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sungame现金网:物理学家的贡献,统治物理课本的

来源:http://www.ikarus280.com 作者:澳门太阳娱乐集团官网 时间:2019-09-07 08:06

原标题:牛顿炒股巨亏,爱因斯坦用诺贝尔奖金离婚,聊聊科学家的八卦

★伽利略

科学实验是物理学发展的基础,又是检验物理学理论的惟一手段,特别是现代物理学的发展,更和实验有着密切的联系。现代实验技术的发展,不断地揭示和发现各种新的物理现象,日益加深人们对客观世界规律的正确认识,从而推动物理学的向前发展。

10、麦克斯韦

在普通人的眼里,伟大的科学家们如神一般为人类带来了知识与智慧,不过再伟大的科学家也终究不是神,他们也会有普通人的烦恼,这次狂丸请到知名科普博主@王爽_宇宙奥德赛为大家分享几个大科学家的八卦故事,一起吃个科学瓜。

对物理学的贡献:

2002 年,美国两位学者在全美物理学家中做了一次调查,请他们提名有史以来最出色的十大物理实验,其中多数都是我们耳熟能详的经典之作。令人惊奇的是十大经典物理实验的核心是他们都抓住了物理学家眼中最美丽的科学之魂:由简单的仪器和设备,发现了最根本、最单纯的科学概念。十大经典物理实验犹如十座历史丰碑,扫开人们长久的困惑和含糊,开辟了对自然界的崭新认识。从十大经典物理实验评选本身,我们也能清楚地看出 2000 年来科学家们最重大的发现轨迹,就像我们“鸟瞰”历史一样。

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①发现摆的等时性

排名第一:托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉实验

英国物理学家、数学家。经典电动力学的创始人,统计物理学的奠基人之一。1873年出版的《论电和磁》,也被尊为继牛顿《自然哲学的数学原理》之后的一部最重要的物理学经典。麦克斯韦被普遍认为是对物理学最有影响力的物理学家之一。没有电磁学就没有现代电工学,也就不可能有现代文明。

1. 牛顿是公认的最接近于神的人类。他几乎无所不能,可惜非常不善于炒股。1720年,他因为买了著名的南海公司的股票而巨亏两万英镑,这相当于一个大学教授好几十年的薪水。牛顿事后哀叹到:「我能计算天体的轨迹,却无法预测人性的疯狂」。

②物体下落过程中的运动情况与物体的质量无关

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9、爱因斯坦

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③伽利略的理想斜面实验:将实验与逻辑推理结合在一起探究科学真理的方法为物理学的研究开创了新的一页(发现了物体具有惯性,同时也说明了力是改变物体运动状态的原因,而不是使物体运动的原因)

在20世纪初的一段时间中,人们逐渐发现了微观客体(光子、电子、质子、中子等)既有波动性,又有粒子性,即所谓的“波粒二象性”。“波动”和“粒子”都是经典物理学中从宏观世界里获得的概念,与我们的直观经验较为相符。然而,微观客体的行为与人们的日常经验毕竟相差很远。如何按照现代量子物理学的观点去准确认识、理解微观世界本身的规律,电子双缝干涉实验为一典型实例。

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2. 爱因斯坦和他的第一任妻子米列娃感情破裂后,常年处于分居的状态。为了让米列娃同意离婚,爱因斯坦开出了一张前所未有的空头支票:等他获得诺贝尔奖以后,所有奖金都归米列娃所有。由于这张空头支票,米列娃同意了离婚。后来,爱因斯坦也兑现了自己的承诺。

经典题目

杨氏的双缝干涉实验是经典的波动光学实验,玻尔和爱因斯坦试图以电子束代替光束来做双缝干涉实验,以此来讨论量子物理学中的基本原理。可是,由于技术的原因,当时它只是一个思想实验。直到 1961 年,约恩?孙制作出长为 50mm、宽为 0.3mm、缝间距为 1mm 的双缝,并把一束电子加速到 50keV,然后让它们通过双缝。当电子撞击荧光屏时显示了可见的图样,并可用照相机记录图样结果。电子双缝干涉实验的图样与光的双缝干涉实验结果的类似性给人们留下了深刻的印象,这是电子具有波动性的一个实证。更有甚者,实验中即使电子是一个个地发射,仍有相同的干涉图样。但是,当我们试图决定电子究竟是通过哪个缝的,不论用何手段,图样都立即消失,这实际告诉我们,在观察粒子波动性的过程中,任何试图研究粒子的努力都将破坏波动的特性,我们无法同时观察两个方面。要设计出一种仪器,它既能判断电子通过哪个缝,又不干扰图样的出现是绝对做不到的。这是微观世界的规律,并非实验手段的不足。

