附录 D · 物理学史年表
高考对物理学史的考法几乎都是“谁、做了什么、说明了什么”的对应判断。下表按时间排列,“本书章”一列指正文讲到这项成果的章,题目涉及时可以回到那一章看实验细节。年份以成果完成或发表的年份为准,跨几年的写区间。
D.1 年表
Section titled “D.1 年表”| 年份 | 人物 | 实验或成果 | 意义 | 本书章 |
|---|---|---|---|---|
| 公元前 4 世纪 | 亚里士多德 | 认为力是维持物体运动的原因,重的物体下落得快 | 这两个观点后来分别被伽利略的理想斜面实验和落体研究推翻 | 第 4、6 章 |
| 1543 | 哥白尼 | 出版《天体运行论》,提出日心说 | 动摇了地心说,为开普勒的行星运动定律铺路 | 第 11 章 |
| 1609 | 开普勒 | 发表行星运动第一、第二定律(椭圆轨道定律、面积定律) | 依据第谷的观测数据,行星轨道不是正圆 | 第 11 章 |
| 1619 | 开普勒 | 发表行星运动第三定律(周期定律) | 给出 ,是牛顿推出万有引力的依据之一 | 第 11 章 |
| 1621 前后 | 斯涅耳 | 发现入射角与折射角的正弦之比为常数 | 光的折射定律;笛卡儿 1637 年也独立发表 | 第 23 章 |
| 1638 | 伽利略 | 出版《关于两门新科学的对话》,用斜面实验和逻辑推理研究落体 | 证明自由落体是匀加速运动,轻重物体下落一样快;开创实验与逻辑推理相结合的方法 | 第 3 章 |
| 1638 | 伽利略 | 理想斜面实验(同书中的推理) | 说明力不是维持运动的原因 | 第 6 章 |
| 1643 | 托里拆利 | 用水银柱测出大气压 | 大气压约等于 高水银柱产生的压强 | 第 32 章 |
| 1644 | 笛卡儿 | 补充伽利略的观点:不受力的物体将保持原来的速度沿直线运动 | 惯性思想更完整,为牛顿第一定律做准备 | 第 6 章 |
| 1662 | 玻意耳 | 发现一定质量气体温度不变时压强与体积成反比 | 玻意耳定律(马略特 1676 年独立发现) | 第 32 章 |
| 1672 | 牛顿 | 发表棱镜色散实验(实验约在 1666 年前后) | 白光由各种色光组成 | 第 23 章 |
| 1678 | 胡克 | 发表弹力与形变量成正比的规律 | 胡克定律 | 第 4 章 |
| 1687 | 牛顿 | 出版《自然哲学的数学原理》 | 提出三大运动定律和万有引力定律,建立经典力学体系 | 第 6、11、19 章 |
| 1690 | 惠更斯 | 出版《光论》,提出光的波动说 | 惠更斯原理,可以解释光的反射和折射 | 第 22、24 章 |
| 1785 | 库仑 | 用扭秤实验得出点电荷间作用力的规律 | 库仑定律 | 第 15 章 |
| 1798 | 卡文迪什 | 用扭秤测量地球密度,由此可算出引力常量 | 第一次在实验室里测出物体间的引力,被称为“称量地球” | 第 11 章 |
| 1800 | 伏打 | 制成伏打电堆 | 第一个能持续供电的化学电源 | 第 17、18 章 |
| 1801 | 托马斯·杨 | 双缝干涉实验 | 证明光是一种波 | 第 24 章 |
| 1811 | 阿伏加德罗 | 提出分子假说:同温同压下相同体积的气体含有相同数目的分子 | 阿伏加德罗常数以他命名 | 第 31 章 |
| 1818 | 菲涅耳、泊松、阿拉果 | 菲涅耳用波动理论解释衍射,泊松据此推出“泊松亮斑”,阿拉果用实验观察到 | 本想反驳波动说的推论成了波动说的证据 | 第 24 章 |
| 1820 | 奥斯特 | 发现通电导线使旁边的小磁针偏转 | 电流的磁效应,第一次揭示电与磁的联系 | 第 25 章 |
| 1820 | 安培 | 研究通电导线之间的作用力,提出判断电流磁场方向的安培定则(右手螺旋定则),随后提出分子电流假说 | 解释磁体的磁性来源;安培力以他命名 | 第 25 章 |
| 1826–1827 | 欧姆 | 用实验得出导体中电流与电压成正比、与电阻成反比 | 欧姆定律 | 第 17 章 |
| 1827 | 布朗 | 用显微镜观察到悬浮在水中的花粉微粒做无规则运动 | 布朗运动,间接反映液体分子的无规则运动 | 第 31 章 |
| 1831 | 法拉第 | 发现电磁感应现象 | “磁生电”,发电机和变压器的原理基础 | 第 27 章 |
