实验在物理学发展中的作用
实验在物理学发展中的作用
实验在物理学发展中的作用物理学是以实践为本的科学。
在物理学的发展中,实验起了重要的作用。
什么叫实验?实验是人们根据研究的目的,运用科学仪器,人为的控制、创造或纯化某种自然过程,使之按预期的进程发展,同时在尽可能减少干扰的情况下进行观测,以探求该自然过程变化规律的一种科学活动。
在物理学的发展中,从经典物理到现代物理学,著名的物理实验不胜枚举,从事实验工作的物理学家何止成千上万。
他们置身于艰苦的实验研究之中,为推动物理学的发展努力奋斗。
他们对物理学的发展起了什么样的推动作用?他们的工作有何价值?纵观物理学三百余年的发展历史,可概括为如下几个方面。
一、实验新发现。
探索新规律伽利略的单摆实验和斜面实验为研究力学规律提供了重要依据,库仑定律的验证、欧姆定律的建立、奥斯特发现电流的磁效应无一不是通过实验得出的,光的干涉、衍射、偏振以及双折射等现象也都是首先在实验中发现的。
物理学有许多分支,汇合起来组成物理学的主干,每个分支在其发展之初都有大量的实验为之奠基,从而使个分支更加充实,更加全面,这一切说明了:实验,只有实验,才是物理学的基础。
19世纪末,经典物理学发展的了相当完善的地步,人们纷纷认为物理已经到头了,以后只是把常数测得再准些,向小数点后面推进而已。
然而,正是实验的新发现打破了沉闷的空气,揭示了经典物理学的不足。
世纪之交的三大发现开拓了新的领域,把物理学推进到一个新阶段。
二、检验理论。
判定理论的适用范围实践是检验理论的客观标准。
一个理论的正确性,不仅在于它能说明多少现象,更重要的是他能否得到实验的肯定,他作为预言,被而后的实验证实到什么程度。
例如:1905年,爱因斯坦用光子假说了光的微粒说和波动说之间长期的争论,能很好的解释光电效应的实验结果,但直到1916年,当密立根以及其严密的实验全面地证实了爱因斯坦的光电方程之后,光的粒子性才被人们所接受。
同样,德布洛伊德物质波假说也是在实验发现电子衍射之后才得到肯定。
谈实验在中学物理教学中的作用
充分的锻炼 , 这对于他们运用 物理知识 去实践有很 大 的
帮助 。 二、 物 理 实 验 可 以增 强学 生 的学 习兴 趣 和 主 动 性
培养 。我们知道 , 物理 实验 是需要 很 多计算 和 思考 的 , 这正是物理教 师得 以培养 学生创 造性 思维 和探 索能 力 的基 础 , 学 生在计算 和思考 中, 才 能够充 分调 动 自己的
物理实验教 学 , 是 提高物 理教 学质 量十分 有效 的途 径 , 对 提高学 生抽象逻辑思维能力 有很大 的帮助 , 将 为学生 在今后走上社会参加社会实践 、 为将来 学好物理 知识打 下 坚实基础 。物理 实验本 身就 是物 理学 的不 可分 割 的 重要内容 。物 理学 的任何 一部 分 内容 的结构 及其 发展 都 可以分解 为三种 因素 : 实验 、 概念 体系 和应 用 。可见 ,
建
认可 的, 在实践 中也取得相 当好的效果 。我 们的物理 知 识章节 内容分得 十分清楚 , 这有利 于我们按 章分节 来进 行 物理实 验 , 一步 一个脚 印 , 让学 生不 断对 自己所学 的 物理知识进行巩 固和加深 。这样 , 将 有利 于我们往更 深 层次去 学习新 的物理知识 。
的治学 态度 , 努 力从 实验 中获取知 识 , 不 断促使 自己物 理成绩的 提 高。在 物理 实 验 中 , 我们 不 能 有任 何 的 差 错, 因为任何差 错都 有可能 导致数 据 的偏 差很 大 , 不 能
、
物 理 实 验 可 以 锻 炼 学 生 的 动 手 能 力 和 实 际 应 用
中学 教 学 参 考
实验视 窗
谈 实验 在 中学 物 理 教 学 中的 作 用
广西北 流 市新 荣镇 三 育初级 中学( 5 3 7 4 0 1 ) 宁
理想实验
