物理学史大纲.doc

物理学史探索课程纲要一、课程设置目的1.物理学史课程中,通过对物理学中重要的基本概念、定律、原理和理论的酝酿、形成和发展的过程，物理学基本概念的变革，物理学研究方法的演化等内容的教学，使学生获得关于物理学的发展过程的基本历史知识,掌握物理学发展的基本规律和总趋势。2.过对物理学发展过程的具体了解,加深学生对物理学知识和理论的实质、物理学思想、物理学方法、物理学发展动力和矛盾运动的理解和掌握；感受科学创造精神和激励提高学生自身的科学素质和创造素质。3.通过对物理学发展过程及物理学科学创造过程的阐述，使学生了解科学理论的发展与社会历史条件、哲学思想、生产实践和科学实验的关系，了解科学真理的相对性和科学认识的动态性，了解科学家献身科学、追求真理的崇高精神，从而加强辩正确唯物主义与历史唯物主义的教育，继承和发扬优良的科学传统，提高学生的思想道德素质。二、教学内容选取和教学实施1.本课程是选修课。2.本课程在教学中着重阐述物理基本概念、定律和理论的发展，物理学世界图景和物理学研究方法的演变，物理学历次重大突破的实现过程、历史动因和重大意义；介绍重要物理学家的科学思想、研究方法和科学精神，给学生以科学创造的启迪。3.本课程的教学必须以丰富、准确的史料和文献为基础，注意概括规律性的东西，并从理论的高度上进行分析阐述，力求做到“史一论统一”。4.要注意调动学生的学习积极性的主动性，结合重点内容，向学推荐一些阅读材料，鼓励他们进行独立钻研的思考。5.教学方式要多样化，除教师的讲述外，要加强学生的阅读和自学，组织一些参观和专题讨论，举办专题报告；教学过程中注意配合一些历史图片、模型、幻灯、录象等直观教具，注意发挥现代教学手段在提高教学质量中的作用。6.结合重点内容，适用布置一些思考题和课外作业；课程结束后，要在全面复习的基础上以适当的方式进行考试。7.本课程的教学时数为28-30学时。各部分内容的学时分配如下：古代物理部分经典物理部分现代物理部分复习考试8.教材及参考书目：教材：自编教材主要参考书目1潘永祥，王锦光，金尚年.物理学简史. 武汉：湖北教育出版社，1990.2李艳平,申先甲. 物理学史教程. 北京:科学出版社,2003.其他参考书目：1 蔡宾牟等.物理学中讲义中国古代部分.高等教育出版社,1985.2戴念祖. 中国科学技术史物理学卷. 北京:科学出版社,2001.三、基本教学内容第一编 古代物理学第一章 中国古代的物理学的主要成就1.中国古代的物理思想元气论 阴阳说 五行说 中国古代的时空观 中国古代对宇宙的认识2.中国古代的物理计算中国古代的时间计量 度量衡的起源的发展3.中国古代的力学成就对力的认识 关于物的重心与平衡 关于物体的运动和惯性 关于浮力和液体与气体的认识 力学知识和简单机械的应用4.中国古代的声学知识中国古代的律学 其它声学知识5.中国古代的热学知识火的使用 热胀冷缩的认识和利用 热本质和热传递现象的认识和利用 热动力的应用6.中国古代的电磁学知识关于磁现象的描述 指南针的发明 静电现象的描述 古建筑避雷措施7.中国古代的光学知识对光的直线传播的认识和利用 镜面成像原理 透光镜 关于光的折射与色散的描述第二章 西方古代物理学成就1.古希腊关于物质本原和时空的观念 朴素的元素论 原子论 亚里士多德的时空学说2.古希腊时期对宇宙的认识 亚里士多德运动理论 阿基米德的静力学成就 声、热、电、磁、光的具体知识3.中世纪的物理学成就说明1.