| 1834 | 楞次 | 提出判断感应电流方向的规律 | 楞次定律,本质是能量守恒 | 第 27 章 |
| 1836 | 法拉第 | 金属箔包裹的房间放电实验 | 法拉第笼,演示静电屏蔽 | 第 15 章 |
| 1840 前后 | 焦耳 | 实验得出电流的热效应与电流的二次方、电阻、时间成正比 | 焦耳定律 | 第 17 章 |
| 1842 | 多普勒 | 提出波源与观察者相对运动时接收频率改变的规律 | 多普勒效应 | 第 22 章 |
| 1842 | 迈尔 | 提出能量守恒的思想 | 与焦耳、亥姆霍兹一起被看作能量守恒定律的确立者 | 第 14、33 章 |
| 1843 起 | 焦耳 | 测定热功当量(做功与产生热量的定量关系),实验持续到 1849 年前后 | 为能量守恒定律提供实验依据 | 第 33 章 |
| 1845–1846 | 纽曼、韦伯 | 先后提出感应电动势与磁通量变化率的定量关系 | 后人称为法拉第电磁感应定律 | 第 28 章 |
| 1847 | 亥姆霍兹 | 系统论证能量守恒定律 | 能量守恒成为普遍规律 | 第 14、33 章 |
| 1848 | 开尔文(汤姆孙) | 提出热力学温标(绝对温标) | 热力学温度的单位开尔文以他命名 | 第 32 章 |
| 1850 | 克劳修斯 | 提出热力学第二定律:热量不能自发地从低温物体传到高温物体 | 热力学第二定律的克劳修斯表述 | 第 33 章 |
| 1851 | 开尔文 | 提出热力学第二定律的另一种表述:不可能从单一热源吸热使之完全变成功而不产生其他影响 | 开尔文表述,说明第二类永动机不可能制成 | 第 33 章 |
| 1865 | 麦克斯韦 | 建立电磁场理论,预言电磁波,指出光是电磁波 | 统一电、磁、光 | 第 30 章 |
| 1879 | 霍尔 | 发现霍尔效应 | 霍尔元件用来测磁感应强度 | 第 26、30 章 |
| 1885 | 巴耳末 | 总结出氢原子光谱可见光区谱线的波长公式 | 巴耳末公式,后来由玻尔理论解释 | 第 34 章 |
| 1887 | 迈克耳孙、莫雷 | 用干涉仪测量不同方向的光速,没有测到差别 | 狭义相对论“光速不变”的实验基础 | 第 11 章 |
| 1887 | 赫兹 | 在电磁波实验中发现紫外线照射使电极更容易放电 | 最早观察到光电效应 | 第 35 章 |
| 1887–1888 | 赫兹 | 用实验产生并检测到电磁波,并显示它能像光一样反射、折射 | 证实麦克斯韦的电磁场理论;频率单位赫兹以他命名 | 第 30 章 |
| 1895 | 伦琴 | 发现 X 射线 | X 射线是波长很短的电磁波 | 第 30 章 |
| 1896 | 贝可勒尔 | 发现铀的天然放射现象 | 说明原子核有复杂结构 | 第 36 章 |
| 1897 | 汤姆孙(J. J. Thomson) | 研究阴极射线,测出其比荷,发现电子 | 说明原子可以再分 | 第 34 章 |
| 1898 | 居里夫妇 | 发现放射性元素钋和镭 | 推动放射性研究 | 第 36 章 |
| 1899 | 卢瑟福 | 把铀的射线分为 α 射线和 β 射线 | 放射线的分类 | 第 36 章 |
| 1900 | 普朗克 | 提出能量子假说:能量只能是最小能量值 的整数倍 | 量子论的开端 | 第 35 章 |
| 1904 | 汤姆孙(J. J. Thomson) | 提出原子的“枣糕模型” | 后被 α 粒子散射实验否定 | 第 34 章 |
| 1905 | 爱因斯坦 | 提出光子说,解释光电效应,给出光电效应方程 | 光具有粒子性;1921 年诺贝尔物理学奖因此颁发 | 第 35 章 |
| 1905 | 爱因斯坦 | 建立狭义相对论(光速不变、相对性原理两个假设),并得出质能关系 | 牛顿力学只适用于低速;质能关系是核能计算的依据 | 第 11、36 章 |
| 1905 | 爱因斯坦 | 发表布朗运动的理论 | 1908 年前后佩兰的实验证实,分子的真实存在得到公认 | 第 31 章 |
| 1909 起 | 密立根 | 油滴实验 | 测出元电荷,证明电荷量是量子化的 | 第 15 章 |
| 1909 | 盖革、马斯登(卢瑟福指导) | α 粒子散射实验:绝大多数穿过金箔,少数大角度偏转 | 否定枣糕模型 | 第 34 章 |