爱因斯坦厉害的地方是,一方面,他知道一些数学,对于数学中很妙的地方有直觉的欣赏的能力;另一方面,他对物理中的现象也有他的近距离的了解。他跟所有人都不同的地方就在于,他既能近看,又能远看。被公认为是继伽利略、牛顿以来最伟大的物理学家。1999年12月26日,爱因斯坦被美国《时代周刊》评选为“世纪伟人”。

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伽利略根据实验证实了力是使物体运动的原因

排名第二:伽利略的自由落体实验

8、开尔文

3. 伽利略曾在威尼斯公国的帕多瓦大学任教18年之久。后来他接受了佛罗伦萨大公的邀请,出任佛罗伦萨首席宫廷科学家,这让很多威尼斯人都大为不满。比如说,有一个叫克莱默尼尼的哲学家,曾找伽利略借过一笔钱;当他得知伽利略要去佛罗伦萨以后,立刻大骂伽利略是威尼斯的叛徒,然后就耍赖不还钱了。

伽利略认为力是维持物体运动的原因

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伽俐略首先将物理实验事实和逻辑推理和谐地结合起来

伽利略(1564—1642)是近代自然科学的奠基者,是科学史上第一位现代意义上的科学家。他首先为自然科学创立了两个研究法则:观察实验和量化方法,创立了实验和数学相结合、真实实验和理想实验相结合的方法,从而创造了和以往不同的近代科学研究方法,使近代物理学从此走上了以实验精确观测为基础的道路。爱因斯坦高度评价道:“伽利略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”。

开尔文,为热力学温标或称绝对温标,是国际单位制中的温度单位。开尔文温度常用符号K表示,其单位为开。开尔文常用于测量光源的色温。色温基于黑体发出的光的颜色取决于辐射体的温度的原理。

4. 麦克斯韦从小就酷爱熬夜。在剑桥大学读书的时候,他养成了一个坏毛病,总在凌晨2点左右出去跑步。他钟爱的跑步地点是自己学院的宿舍楼,每次跑步都会把沿途寝室的同学吵醒。这个半夜跑步的扰民坏毛病,麦克斯韦坚持了一生。

伽利略根据理想实验推论出,如果没有摩擦,在水平面上的物体,一旦具有某一个速度,将保持这个速度继续运动下去

16 世纪以前,希腊最着名的思想家和哲学家亚里斯多德是第一个研究物理现象的科学巨人,他的《物理学》一书是世界上最早的物理学专着。但是亚里斯多德在研究物理学时并不依靠实验,而是从原始的直接经验出发,用哲学思辨代替科学实验。亚里斯多德认为每一个物体都有回到自然位置的特性,物体回到自然位置的运动就是自然运动。这种运动取决于物体的本性,不需要外部的作用。自由落体是典型的自然运动,物体越重,回到自然位置的倾向越大,因而在自由落体运动中,物体越重,下落越快;物体越轻,下落越慢。

7、焦耳

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★胡克

伽利略当时在比萨大学任职,他大胆地向亚里斯多德的观点挑战。伽利略设想了一个理想实验:让一重物体和一轻物体束缚在一起同时下落。按照亚里斯多德的观点,这一理想实验将会得到两个结论。首先,由于这一联结,重物受到轻物的牵连与阻碍,下落速度将会减慢,下落时间将会延长;其次,也由于这一联结,联结体的重量之和大于原重物体;因而下落时间会更短。显然这是两个截然相反的结论。

