第7部分 科学家的故事-【专项训练】2026-2027学年初中物理早入门

第七部分科学家的故事 阿基乐德今 发现了浮力的秘密 F-G 1m1m2 2 发现了万有引力定律 伽利略人 发现了摆的等时性 瓦特 奥斯特 小磁针 改良了蒸汽机 电路 发现了电流的磁效应 法拉第一人 0 发现了电磁感应现象 96 阿基米德与浮力的秘密 科学大咖档案 国籍 生卒年 古希腊 公元前287年一公元前212年 格言 给我一个支点，我就能撬起整个地球。 重要成就 (1)发现了关于浮力的规律—阿基米德原理。 (2)发现杠杆原理一杠杆的平衡条件。 (3)确立了静力学和流体静力学的基本原理。 阿基米德 奇妙动手小实验 计算自己的体积 著名科学家阿基米德在洗澡时细心观察、勤于思考，最终发现了伟大的阿基米德原理！你 也想拥有善于发现的科学思维，变身小小科学家吗？快来开启趣味挑战，复刻经典实验，亲手 测算出自己的体积吧！ 实验材料：铅笔1支、量杯1个、浴缸1个。 实验步骤： 1.进入浴缸前，用铅笔在浴缸壁上标记出当前的水位线，铅笔痕 迹可轻松擦除，方便后续操作。 2.坐进浴缸，深吸一口气、捏住鼻子，将整个身体浸没在水中，请 家长帮忙快速标记此时的新水位线，之后立刻浮出水面，走出浴缸。 3.两条水位线之间的水的体积，就等于我们自身的体积。 4.最后用量杯精准测量体积：将量杯装满最大刻度容量的水，一次 次倒入浴缸，直至水位上升至第二次标记的水位线。用装水的杯数乘以 量杯的最大测量值，就能算出自己的体积啦！ 温馨提示 1.画水位线时紧贴水面画清楚，方便后续测量。 2.身体必须浸没（连同肩膀、脑袋都没入水中)，不然测出的体积会偏小。 3.倒水时要缓慢倾倒，不要大力泼水，避免水面晃动导致标记不准。 第七部分 科学家的故事103 公元前287年，阿 阿基米德出身贵族，家 有一天，国王让工匠替他打 基米德出生于希腊西西 庭十分富有，他受家庭的影响 造一项纯金的王冠。 里岛叙拉古附近的一个 从小就对数学、天文学有浓厚 小村庄。 的兴趣。 atb=C (ax+by 工匠手艺高明，制作的王冠 于是，他找来阿基米德，让阿基 阿基米德捧着这顶王冠 非常精巧，其质量与当初国王所 米德鉴定它是不是纯金制造的。 整天苦苦思索，甚至在洗澡 给的黄金一样重，但是国王怀疑 的时候，脑子里还想着王冠 工匠用银子偷换了一部分金子。 的事，但苦无结论。 突然他发现随着身子 阿基米德突然想到，可以用 阿基米德找来一些与王冠质 浸入浴桶，一部分水就从 测量固体排水量的办法，来确定 量相等的金块。 桶边溢出。 王冠的体积。 将金块放入盛满水的容器 里，测量排出水的体积，再把王 这一重大发现帮国王 这还引导阿基米德进一步发 冠放入盛满水的相同容器里，看 检验了王冠的品质。 现了浮力的秘密，为阿基米德成 看排出水的体积是否一样，问题 为力学之父奠定了基础。 就解决了。 104初中物理早入门 7 伽利略与摆的等时性 科学大咖档案 国籍 生卒年月 意大利 1564年2月一1642年1月 格言 真理就是具备这样的力量，你越是想要攻击它，你的攻击就 愈加充实和证明了它。 重要成就 (1)发现了摆的等时性。 (2)制作了世界上第一支温度计一气体温度计。 (3)第一位利用望远镜观测天体并取得大量成果的科学家。 伽利略 (4)非正式地提出惯性定律，从实验中总结出自由落体定律 和伽利略相对性原理等，奠定了经典力学的基础。 奇妙动手小实验 探秘摆的等时性 科学家伽利略善于观察生活、勇于反复探究，从吊灯摆动的现象中发现了著名的摆的等时 性。你也想拥有善于发现科学的眼晴，变身小小探索家吗？快来开启科学挑战，亲手完成摆的 趣味实验，解锁摆动的小秘密吧！ 实验材料：装水的矿泉水瓶、细线、秒表。 实验步骤： 1.将细线一端系紧在装水的矿泉水瓶上，另一端固定在高处，拉直细线，做成一个简易单摆。 