| 1911 | 卢瑟福 | 提出原子的核式结构模型 | 原子中心有体积很小、集中了几乎全部质量和正电荷的原子核 | 第 34 章 |
| 1911 | 昂内斯 | 发现汞在约 时电阻消失 | 超导现象 | 第 17 章 |
| 1913 | 玻尔 | 提出氢原子的玻尔模型(定态、跃迁、轨道量子化) | 成功解释氢原子光谱 | 第 34 章 |
| 1916 | 密立根 | 精确验证爱因斯坦的光电效应方程,测出普朗克常量 | 光子说得到实验支持 | 第 35 章 |
| 1917 | 爱因斯坦 | 提出受激辐射理论 | 激光的理论基础 | 第 24 章 |
| 1919 | 卢瑟福 | 用 α 粒子轰击氮核,打出质子 | 发现质子,实现第一个人工核转变 | 第 36 章 |
| 1923 | 康普顿 | 发表 X 射线被石墨散射后波长变长的实验和解释 | 康普顿效应,说明光子除能量外还有动量 | 第 35 章 |
| 1924 | 德布罗意 | 提出实物粒子也具有波动性 | 物质波, | 第 35 章 |
| 1927 | 戴维孙、革末;G. P. 汤姆孙 | 分别观察到电子衍射 | 证实物质波 | 第 35 章 |
| 1927 | 海森伯 | 提出不确定性关系 | 微观粒子的位置和动量不能同时精确确定 | 第 35 章 |
| 1932 | 查德威克 | 用 α 粒子轰击铍产生的射线打出质子,判断这种射线是中性粒子 | 发现中子 | 第 36 章 |
| 1932 | 安德森 | 在宇宙射线中发现正电子 | 第一个被发现的反粒子 | 第 36 章 |
| 1934 | 约里奥-居里夫妇 | 用 α 粒子轰击铝,得到放射性同位素磷 30 | 第一次人工制造放射性同位素,同时发现正电子衰变 | 第 36 章 |
| 1938 | 哈恩、斯特拉斯曼 | 发现中子轰击铀核后产生钡 | 发现铀核裂变 | 第 36 章 |
| 1942 | 费米 | 主持建成第一座核反应堆,实现可控链式反应 | 核能利用的开端 | 第 36 章 |
| 1960 | 梅曼 | 制成第一台激光器(红宝石激光器) | 激光走向应用 | 第 24 章 |
| 1964 | 盖尔曼等 | 提出夸克模型 | 质子、中子由夸克组成 | 第 36 章 |
D.2 常考易混
Section titled “D.2 常考易混”- 发现电磁感应的是法拉第(1831 年);判断感应电流方向的是楞次(楞次定律);感应电动势大小的定量规律由纽曼、韦伯提出,后人以法拉第命名。
- 发现电流的磁效应的是奥斯特;判断电流磁场方向的定则、分子电流假说是安培。奥斯特是“电生磁”,法拉第是“磁生电”。
- 提出万有引力定律的是牛顿;测出引力常量的是卡文迪什,不是牛顿。
- 行星运动三定律是开普勒,所用观测数据来自第谷;开普勒没有解释行星为什么这样运动,解释的是牛顿。
- **“力是维持运动的原因”**是亚里士多德的观点;推翻它的是伽利略的理想斜面实验;提出惯性定律的是牛顿(笛卡儿做了补充)。
- 测元电荷的是密立根(油滴实验);发现电子的是汤姆孙(阴极射线)。
- 提出电磁场理论、预言电磁波的是麦克斯韦;用实验证实电磁波的是赫兹。
- 最早观察到光电效应的是赫兹;提出光子说解释光电效应的是爱因斯坦;提出能量子的是普朗克;实验验证光电效应方程的是密立根。
- 发现天然放射现象的是贝可勒尔(铀);发现钋和镭的是居里夫妇;人工放射性同位素是约里奥-居里夫妇(居里夫妇的女儿和女婿)。
- α 粒子散射实验否定的是汤姆孙的枣糕模型,支持的是卢瑟福的核式结构模型;核式结构不能解释氢原子光谱的分立特征,解释它的是玻尔模型。
- 发现质子的是卢瑟福(1919 年,α 粒子轰击氮核);发现中子的是查德威克(1932 年,α 粒子轰击铍)。卢瑟福曾预言中子存在,但发现者是查德威克。
- 布朗运动是固体微粒的运动,不是分子本身的运动;发现者布朗是植物学家,理论解释来自爱因斯坦。
- 汤姆孙有两个:J. J. 汤姆孙发现电子;他的儿子 G. P. 汤姆孙观察到电子衍射。开尔文本名威廉·汤姆孙,又是另一个人。
- 证明光是波:托马斯·杨的双缝干涉、泊松亮斑;说明光是电磁波:麦克斯韦的理论加赫兹的实验;说明光有粒子性:光电效应、康普顿效应。
- 热力学第二定律有两种表述:克劳修斯表述讲热传导的方向,开尔文表述讲热功转化的方向,两者等价。