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5. 波尔的前半生一直生活在自己弟弟的阴影下(为了方便起见,我们将管波尔的弟弟叫小波尔)。小波尔的博士答辩堪称哥本哈根大学历史上永恒的传奇。为了能亲眼看他进行博士答辩,有好几千人从丹麦全国各地涌来。为何一个博士答辩仪式会如此受人瞩目呢?因为小波尔曾作为国家队的队长,率领丹麦男足获得过奥运会足球比赛的亚军。

对物理学的贡献:胡克定律

伽利略利用理想实验和科学推理,巧妙地揭示了亚里斯多德运动理论的内在矛盾,打开了亚里斯多德运动理论的缺口,导致了物理学的真正诞生。

由于焦耳在热学、热力学和电方面的贡献,皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章。后人为了纪念他,把能量或功的单位命名为“焦耳”,简称“焦”;并用焦耳姓氏的第一个字母“J”来标记热量以及“功”的物理量。焦耳在研究热的本质时,发现了热和功之间的转换关系,并由此得到了能量守恒定律,最终发展出热力学第一定律。国际单位制导出单位中,能量的单位——焦耳,就是以他的名字命名。

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经典题目

人们传说伽利略从比萨斜塔上同时扔下一轻一重的物体,让大家看到两个物体同时落地,从而向世人展示了他尊重科学,不畏权威的可贵精神。

6、安培

玻尔兄弟

胡克认为只有在一定的条件下,弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比

排名第三:罗伯特·密立根的油滴试验

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6. 卢瑟福是一个物理学帝国主义者。他有一句名言:「世界上所有的科学,不是物理学,就是集邮」言下之意是,与物理学相比,其他所有的自然科学都和集邮一个档次。这句话得罪了很多其他领域的科学家,特别是一些化学家。他们甚至对卢瑟福进行了「报复」,给他发了一个诺贝尔化学奖。

★牛顿

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法国物理学家、化学家和数学家。安培最主要的成就是1820~1827年对电磁作用的研究,他被麦克斯韦誉为“电学中的牛顿”。在电磁作用方面的研究成就卓着。电流的国际单位安培即以其姓氏命名。安培在他的一生中,只有很短的时期从事物理工作,可是他却能以独特的、透彻的分析,论述带电导线的磁效应,因此我们称他是电动力学的先创者,他是当之无愧的。

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对物理学的贡献

很早以前,科学家就在研究电。人们知道这种无形的物质可以从天上的闪电中得到,也可以通过摩擦头发得到。1897 年,英国物理学家托马斯已经得知如何获取负电荷电流。1909 年美国科学家罗伯特·密立根(1868—1953)开始测量电流的电荷。

5、赫兹

7. 钱德拉塞卡是一个匪夷所思的工作狂。1937年,他刚加盟芝加哥大学天文系的时候,是系里唯一的理论家,所以就承担起了为研究生制订专业课的任务。他总共制订了18门课,要在两年内上完,而他本人就要上12门。尽管如此,他的科研工作也完全没受影响。1937年,他总共发表了6篇科研论文,还写了一本学术专著。

①牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上,采用归纳与演绎、综合与分析的方法,总结出一套普遍适用的力学运动规律——牛顿运动定律和万有引力定律,建立了完整的经典力学(也称牛顿力学或古典力学)体系,物理学从此成为一门成熟的自然科学

他用一个香水瓶的喷头向一个透明的小盒子里喷油滴。小盒子的顶部和底部分别放有一个通正电的电极和一个通负电的电极。当小油滴通过空气时,就带了一些静电,它们下落的速度可以通过改变电极的电压来控制。当去掉电场时,测量油滴在重力作用下的速度可以得出油滴半径;加上电场后,可测出油滴在重力和电场力共同作用下的速度,并由此测出油滴得到或失去电荷后的速度变化。这样,他可以一次连续几个小时测量油滴的速度变化,即使工作因故被打断,被电场平衡住的油滴经过一个多小时也不会跑多远。

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②经典力学的建立标志着近代自然科学的诞生

经过反复试验,密立根得出结论:电荷的值是某个固定的常量,最小单位就是单个电子的带电量。他认为电子本身既不是一个假想的也不是不确定的,而是一个“我们这一代人第一次看到的事实”。他在诺贝尔奖获奖演讲中强调了他的工作的两条基本结论,即“电子电荷总是元电荷的确定的整数倍而不是分数倍”和“这一实验的观察者几乎可以认为是看到了电子”。

