1、主題一物理學(xué)發(fā)展簡史一、古典物理學(xué)與近代物理學(xué)：1、古典物理學(xué)：廿世紀(jì)以前所發(fā)展的物理學(xué)稱為古典物理學(xué)，以巨觀的角度研究物理，可分為力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)等主要分支。2、近代物理學(xué)：廿世紀(jì)以后 (1900 年卜朗克提出量子論后 ) 所發(fā)展的物理學(xué)稱為近代物理學(xué)，以微觀的角度研究物理， 量子力學(xué)與相對論為近代物理的兩大基石。二、物理學(xué)重要人物及其理論簡表：科學(xué)家年代發(fā)表理論天 阿基米文 得年杠桿原理、浮力原理及力學(xué)托勒密哥白尼伽利略二世紀(jì)154317 世紀(jì)提出地心說，認(rèn)為地球?yàn)橛钪孢\(yùn)行中心發(fā)表天體運(yùn)行，認(rèn)為太陽為宇宙運(yùn)行中心發(fā)明天文望遠(yuǎn)鏡， 發(fā)現(xiàn)木星的四個(gè)衛(wèi)星比塞塔實(shí)驗(yàn) 提出慣性想法物理學(xué)實(shí)驗(yàn)

2、之父克卜勒1609161三大行星運(yùn)動(dòng)定律9牛頓1687三大運(yùn)動(dòng)定律、萬有引力定律白努力1738) ( 流體動(dòng)力學(xué)白努力定律熱 古代人熱質(zhì)說，認(rèn)為熱是一種由高溫流向低溫處之物質(zhì)學(xué)伽利略發(fā)明氣體溫度計(jì)侖福特1798熱的力學(xué)說，認(rèn)為熱和物體運(yùn)動(dòng)有關(guān)卡諾1824熱機(jī)循環(huán)理論布朗1827發(fā)現(xiàn)布朗運(yùn)動(dòng)焦耳1840測出熱功當(dāng)量，證實(shí)熱為能量的一種形式克勞修1850氣體動(dòng)力論斯光司乃耳1615折射定律學(xué)牛頓1675光的微粒說、色散實(shí)驗(yàn)海更士1678光的波動(dòng)說楊格1801雙狹縫干涉實(shí)驗(yàn)菲左1849首次測得光速富可1850測得水中之光速馬克士1864建立光是電磁波的理論威赫茲1886發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)愛因斯1905提出

3、光量子理論，成功解釋光電效應(yīng)坦電 庫侖1785庫侖靜電力定律磁學(xué)伏打 單1800長伏打電池 ( 最早的電池 ) 時(shí)間質(zhì)量位制度厄司特1820發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)安培1820安培定律 ( 載流導(dǎo)線產(chǎn)生磁場的數(shù)學(xué)式 )奧姆1826奧姆定律法拉第1831電磁感應(yīng)定律馬克士1864馬克士威方程式 ( 集電磁學(xué)理論之大成 )威赫茲1889以實(shí)驗(yàn)證實(shí)電磁波的存在近 侖琴1895發(fā)現(xiàn) X射線代物理貝克勒1896發(fā)現(xiàn)天然放射性湯木生1897發(fā)現(xiàn)電子 ( 陰極射線 )居禮夫1897發(fā)現(xiàn)放射性元素釷、釙、鐳婦卜朗克1900提出量子論拉瑟福1911發(fā)現(xiàn)原子核，提出原子行星模型德愛因斯1905解釋布朗運(yùn)動(dòng) 提出光量子理論

4、 提出狹義相對論坦波耳1912提出氫原子結(jié)構(gòu)模型德布羅1924提出物質(zhì)波理論依查兌克1926發(fā)現(xiàn)中子哈恩1938發(fā)現(xiàn)鈾裂變費(fèi)米1942建立第一座核子反應(yīng)爐主題二物理學(xué)的發(fā)展對人類生活的影響一、古典物理學(xué)對人類生活的影響： 杠桿、輪軸、滑輪、斜面、螺旋、劈、力學(xué)：簡單機(jī)械 1() 2 、光學(xué)： 反射原理：一 () 平面鏡：鏡子 (1) 凹面鏡：手電筒、車燈、探照燈 (2) (3) 凸面鏡：路口、商店監(jiān)視鏡 () 二折射原理： 凸透鏡：放大鏡、顯微鏡、相機(jī) (1) (2) 凹透鏡：眼鏡、相機(jī)氣機(jī) ) 暖 ( 、熱學(xué)：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、引擎、冰箱、冷 34、電學(xué)：( 一) 利用電能運(yùn)作：一般電器用品，

