐运动、共振、弹性碰撞、圆周运动……

 ③物理情境有：人船模型、子弹打木块、平抛、临界问题……

8.对称法

 物理问题中有一些物理过程或是物理图形是具有对称性的。利用物理问题的这一特点求解，可使问题简单化。要认识到一个物理过程，一旦对称,则相当一部分物理量（如时间、速度、位移、加速度等）是对称的。

    高中物理中涉及应用对称思想的有：上抛、斜抛运动上升与下降过程对称；弹簧压缩与拉伸对称.