海因里希·鲁道夫·赫兹,德国物理学家,于1888年首先证实了电磁波的存在。并对电磁学有很大的贡献,故频率的国际单位制单位赫兹以他的名字命名。在1888年12月13日向柏林科学院作了题为《论电辐射》的报告,他以充分的实验证据全面证实了电磁波和光波的同一性。

8. 埃拉托色尼是公认的地理学之父,同时也是一个非常奸诈的图书馆长。在担任亚历山大图书馆馆长期间,他向古希腊的一些大图书馆付了不少钱,把它们的大量藏书都借来临摹副本。这些副本临摹得特别好,完全达到以假乱真的程度。所以在还书的时候,埃拉托色尼就只还了那些书的副本,而把真品都留在了自己的图书馆里。

经典题目

“科学是用理论和实验这两只脚前进的”,密立根在他的获奖演说中讲道,“有时这只脚先迈出一步,有时是另一只脚先迈出一步,但是前进要靠两只脚:先建立理论然后做实验,或者是先在实验中得出了新的关系,然后再迈出理论这只脚并推动实验前进,如此不断交替进行”。他用非常形象的比喻说明了理论和实验在科学发展中的作用。作为一名实验物理学家,他不但重视实验,也极为重视理论的指导作用。

4、欧姆

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牛顿发现了万有引力,并总结得出了万有引力定律,卡文迪许用实验测出了引力常数

排名第四:牛顿的棱镜分解太阳光

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9. 卡西尼是土星光环的发现者,同时也是一个有名的「乌鸦嘴」,以专门反对那些里程碑式的重要理论而著称。举几个例子。他曾经公开反对开普勒的行星运动三定律,牛顿的万有引力定律,以及罗默的光速有限理论。他的手下、荷兰大科学家惠更斯曾为此嘲笑他,说「台长大人只会整天抬头看星星」。

牛顿认为力的真正效应总是改变物体的速度,而不仅仅是使之运动

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欧姆发现了电阻中电流与电压的正比关系,即着名的欧姆定律;他还证明了导体的电阻与其长度成正比,与其横截面积和传导系数成反比;以及在稳定电流的情况下,电荷不仅在导体的表面上,而且在导体的整个截面上运动。电阻的国际单位制“欧姆”以他的名字命名。乔治·西蒙·欧姆是一个天才的研究者,一个很有天赋和科学抱负的人。

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牛顿提出的万有引力定律奠定了天体力学的基础

对光学问题的研究是牛顿(1642—1727)工作的重要部分之一,亦是他最后未完成的课题。牛顿 1665 年毕业于剑桥大学的三一学院,当时大家都认为白光是一种纯的没有其他颜色的光;而有色光是一种不知何故发生变化的光。1665—1667 年间,年轻的牛顿独自做了一系列实验来研究各种光现象。他把一块三棱镜放在阳光下,透过三棱镜,光在墙上被分解为不同颜色,后来我们将其称作光谱。在他的手里首次使三棱镜变成了光谱仪,真正揭示了颜色起源的本质。1672 年 2 月,牛顿怀着揭露大自然奥秘的兴奋和喜悦,在第一篇正式的科学论文《白光的结构》中,阐述了他的颜色起源学说,“颜色不像一般所认为的那样是从自然物体的折射或反射中所导出的光的性能,而是一种原始的、天生的性质”。“通常的白光确实是每一种不同颜色的光线的混合,光谱的伸长是由于玻璃对这些不同的光线折射本领不同”。

3、法拉第

10. 欧拉一生中最绝望的时刻是他59岁的时候。那一年,他因患上白内障而双目失明。很容易想象,对一个数学家而言,双目失明到底意味着什么:几乎就是末日降临。之所以要加上一个“几乎”,是因为有一个数学家从绝望中挺了过来,在双目失明的情况下,依靠匪夷所思的记忆力和心算能力继续从事数学研究,然后又发表了200多篇数学论文。没错,这个怪物,就是欧拉本人。