5、如：電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)( 二) 利用電磁感應(yīng)：發(fā)電機(jī)、變壓器( 三) 利用電磁波原理：無線通訊、雷達(dá)二、近代物理學(xué)對人類生活的影響：1、半導(dǎo)體：( 一) 半導(dǎo)體：導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體間之一種材料，可分為元素半導(dǎo)體( 如：硅、鍺等 ) 和化合物半導(dǎo)體 ( 如：砷化鎵等 ) 兩種。( 二) 用途：(1) 半導(dǎo)體制成晶體管，體積小、耗電量少，具有放大電流訊號(hào)功能。(2) 半導(dǎo)體制成二極管具整流能力。(3) 集成電路 (IC) ：(A)1958 年發(fā)展出集成電路技術(shù)，系利用長晶、蝕刻、蒸鍍等方式于一小芯片上容納上百萬個(gè)晶體管、二極管、電阻、電感、電容等電子組件之技術(shù)，而此電路即稱為集成電路。(B)

6、IC 之特性：體積小、效率高、耗電低、穩(wěn)定性高、可大量生產(chǎn)。(C)IC 之應(yīng)用：計(jì)算機(jī)、手機(jī)、電視、計(jì)算器、手表等電子產(chǎn)品。(4) 計(jì)算機(jī)信息科技之?dāng)U展大輻改變了人類的生活習(xí)慣， 故俗稱第二次工業(yè)革命。2、雷射：( 一) 原理：利用愛因斯坦原子受激放射理論，誘發(fā)大量原子由受激態(tài)同時(shí)做能態(tài)之躍遷并放射同頻率之光子，藉以將光加以增強(qiáng)。( 二) 特性：聚旋光性好、強(qiáng)度高、光束集中、頻率單一( 單色光 ) 。( 三) 應(yīng)用：(1) 工業(yè)上：測量、切割、精密加工(2) 醫(yī)學(xué)上：切割手術(shù) ( 腫瘤、近視 ) (3) 軍事上：定位、導(dǎo)引(4) 生活、娛樂上：激光視盤、光纖通訊3、光纖：( 一) 光纖：將高純

7、度石英熔融抽絲制成極細(xì)之圓柱體，柔軟可撓曲，含內(nèi)層 ( 纖芯) 及外層 ( 包層 ) 兩層。( 二) 原理：纖芯之折射率大于包層， 光訊號(hào)以特定角度射入纖芯之一端后， 因連續(xù)之全反射而傳遞至另一端。( 三) 特性：(1) 通訊容量大 ( 頻寬較大 ) ，約為傳統(tǒng)銅線之 10 倍以上。(2) 重量輕、價(jià)格便宜。傳輸過程中耗能低，利于長程傳輸。(3) (4) 不受干擾，保密性佳。 ( 四) 應(yīng)用：通訊。4、核能發(fā)電：( 一) 核能：較大原子核發(fā)生分裂 ( 核裂變，如：核彈、核電廠內(nèi)部 ) 或較小原子核發(fā)生融合 ( 核聚變，如：氫彈、太陽內(nèi)部 ) 時(shí)，因生成物質(zhì)量減少而轉(zhuǎn)變成能量，此能量稱為核能。(

8、 二) 原理：質(zhì)量與能量之轉(zhuǎn)換遵守愛因斯坦狹義相對論中之質(zhì)能互 2mc E。換公式：( 三) 過程：利用鈾 235 在可控制的情形下進(jìn)行核分裂反應(yīng)， 產(chǎn)生之核能轉(zhuǎn)變成熱能使水變成水蒸氣后，推動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能， 【核 電能】。能動(dòng)能熱能5、超導(dǎo)體：T)( 臨界溫度 ) 超導(dǎo)體： 1908 年翁內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)部份物質(zhì)于某特定溫度 ( 一 c 以下，其電阻完全消失，此時(shí)此物稱為超導(dǎo)體。( 二) 特性：超導(dǎo)體具有零電阻及完全反磁性之特性。( 三) 高溫超導(dǎo)體：1987 年朱經(jīng)武、吳茂昆發(fā)現(xiàn)釔鋇銅氧化物之臨界溫度約為 92K，高于液態(tài)氮之沸點(diǎn) 77K，稱為高溫超導(dǎo)體 。( 四) 應(yīng)用：超強(qiáng)力磁鐵、磁浮列車。物

9、理學(xué)與測量主題三一、物理量：1、定義：物理學(xué)上所使用的量。2、分類：( 一) 依有無方向性而分：(1) 向量：兼具大小及方向性者，如：速度、力(2) 純量：僅具大小無方向性者，如：體積、時(shí)間、功 ( 二) 依定義方式而分：(1) 基本量：由基本概念定義而出之物理量，共有時(shí)間、長度、質(zhì)量、電流、溫度、發(fā)光強(qiáng)度 ( 光度 ) 、物質(zhì)的量 ( 物量 ) 七種。(2) 導(dǎo)出量：由基本量所定義出之物理量，如：體積、面積、速度等。(3) 物理學(xué) ( 力學(xué) ) 上最常用的三個(gè)基本量：時(shí)間、長度、質(zhì)量。二、測量：1、定義：將待測物理量與一標(biāo)準(zhǔn)量做比較的過程。準(zhǔn)確值數(shù)值有效數(shù)字2、結(jié)果：測量結(jié)果一位估計(jì)值單位n