注意揭示古希腊物理学思想和成就对后世物理学发展的影响。2.对中国古代物理学和西方古代物理学发展的特点作适当的对比第二编 经典物理学第三章经典力学体系的建立1.哥白尼与“天体运行论”、第谷与开普勒 哥白尼的宇宙体系 第谷的天文观测 开普勒的发现 说明1.突出生产关系变革和思想解放对科学发展的推动作用。2.注意揭示哥白尼学说的革命意义和开普勒的创造方法。3.讲清新的科学方法的重要意义。2.动学的奠基人伽利略伽利略力学成就及其研究方法 笛卡尔运动理论 惠更新关于碰撞的研究3.牛顿的伟大综合和理论飞跃引力思想早期发展 关于摆的研究 万有引力定律的提出4.牛顿和他的原理牛顿的生平和科学成就原理简介 牛顿的机械观和科学研究方法5.牛顿以后力学的发展6.声学的发展说明1.要深入伽利略的科学思想、运动理论和研究方法的革命意义。2.要系统阐明引力思想的发展过程和牛顿的具体探索过程，以“案例”的形式揭示科学认识的继承与发展和科学家的创造过程。3.通过对牛顿科学观点的分析，说明机械观的特点。第四章经典热力学基础1.能量转化与守恒定律原理的确立各种自然现象联系和转化的发展 迈尔、亥姆霍茨和焦耳的工作2.热力学第二定律的确立卡诺的热机理论 热力学温标的提出 热力学第二定律的物理表述 熵和熵增加原理3.低温物理学的发展4.分子运动论的发展5.统计力学的建立说明1.讲清能量原理建立的时代必然性和到达这一结果的不同途径。2.讲清卡诺的科学思想和论证方法以及克劳修斯和开尔文的科学突破。3.注意揭示统计力学思想的发展线索，讲清有关争论的实质。第五章 电磁场理论的建立1.伽伐尼电流的发现和欧姆定律的建立2.电磁联系的发现电流的磁效应的发现 安培的电动力学研究3.法拉第的物理学方面贡献电磁感应现象的发现 “力线”和“场”的概念的提出4.麦克斯韦的电磁场理论麦克斯韦的电磁场理论的建立 电磁波的预言和赫兹的实验检验5.19世纪物理学发展的一般特征说明1.突出安培的超距作用电动力学和法拉第近距作用场物理学的思想差异。2.按照麦克斯韦的三篇论文，讲清麦克斯韦的物理思想和研究方法；讲清“场物理学”的革命意义。第六章 经典光学1.光学的历史概述2.光的波动说和微粒说的论争3.光速的测定4.光谱的研究（略）第三编 现代物理学第七章 世纪之交物理学的发展1 经典物理学的局限性 2 19世纪的三大发现 3 经典物理学的两朵乌云说明1.通过对世纪之交五方面实验发现过程的具体讲述，深入揭示其科学思想和科学方法的启迪意义以及这些发现对经典物理学观念的冲击。2.重点介绍以彭加勒为首的批判学派的观点。第八章 相对论的建立1.相对论先驱者的思想2.爱因斯坦的狭义相对论3.广义相对论的建立说明1.着重说明爱因斯坦创立狭义相对论的科学思路和狭义相对论的时空观2.对广义相对论只作创建思路的简单介绍3.深入阐明爱因斯坦科学创造思想的特点第九章 量子力学的建立1.紫外灾难和普朗克的量子假说2.爱因斯坦的光量子理论3.卢瑟福的原子核式结构4.玻尔的氢原子理论5. 电子自旋的提出6.量子理论的发展说明1.着重阐述普朗克爱因斯坦玻尔德布罗意关于“量子”假说的提出、应用和发展的思想突破的物理基础和革命意义。2.对量子力学的建立，重要说明海森堡和薛定谔的创造思路和他们的理论的主要特征。3.关于两大巨人的争论，重要阐明他们关于理论本质的不同观点；并指出他们的争论树立了科学争论的典范。第十章 原子核物理与粒子物理学的发展1.原子核结构与核裂变的发现质子和中子的发现 原子核模型学说 核的人