★卡文迪许

牛顿《光学》着作于 1704 年问世,其中第一节专门描述了关于颜色起源的棱镜分光实验和讨论,肯定了白光由七种颜色组成。他还给这七种颜色进行了命名,直到现在,全世界的人都在使用牛顿命名的颜色。牛顿指出,“光带被染成这样的彩条:紫色、蓝色、青色、绿色、黄色、橙色、红色,还有所有的中间颜色,连续变化,顺序连接”。正是这些红、橙、黄、绿、青、蓝、紫基础色不同的色谱才形成了表面上颜色单一的白色光,如果你深入地看看,会发现白光是非常美丽的。

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贡献:测量了万有引力常量

这一实验后人可以不断地重复进行,并得到与牛顿相同的实验结果。自此以后七种颜色的理论就被人们普遍接受了。通过这一实验,牛顿为光的色散理论奠定了基础,并使人们对颜色的解释摆脱了主观视觉印象,从而走上了与客观量度相联系的科学轨道。同时,这一实验开创了光谱学研究,不久,光谱分析就成为光学和物质结构研究的主要手段。

是着名的自学成才的科学家,出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭,仅上过小学。1831年,他作出了关于电力场的关键性突破,永远改变了人类文明。他的发现奠定了电磁学的基础,是麦克斯韦的先导。1831年10月17日,法拉第首次发现电磁感应现象,并进而得到产生交流电的方法。1831年10月28日法拉第发明了圆盘发电机,是人类创造出的第一个发电机。由于他在电磁学方面做出了伟大贡献,被称为“电学之父”和“交流电之父”。

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典型题目

排名第五:托马斯·杨的光干涉试验

2、伽利略

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牛顿第一次通过实验测出了万有引力常量

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责任编辑:

卡文迪许巧妙地利用扭秤装置,第一次在实验室里测出了万有引力常量的数值

牛顿在其《光学》的论着中认为光是由微粒组成的,而不是一种波。因此在其后的近百年间,人们对光学的认识几乎停滞不前,没有取得什么实质性的进展。1800 年英国物理学家托马斯·杨(1773—1829)向这个观点提出了挑战,光学研究也获得了飞跃性的发展。

意大利数学家、物理学家、天文学家,科学革命的先驱。伽利略发明了摆针和温度计,在科学上为人类作出过巨大贡献,是近代实验科学的奠基人之一。历史上他首先在科学实验的基础上融汇贯通了数学、物理学和天文学三门知识,扩大、加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识。伽利略从实验中总结出自由落体定律、惯性定律和伽利略相对性原理等。被誉为“近代力学之父”、“近代科学之父”。其工作为牛顿的理论体系的建立奠定了基础。伽利略对17世纪的自然科学和世界观的发展起了重大作用 。从伽利略、牛顿开始的实验科学,是近代自然科学的开始。

★亚里士多德

杨在“关于声和光的实验与研究提纲”的论文中指出,光的微粒说存在着两个缺点:一是既然发射出光微粒的力量是多种多样的,那么,为什么又认为所有发光体发出的光都具有同样的速度?二是透明物体表面产生部分反射时,为什么同一类光线有的被反射,有的却透过去了呢?杨认为,如果把光看成类似于声音那样的波动,上述两个缺点就会避免。

1、牛顿

观点:

为了证明光是波动的,杨在论文中把“干涉”一词引入光学领域,提出光的“干涉原理”,即“同一光源的部分光线当从不同的渠道,恰好由同一个方向或者大致相同的方向进人眼睛时,光程差是固定长度的整数倍时最亮,相干涉的两个部分处于均衡状态时最暗,这个长度因颜色而异”。杨氏对此进行了实验,他在百叶窗上开了一个小洞,然后用厚纸片盖住,再在纸片上戳一个很小的洞。让光线透过,并用一面镜子反射透过的光线。然后他用一个厚约1/30英寸的纸片把这束光从中间分成两束,结果看到了相交的光线和阴影。这说明两束光线可以像波一样相互干涉。这就是着名的“杨氏干涉实验”。