10、 之形式，稱為科學(xué)記號(hào)。 、科學(xué)記號(hào)：將一數(shù)字化為3 10)(1aa 104、數(shù)量級：一數(shù)化為科學(xué)記號(hào)后n 13.1610 a10若) ，則其數(shù)量級為( 一n3.16a 1010若二 ) ，則其數(shù)量級為( 三、單位：1、定義：物理量之比較標(biāo)準(zhǔn)。2、條件：單位須具恒常性及方便性。3、SI 單位：國際度量衡局選定七個(gè)基本量之單位( 基本單位 ) 作為單位系統(tǒng)之基礎(chǔ)，簡稱 SI 單位，亦稱為公制單位。4、七個(gè)基本量及基本單位列表：基本量代號(hào) 基本單位單位代號(hào)時(shí)間 T 秒 s長度 L公尺 m質(zhì)量 M 公斤 kg電流I安培A溫度T 凱耳文K發(fā)光強(qiáng)度 I燭光 cd物質(zhì)的量 N 莫耳 mol5、輔助前綴：(

11、 一) 意義：置于單位前方，用以表示極大或極小物理量之符號(hào)。( 二) 輔助前綴列表：數(shù)量級前綴 mega kilo centi mili micro nano pico femto符號(hào) M k c m n p f名稱百萬千厘毫微奈皮飛四、物理學(xué)三大基本量之測量及單位：1、時(shí)間之測量及單位：( 一) 秒之定義：(1)1967 年前：(A) 定義：以太陽日為標(biāo)準(zhǔn)。地球上任一點(diǎn)連續(xù) 2 次對正太陽之時(shí)間間隔稱為太陽日，一年內(nèi)太陽日之平均值稱為平均太陽日， 再將一平均太陽日分為 24 小時(shí)，1 小時(shí)分為 601 平均太陽日。 秒分分為 160 秒，故 1 分， 86400(B) 缺點(diǎn)： (a) 平均太

12、陽日逐年改變。使用不便。 (b) 年后：原子間之振動(dòng)具良好之恒常性，故國際度量衡局于 (2)1967 年會(huì)議中，選定了以銫原子之某一固定振動(dòng) 1967 1 秒，此標(biāo)準(zhǔn)沿用至今。 9192631770 次的時(shí)間定義為 ) 單擺之等時(shí)性： ( 二只與擺長其周期 ) 時(shí)，有 (1) 當(dāng)單擺之?dāng)[角不大(擺角T25g 關(guān)。 秒之單擺稱為秒擺，其擺長(2) 周期 1m2 T：三)半衰期(半生期 )( 即剩下一半尚未 (1) 定義：放射性物質(zhì)衰變數(shù)量達(dá)原來總數(shù)之一半 所需的時(shí)間，稱為半衰期或半生期。衰變 ) N 后，設(shè)半衰期為之某放射性物質(zhì)原數(shù)量為經(jīng)過時(shí)間 (2) 公式：t t1 ，則：剩下數(shù)量為 N)(

13、NN 02 C 之濃度可鑒定其年代。014應(yīng)用：利用物體所含 (3)2、長度之測量及單位：( 一) 公尺之定義：(1)18 世紀(jì)：以北極經(jīng)巴黎至赤道的子午線長之一千萬分之一為1 公尺，并以此標(biāo)準(zhǔn)制作了一標(biāo)準(zhǔn)尺 ( 鉑銥合金棒 ) 。(2)1889 年后：因標(biāo)準(zhǔn)尺長之一千萬倍不等于子午線長，遂改以標(biāo)準(zhǔn)尺為1 公尺之標(biāo)準(zhǔn)，其缺點(diǎn)為易受環(huán)境影響。(3)1961 年：國際間同意將公尺之標(biāo)準(zhǔn)改訂為氪的同位素所發(fā)出某一特定光的波長的 1650763.73 倍。(4)1983 年：國際度量衡會(huì)議決議將光在真空中299792458 分之一秒所行之距離定義為 1 公尺。( 二) 常用特殊長度單位：15m109.46。(L.Y.)：光在一年中所行之距離(1) 光年 (2) 天文單位 (A.U.) ：地球繞日公轉(zhuǎn)軌道之平均半徑11m10 1.49(500 光秒 )oo10 m101A)( ：，常用于表示原子之大小。(3) 埃 A 3 、質(zhì)量之測量及單位：公斤之定義： )( 一 年前： (1)1889 1 公斤。 14(A) 定義：定義、公升之純水其質(zhì)量為 C 純水取得不易。 (B) 缺點(diǎn)： (a) )(b) 易受環(huán)境溫度影響。年后：國際度量衡會(huì)議決議采用鉑銥合金制之公斤原器 (2)1889 1 公斤之標(biāo)準(zhǔn)。為制： 、 制及(s