学号:2007150805029理想实验在物理学中的作用系名称:物理系专业名称:物理学年级: 07物本姓名:王聚云指导教师:赵先林2011年 5月 20日目录摘要: (2)关键词 (2)ABSTRACT (3)前言: (4)一、理想实验的发展历史 (5)1、理想实验概述 (5)2、理想实验概念 (5)二、理想实验的性质 (6)1、理想化方法 (6)2、理想实验与真实验的区别。
(7)3、理想实验的特点 (7)三、理想实验在物理学发展中的巨大作用 (8)1、理想实验能澄清物理学中的错误观念,推动物理学的发展。
(8)2、理想实验是建立新概念的最佳方法 (9)3、理想实验在物理学理论的研究中的也有重要作用。
(10)四、理想实验在物理教学中的作用 (10)1、充分运用教材提供的理想实验建立新的科学概念 (10)2、应用理想实验巧妙地发现或呈现物理规律 (11)3、运用理想实验调节课堂气氛,激发学生学习兴趣 (11)4、利用理想实验可以做到出于简单而归于深奥 (11)5、利用理想实验来培养学生的物理思维能力 (12)6、理想实验与多媒体技术的结合 (12)参考文献: (14)致谢 (15)从物理学发展的历史看,物理学是以实验为基础的学科,物理实验是物理学理论的基础,也是物理学发展的基本动力。
而理想实验在物理学的发展中的地位是尤为重要的。
在科技不发达的年代里,我们人类有他们独有的逻辑思维能力,进行着对大自然奥秘的初步探索,为物理学的发展树立了一个又一个里程碑。
时至今日,随着科学技术的进步,我们的科研技术,研究用的仪器都有了巨大的进步。
但是,理想实验依然保持着它的旺盛生命力。
尤其是理想实验在基础科学的研究中能澄清物理学中的错误观念,理想实验是建立新概念、新理论的有力手段,在物理学的发展及教学中有不可替代的重要作用。
本文论述了理想实验的发展历程、优点和缺点、应用范围、理想实验与实际试验的联系以及理想实验在教学中的应用。
物理实验在物理教学中的作用-实验在物理教学中的作用
物理实验在物理教学中的作用:实验在物理教学中的作用中学物理中的许多基本概念和规律,都是在演示实验、学生实验与生活中观察的基础上概括总结出来的。
因此,对于物理概念和规律的引入、阐述以及巩固都需要根据教学内容,安排不同类型的演示和实验来造成一种特定的物理环境,让学生置身于这个环境之中。
引导他们手脑和感观并用,直观形象地观察和分析物理现象,从而获得生动的感性认识,建立起正确的物理概念,同时在实验过程中,培养学生的观察能力、思维能力、探索精神,还能使他们获得实际技能和掌握实验的方法。
这是教师应承担的重要的责任。
下面我根据个人的体会,谈谈物理实验在教学中的重要作用。
一、通过演示实验,培养学生的学习兴趣兴趣是吸引注意力的重要因素,有趣的物理实验是引起他们的兴趣,集中其注意力的重要手段。
在教学过程中,我们充分利用演示实验创设一个有声有色、有直观感的教学情境,使学生在愉快的情境下,充分发挥自己的分析思维能力,把实验获得的感性认识归纳、综合为理性知识,完成认识过程中的飞跃,达到主观和客观的和谐统一。
例如“电磁感应”问题的教学,比较抽象,如果没有一个实验支持,学生很难理解。
若用一个电流计和螺线管连成一个闭合回路,先让学生讨论:“当条形磁铁插入或拔出螺线管的瞬间,电流计指针是否偏转?”然后老师做演示实验,学生可以观察到当条形磁铁插入或拔出螺线管的瞬间,电流计指针突然偏转一下,这时可能有学生会问:“当条形磁铁静止在螺线管中时电流计指针发生偏转吗?”当学生提出这样的问题后,老师可以马上通过演示实验让学生看到问题的答案。
老师再问学生在条形磁铁插入和拔出的过程,电流计指针偏转有什么不同,观察仔细的同学可能已经发现在条形磁铁插入和拔出的过程,电流计指针偏转方向正好相反,而观察不仔细的同学则可能没有发现这一点,这个时候老师可以重做一遍实验,让没有观察到这一现象的学生注意观察。