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①重的物理下落得比轻的物体快

杨氏实验是物理学史上一个非常着名的实验,杨氏以一种非常巧妙的方法获得了两束相干光,观察到了干涉条纹。他第一次以明确的形式提出了光波叠加的原理,并以光的波动性解释了干涉现象。随着光学的发展,人们至今仍能从中提取出很多重要概念和新的认识。无论是经典光学还是近代光学,杨氏实验的意义都是十分重大的。爱因斯坦(1879—1955)指出:光的波动说的成功,在牛顿物理学体系上打开了第一道缺口,揭开了现今所谓的场物理学的第一章。这个试验也为一个世纪后量子学说的创立起到了至关重要的作用。

百科全书式的“全才”,着有《自然哲学的数学原理》、《光学》。他在1687年发表的论文《自然定律》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。提出牛顿运动定律,发明了反射望远镜和发展出微积分学。提出了“牛顿法”以趋近函数的零点和金本位制度。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究作出了贡献。

②力是维持物体运动的原因

排名第六:卡文迪许扭矩实验

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经典题目

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亚里士多德认为物体的自然状态是静止的,只有当它受到力的作用才会运动

牛顿的万有引力理论指出:两个物体之间的吸引力与它们质量的乘积成正比,与它们距离的平方成反比。但是万有引力到底多大?

★开普勒

18 世纪末,英国科学家亨利·卡文迪什(1731—1810)决定要找到一个计算方法。他把两头带有金属球的 6 英尺长的木棒用金属线悬吊起来。再用两个 350 磅重的皮球分别放在两个悬挂着的金属球足够近的地方,以吸引金属球转动,从而使金属线扭动,然后用自制的仪器测量出微小的转动。

对物理学的贡献 开普勒三定律

测量结果惊人的准确,他测出了万有引力的引力常数 G。牛顿万有引力常数 G 的精确测量不仅对物理学有重要意义,同时也对天体力学、天文观测学,以及地球物理学具有重要的实际意义。人们在卡文迪什实验的基础上可以准确地计算地球的密度和质量。

经典题目

排名第七:埃拉托色尼测量地球圆周

开普勒发现了万有引力定律和行星运动规律

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托勒密

埃拉托色尼(约公元前 276一约前 194)公元前 276 年生于北非城市塞里尼。他兴趣广泛,博学多才,是古代仅次于亚里斯多德的百科全书式的学者。只是因为他的着作全部失传,今天才对他不太了解。

观点:发展和完善了地心说

埃拉托色尼的科学工作极为广泛,最为着名的成就是测定地球的大小,其方法完全是几何学的。假定地球是一个球体,那么同一个时间在地球上不同的地方,太阳线与地平面的夹角是不一样的。只要测出这个夹角的差以及两地之间的距离,地球周长就可以计算出来。他听说在埃及的塞恩即今天的阿斯旺,夏至这天中午的阳光悬在头顶,物体没有影子,光线可以直射到井底,表明这时的太阳正好垂直塞恩的地面,埃拉托色尼意识到这可以帮助他测量地球的圆周。他测出了塞恩到亚历山大城的距离,又测出夏至正中午时亚历山大城垂直杆的杆长和影长,发现太阳光线有稍稍偏离,与垂直方向大约成 7° 角。剩下的就是几何问题了。假设地球是球状,那么它的圆周应是 360°。如果两座城市成 7° 角(7/360 的圆周),就是当时 5000 个希腊运动场的距离,因此地球圆周应该是 25 万个希腊运动场,约合 4 万千米。今天我们知道埃拉托色尼的测量误差仅仅在 5% 以内,即与实际只差 100 多千米。

哥白尼 观点:日心说

排名第八:伽利略的加速度试验

第谷 贡献:测量天体的运动

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威廉·赫歇耳

伽利略利用理想实验和科学推理巧妙地否定了亚里斯多德的自由落体运动理论。那么正确的自由落体运动规律应是怎样的呢?由于当时测量条件的限制,伽利略无法用直接测量运动速度的方法来寻找自由落体的运动规律。因此他设想用斜面来“冲淡”重力,“放慢”运动,而且把速度的测量转化为对路程和时间的测量,并把自由落体运动看成为倾角为 90° 的斜面运动的特例。在这一思想的指导下,他做了一个 6 米多长,3 米多宽的光滑直木板槽,再把这个木板槽倾斜固定,让铜球从木槽顶端沿斜面滚下,然后测量铜球每次滚下的时间和距离的关系,并研究它们之间的数学关系。亚里斯多德曾预言滚动球的速度是均匀不变的:铜球滚动两倍的时间就走出两倍的路程。伽利略却证明铜球滚动的路程和时间的平方成比例:两倍的时间里,铜球滚动 4 倍的距离。他把实验过程和结果详细记载在 1638 年发表的着名的科学着作《关于两门新科学的对话》中。