2.将水瓶抬至一定高度，保持静止后轻轻放手，同时按下秒表计时。观察并记录水瓶从 侧最高点摆到另一侧最高点的时间，对比每次摆动的时间是否一致。 3.缩短细线的长度，保持和之前相同的抬起高度， 再次将水瓶由静止释放。 4.继续用秒表计时，观察摆速的变化，测量水瓶单 次摆动的时间，对比长、短摆线情况下，每次摆动的时间 是否相同。 温馨提示 1.每次释放水瓶前必须保持静止，不能顺手推送，否则会改变摆动幅度，影响计时结果。 2.调整细线长度时，只改变线长，水瓶抬起的高度、装水量保持不变，保证实验变量唯一。 第七部分科学家的故事105 564年，伽利略出生于意大利西 海岸的比萨城。 他从小受父亲的影响，对各 种自然现象具有强烈的好奇心 并且具有超强的动手能力。 伽利略随时都在用他锐利的目 一个周末，伽利略来到 在他长大的过程中，对自然科学 比萨大教堂，发现头项的吊灯 的兴趣逐渐加深，并追随欧几里得和 光，搜寻着大自然中的“？”。 随风在来回摆动。 阿基米德的脚步不断探索。 伽利略现场用脉搏来计时，他 惊异地发现，无论吊灯摆动的幅度 是大是小，往返摆动一次所用的时 间总是相等的。 回家后，加利略找了一根绳子 和一块大铁片。他把铁片绑在绳子 末端，再把绳子的上端挂在屋子的 横梁上，让它摆动。 无论铁片摆动幅度是 大是小，完成一次摆动所 需要的时间都是一样的！ 我把这称为“摆的等时性”。 重大 发现 惠更斯就是在这个 后来，伽利略又制造出了气 基础上发明了钟摆。 体温度计、浮力天平等。 106初中物理早入门 98 牛顿与万有引力定律 料学大咖档案 国籍 生卒年月 英国 1643年1月一1727年3月 格言 如果我看得比别人更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。 重要成就 (1)发现了万有引力定律。 (2)建立了经典力学体系，发现了三大运动定律。 (3)利用三棱镜最早发现光的色散现象。 (4)开创了微积分学。 牛顿 (5)发明了反射望远镜，并且用它初步观察到了行星的运动 规律。 奇妙动手小实验 鸡蛋旋转里的惯性小秘密 一个苹果落地的小事，启发牛顿发现了万有引力。你也想拥有善于观察、勤于思考的科学 头脑吗？快来动手完成趣味实验，亲自感受神奇的惯性吧！ 实验材料：1枚煮熟的鸡蛋、1枚生鸡蛋。 实验步骤： 1.把生鸡蛋和熟鸡蛋平放在桌面上，分别用手指让它们旋转起来。 2.等鸡蛋平稳转动时，用指尖轻轻按住蛋壳，再立刻松开手。 仔细观察你会发现，熟鸡蛋马上停下，而生鸡蛋还会持续 旋转。 之所以会出现不一样的结果，是因为生鸡蛋转动时，蛋壳 和蛋液一起转动，把蛋壳按停后，蛋液由于惯性继续旋转，从 而带动蛋壳继续转动。熟鸡蛋的蛋壳、蛋白和蛋黄是一个整体， 把蛋壳按停后，整枚鸡蛋会立即静止。 温馨提示 1.转动鸡蛋时只用手指轻轻发力，保证两枚鸡蛋初始转速相近，方便对比。 2.按压鸡蛋力度要轻，快速按下、立刻松手，按压时间保持一致，不要长时间按住。 第七部分科学家的故事107 牛顿小时候，特别热爱学习，特 有一天，他正坐在苹果树下 别爱动脑筋。 休息，突然一个熟透的苹果掉下来 砸到了他的头。 0 他摸了摸被砸痛的地方心想，苹 为什么不像星星和月亮一样挂 爱动脑筋的牛顿想，是不是 果熟透了，为什么不是往上升？ 在天上，而是要往地面落呢？ 有一种看不见的力量在起作用， 把苹果拉向地面呢？ 、n0 经过不断地钻研，牛顿终于解决了这个 直到今天，我们的人造卫星、火箭 问题，发现了著名的万有引力定律。 宇宙飞船的发射升空与运行轨道计算， 主要基于牛顿发现的万有引力定律和 运动定律。 F=G 1m,1m2 2 0 为了纪念牛顿，人们以他的名字 作为“力”这一物理量的单位，即牛顿 简称牛，符号为N。 