贡献:用望远镜发现了太阳系的第七颗行星——天王星

伽利略在实验的基础上,经过数学的计算和推理,得出假设;然后再用实验加以检验,由此得出正确的自由落体运动规律。这种研究方法后来成了近代自然科学研究的基本程序和方法。

汤苞

伽利略的斜面加速度实验还是把真实实验和理想实验相结合的典范。伽利略在斜面实验中发现,只要把摩擦减小到可以忽略的程度,小球从一斜面滚下之后,可以滚上另一斜面,而与斜面的倾角无关。也就是说,无论第二个斜面伸展多远,小球总能达到和出发点相同的高度。如果第二斜面水平放置,而且无限延长,则小球会一直运动下去。这实际上是我们现在所说的惯性运动。因此,力不再是亚里斯多德所说的维持运动的原因,而是改变运动状态的原因。

贡献:用“计算、预测、观察和照相”的方法发现了太阳系第九颗行星——冥王星

把真实实验和理想实验相结合,把经验和理性相结合的方法,是伽利略对近代科学的重大贡献。实验不是也不可能是自然观象的完全再现,而是在人类理性指导下的对自然现象的一种简化和纯化,因而实验必须有理性的参与和指导。伽利略既重视实验,又重视理性思维,强调科学是用理性思维把自然过程加以纯化、简化,从而找出其数学关系。因此,是伽利略开创了近代自然科学中经验和理性相结合的传统。这一结合不仅对物理学,而且对整个近代自然科学都产生了深远的影响。正如爱因斯坦所说:“人的思维创造出一直在改变的宇宙图景,伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它。这就是伽利略的发现的重要意义”。

泰勒斯

排名第九:卢瑟福散射与原子的有核模型

贡献:发现毛皮摩擦过的琥珀能吸引羽毛、头发等轻小物体

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★库仑

卢瑟福(1871—1937)在 1898 年发现了 a 射线。1911 年卢瑟福在曼彻斯特大学做放射能实验时,原子在人们的印象中就好像是“葡萄干布丁”,即大量正电荷聚集的糊状物质,中间包含着电子微粒,但是他和他的助手发现向金箔发射带正电的 a 射线微粒时有少量被弹回,这使他们非常吃惊。通过计算证明,只有假设正电球集中了原子的绝大部分质量,并且它的直径比原子直径小得多时,才能正确解释这个不可想象的实验结果。为此卢瑟福提出了原子的有核模型:原子并不是一团糊状物质,大部分物质集中在一个中心的小核上,称之为核子,电子在它周围环绕。

贡献:发现了库仑定律——标志着电学的研究从定性走向定量

这是一个开创新时代的实验,是一个导致原子物理和原子核物理肇始的具有里程碑性质的重要实验。同时他推演出一套可供实验验证的卢瑟福散射理论。以散射为手段研究物质结构的方法,对近代物理有相当重要的影响。一旦我们在散射实验中观察到卢瑟福散射的特征,即所谓“卢瑟福影子”,则可预料到在研究的对象中可能存在着“点”状的亚结构。此外,卢瑟福散射也为材料分析提供了一种有力的手段。根据被靶物质大角散射回来的粒子能谱,可以研究物质材料表面的性质(如有无杂质及杂质的种类和分布等),按此原理制成的“卢瑟福质谱仪”已得到广泛应用。

典型题目

排名第十:米歇尔·傅科钟摆试验

库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用

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库仑发现了电流的磁效应

1851 年,法国着名物理学家傅科(1819—1868)为验证地球自转,当众做了一个实验,用一根长达 67m 的钢丝吊着一个重 28kg 的摆锤《摆锤直径 0.30m),摆锤的头上带有钢笔,可观测记录它的摆动轨迹。傅科的演示说明地球是在围绕地轴旋转。在巴黎的纬度上,钟摆的轨迹是顺时针方向,30 小时一周期;在南半球,钟摆应是逆时针转动;而在赤道上将不会转动;在南极,转动周期是 24 小时。

富兰克林

这一实验装置被后人称为傅科摆,也是人类第一次用来验证地球自转的实验装置。该装置可以显示由于地球自转而产生科里奥利力的作用效应,也就是傅科摆振动平面绕铅垂线发生偏转的现象,即傅科效应。实际上这等同于观察者观察到地球在摆下的自转。

贡献:

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①对当时的电学知识(如电的产生、转移、感应、存储等)作了比较系统的整理

②统一了天电和地电

密立根 贡献:密立根油滴实验——测定元电荷

昂纳斯发现超导

欧姆: 贡献:欧姆定律(部分电路、闭合电路)

★奥斯特

电流的磁效应

经典题目

奥斯特最早发现电流周围存在磁场

法拉第根据小磁针在通电导线周围的偏转而发现了电流的磁效应

★法拉第

贡献:

①用电场线的方法表示电场

②发现了电磁感应现象

③发现了法拉第电磁感应定律

经典题目

奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第发现了电磁感应现象

法拉第发现了磁场产生电流的条件和规律

奥斯特对电磁感应现象的研究,将人类带入了电气化时代

法拉第发现了磁生电的方法和规律

★安培

①磁场对电流可以产生作用力,并且总结出了这一作用力遵循的规律

②安培分子电流假说

经典题目

安培最早发现了磁场能对电流产生作用

安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式

狄拉克

贡献:预言磁单极必定存在

★洛伦兹

贡献:1895年发表了磁场对运动电荷的作用力公式

阿斯顿

贡献:

①发现了质谱仪②发现非放射性元素的同位素

劳伦斯 发现了回旋加速器

★楞次 发现了楞次定律(判断感应电流的方向)

★汤姆生

贡献:

①发现了电子(揭示了原子具有复杂的结构)

②建立了原子的模型——枣糕模型

经典题目

汤姆生通过对阴极射线的研究发现了电子

★卢瑟福

指导助手进行了α粒子散射实验

提出了原子的核式结构

发现了质子

经典题目

汤姆生提出原子的核式结构学说,后来卢瑟福用 粒子散射实验给予了验证

卢瑟福的原子核式结构学说成功地解释了氢原子的发光现象

卢瑟福的a粒子散射实验可以估算原子核的大小

卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究,揭示了原子核的组成

★波尔

贡献:波尔原子模型(很好的解释了氢原子光谱)

经典题目

玻尔把普朗克的量子理论运用于原子系统上,成功解释了氢原子光谱规律

玻尔理论是依据a粒子散射实验分析得出的

玻尔氢原子能级理论的局限性是保留了过多的经典物理理论

★贝克勒尔

发现天然放射现象(揭示了原子核具有复杂结构)

经典题目

天然放射性是贝克勒尔最先发现的

贝克勒尔通过对天然放射现象的研究发现了原子的核式结构

★伦琴 贡献:发现了伦琴射线

★查德威克 贡献:发现了中子

★约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇

①发现了放射性同位素

②发现了正电子

经典题目

居里夫妇用α粒子轰击铝箔时发现电子

约里奥·居里夫妇用α粒子轰击铝箔时发现正电子

★普朗克 贡献:量子论

★爱因斯坦

贡献:

①用光子说解释了光电效应

②相对论

经典题目

爱因斯坦提出了量子理论,普朗克提出了光子说

爱因斯坦用光子说很好地解释了光电效应

是爱因斯坦发现了光电效应现象,普朗克为了解释光电效应的规律,提出了光子说

爱因斯坦创立了举世瞩目的相对论,为人类利用核能奠定了理论基础;普朗克提出了光子说,深刻地揭示了微观世界的不连续现象

★麦克斯韦

贡献:

①建立了完整的电磁理论

②预言了电磁波的存在,并且认为光是一种电磁波(赫兹通过实验证实电磁波的存在)

经典题目

普朗克在前人研究电磁感应的基础上建立了完整的电磁理论

麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在,赫兹用实验方法给予了证实

麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在

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