万有引力定律 牛顿运动定律 108初中物理早入门 99 瓦特与蒸汽机的改良 科学大咖档案 国籍 生卒年月 英国 1736年1月—1819年8月 重要成就 (1)改良蒸汽机。 (2)最早量化衡量机器做功快慢，提出“马力”作为早期功 率的计量单位。 (3)研制蒸汽指示器、机械复印设备、光学仪器等，兼具机 械创新与实用价值。 瓦特 奇妙动手小实验 蒸汽吹动纸风车 著名科学家瓦特从小善于观察生活现象，从沸水顶起壶盖的细节中获得灵感，不断改良蒸 汽机，解锁了蒸汽蕴含的巨大动力，开启了伟大的蒸汽时代！你也想拥有细心观察、大胆探索 的科学思维，变身小小物理学家吗？快来开启趣味科学挑战，亲手复刻蒸汽机原理， 亲眼见证 水蒸气的神奇力量吧！ 实验材料：硬卡纸、牙签、不锈钢水杯、清水、蜡烛。 实验步骤： 1.用硬卡纸裁剪制作一个小巧的纸风车，穿在牙签上，保证风车可以自由转动。 2.水杯中装入适量清水，放置在平稳桌面上。 3.将纸风车轻轻架在水杯上方，调整高度，不接触杯口、悬空放置。 4.用蜡烛对水杯底部加热，水温升高沸腾后，源源不断的热气和水蒸 气向上升腾。 仔细观察会发现，上升的蒸汽气流持续冲击纸风车叶片，带动风车不 停旋转。 温馨提示 1.全程需家长陪同操作，不可独自点燃、使用蜡烛，远离窗帘、纸巾、书本等易燃物品。 2.裁剪硬卡纸制作风车时，剪刀尖端不要对准自己或他人，小心划伤手指。 3.加热时平稳摆放水杯，不要碰撞、挪动桌面，防止水杯倾倒，热水泼洒伤人。 第七部分科学家的故事109 纽科门蒸汽机，也译作纽可门蒸汽机，是人类历史 有一天，格拉斯哥大学送来一台 上第一台实用的蒸汽机，由英国工程师纽科门发明。 纽科门蒸汽机模型请瓦特修理。 纽科门蒸汽机当时主 如果能让气缸一直 要用于矿井抽水，效率很 保持高温，就能节省大 低。瓦特在修理该模型时 量的燃料 逐步找到了问题的根源 纽科门蒸汽机的 气缸每做一次功，就 0 要用冷水把整个气缸 冷却下来让蒸汽凝结 下一次做功前又得重 新把气缸加热。一冷 一热之间，大量热量 白白浪费了。 瓦特给纽科门蒸汽机加装了一个分离式冷凝器， 此后，蒸汽机不再只用于矿井抽 蒸汽做功后被引入一旁独立的冷凝器降温，气缸得以 水，还能驱动工厂里的各类机械！ 保持高温，热效率大幅提升！他还设计了双作用气缸 和飞轮，让机器运转更稳定，动力也更强劲！ 在瓦特改良蒸汽机的基础上，蒸汽火 为纪念瓦特在动力机械领域 车、蒸汽轮船相继诞生，它们烟囱里冒着 的开创性贡献，物理学中将功率单 浓烟，驶向全新的工业时代！ 位命名为“瓦特”。 110初中物理早入门 100 奥斯特与电流的磁效应 科学大咖档案 国籍 生卒年月 丹麦 1777年8月一1851年3月 格言 我不喜欢那种没有实验的枯燥讲课，所有科学研究都是从实 验开始的。 重要成就 通过实验发现了电流的磁效应，揭示了电和磁现象之间的 联系。 奥斯特 奇妙动手小实验 探秘电生磁 长久以来，人们都觉得电与磁是两种毫无关联的现象，物理学家奥斯特却通过实验发现了 电流能够产生磁场，证实二者存在紧密联系。你是否也想像奥斯特一样勇于探索、发现新知？ 快来动手复刻经典实验，亲眼见证电生磁的奇妙现象」 实验材料：一节5号电池、细导线、指南针（或小磁针)、胶带。 实验步骤： 1.取细导线，将导线两端分别接在电池正负极，用胶带固定 好线路，形成通路。 2.让指南针靠近通电导线，能够观察到指南针发生明显偏转。 3.调换电池正、负极重新连接导线，重复实验，会看到指南 针朝相反的方向偏转。 温馨提 1.无通电导线时，指南针S极指南，N极指北，位于南北方向，如果通电导线的磁场仍使 指南针指向南北方向，根本无法观察，为使实验效果明显，导线应平行于南北方向放置于指南 针上方，这样当导线通电时，指南针能指向东西方向，实验效果比较明显。 2.操作时不要长时间用手捏住导线金属接头，避免高温烫伤手指。 3.导线拉直，不要缠绕成团，弯曲、盘绕的导线会削弱磁场，现象不明显。 4.调换电池正、负极时，先断开导线再更换，不要带电拉扯线路。 第七部分 科学家的故事 (111 奥斯特是丹麦著名的 他认为电和磁之间存在 他做了很多努力和实验，试 科学家。 关系，但具体是什么关系呢， 图找到这两个领域之间的关系， 他也不太清楚。 可惜都失败了。 电 磁 什么关系呢？ 在1820年4月的一天，奥斯特在给学 他一边操作一边讲解，当他 生做电磁现象的讲座。在他的实验台上摆 把小磁针移动到导线下方的时候】 放着电路和一个小兹针。 接通了电路的开关。 难道是他 错了吗？正当 他陷入困境的 时候，一个小 得不能再小的 细节让一切发 生了转机… 这时候神奇的一幕 奥斯特通过这个细节继续进行探 发生了：在电源接通的 ●● ●● 究实验，终于发现了电生磁的现象，将 一瞬间，小磁针转动了 两个领域结合了起来。 -下。 石磁 他在1820年7月21日发表了 论文，阐述“电流的磁效应”。 从此以后，电磁学作为一个崭新 现在电兹学的原理在各大领域 的学科开始了蓬勃的发展，一系列伟 都有了广泛的应用。 大理论喷涌而出。 电磁继电器 通电螺线管 电磁学 电动机 安培定则 电磁感应现象 。。·电磁铁 。。。。。。。。。发电机 112初中物理早入门 101 法拉第与电磁感应现象 科学大咖档案 国籍 生卒年月 英国 1791年9月一1867年8月 格言 希望你们年轻一代，也能像蜡烛为人照明那样，有一分热， 发一分光，忠诚而踏实地为人类伟大的事业贡献自己的力量。 重要成就 (1)制造了人类历史上第一台电动机雏形。 (2)最早发现了电磁感应现象，为发电机的发明提供了可 能，被称为“电学之父”。 法拉第 奇妙动手小实验 法拉第笼 法拉第笼以电磁学奠基人法拉第的姓氏命名，是一款能够演示等电 势、静电屏蔽以及高压带电作业原理的经典实验装置。这一装置源于法 拉第的经典科学实验：他把自己关在金属笼中，当笼外产生强烈的静电 放电时，笼内的他却安然无恙。 接下来，我们就通过简易小实验，直观感受法拉第笼的作用！ 实验材料：电池供电式收音机、家用钢精锅、若干金属铝膜（或锡箔纸）。 实验步骤： 1.打开收音机，调试并收听到清晰的本地电台节目。 2.将正常播放的收音机放入钢精锅内，再用金属铝膜严密覆盖 住锅口。 此时可以发现，收音机的广播节目会中断、无法正常播放。即使 在铝膜表面扎出若干小孔，收音机依旧不能接收信号、恢复播放。 温馨提示 1.实验选用电池款收音机，禁止使用插电收音机，避免金属容器接触电路带来漏电隐患。 2.扎孔力度轻柔，不要用力过猛致铝膜大面积撕裂，保证金属屏蔽层完整。 3先找到清晰电台，确认播放正常后，再将收音机放入锅内加盖铝膜，方便前后对比现象， 第七部分科学家的故事113 法拉第是英国著名的物理学 他出生于萨里郡纽因顿的 B岁时，法拉第被父亲送 家、化学家。他在电磁学及电化学 一个穷苦家庭，小时候因为成 到一家书店当学徒，他白天负 领域做出许多重要贡献。 绩差而退学，只能依靠自学来 责跑腿和装订书籍，夜里则在 获得知识 工厂中阅读书籍。 在大量的阅读中，法拉第逐渐对 在一次科学表演中，法拉第凭借他的认真 科学产生了浓厚的兴趣，尤其是对电 和细心，成功引起了科学家戴维的兴趣，并成 学方面非常痴迷。 为了他的助手。 他利用一些简单的材料，经过不 当时另一位著名的科学家奥 戴维就是其中之一， 这也引 断实验，最终制成了最早的电动机雏 斯特发现了电流的磁效应，并被大 起了法拉第的探究欲望。 形，首次实现了将电能转换为连续转 量科学家进一步研究。 动的机械能」 (K 虽然看起来十分简陋，但这 根转动的轴，却掀起了一场工业革 人们以电动机为基础，将电磁现象应用于实际， 命的风暴。 在多个领域取得了巨大的科技进步。 114初中物理早入门