这时,聪明的学生还可能会问:“电流计指针偏转角度大小又与什么有关呢?”老师可以接着做演示实验,让学生看到:当条形磁铁快速插入或拔出螺线管,电流计指针偏转较大;而当条形磁铁缓慢插入或拔出螺线管,电流计指针偏转较小。
浅谈实验教学在物理教学中的作用
0 5 0 67 0 河北霸 州市二十二 中学 刘 英
食 和 “ 月食 ”的形成,这样 二、 重 视学 生 实验 学生的主要任务是 :安装和调 学 生 实 验 是 整 个 教 学 中 程 中 一 个 比较 重 要 的 组 成 , 与 可 加 深 理 解 ,强 化 记 忆 。让 学 整仪器,按操作程序操作,观 的 一个 重 要 环 节 ,是 教 学 的 核 察测 量,读 i 取必要的数据 , 课堂理论知识教学具有 同样 生 能够 从 实 验 中 观 察 物 理 现 的意 义 。 它 是 一 项 有 目的 的 象及变化过 程,认识现象变 化 心 部分 ,在 培养学生掌握物理 排除_般 性故障等 。这是培养 “ 跟观察 、动手操作 、动脑 的本质 ,通过演示实验给 学生 科 学的思想 和研 究方法,培养 学生实验 技能的关键阶段 在 动 思考 的实践活动 。对于提高 提供 了学 习的、和探索所必须 学生实验技 能方面有 突出作 这个过程 中要注 意培养学生 学生 的综合素质和能力具有 的观察情境 ,它把一些复杂 、 用 。上好学生实验应从 以下几 严格遵守操作规程 的习惯,还 东西 ”由实验 方面入手 : 要注意培养学生手脑并用 的 ’ 重要 的作用 。在这一过程 中, 抽象的微观 的 “ 既培养 了学生实事求是 的严 过程集 中表现 出来 ,给学生提 ( ) 一 计划地培养学 良好 习惯及细 ,观 察的习惯 t L , 谨科学态度,又使学生掌握 了 供 了 必 要 的 知 识 ,降 低 了 学 习 生 实验 技 能 完成实验报告 这 时要对 学 生 实 验 是 在 教 师 指 导 科学方法,同时激发了学生的 难 度 ,解 决 了 学 生 对 物 理 学 习 实验 时的数据进行处理,分 析 学 习 兴趣 ,增 加 求 知欲 。要 使 感 到乏味难懂和难学的困惑 。 下 ,用整节 课时间 ,在实验室 结果 ,总结规律。这 是从感 性 其 次,加 强演 示实验的示 中由学 生 自行完成的实验 。其 上升 到理 论的重要阶段,教师 实验 教学更加 突出,必须做 到: 范 性 ,对 学 生 良好 的 实验 习 惯 主要 目的不是 让学生去探索 引导学生学 习处 理数据的基 0 突 出演 示 实验 养成 、能力的培养有很大 作 新知 ,而是运用 已学 知识 比较 本方法 ,培养学生实事求是的 演示实验是教师在课堂 用 。这就要求演示实验不仅要 规范地验证理 论和培养 实验 态度和科学严 谨的作风 。要及 教学 中利用仪器、模型 、挂 图 完成 实验本身所达到 的目的 , 技能。教师应有计划地进行学 时 更 正 实 验 中 的错 误 ,必 要 时 : , 等操作,指导学生有 目的的观 还 要 注 意 其 示 范 性 ,切 不 可 图 生实验,分阶段 、有重点地对 对 实 验 进 行 重 做 。 三 、开展 课 外活动 察 现象 ,激 发 学 生 学 习 兴趣 , 方 便 而 产 生 随 意 性 ,教 师演 示 学 生 进 行 培 养 。 通 过 课 外活 动和 小制 作 , ( )必须履行 “ 二 预 启发学生探 索物 理现象 ,培养 时要熟练 灵巧操 作。使学生 学生积 极主动钻研物 理的意 ’ 在获得知识 的同时 ,得 以实验 习一 一 实验 一一报 告 ” 的 小实验 可以提高兴趣 、联 系实 际,扩展知 识和 培养研究 能力 志 ,促 进 学 生个 体发 展 ,通 过 技 能 良好 的教育。实验 中还 要 实 验 全 过 程 等主要 目的。可 以 自己确定实 预 习过 程 很 重 要 , 它是 提 认真操作 ,有效观察 ,使学生 有恰当 的指导 语,教师要注 意 验 ,不必都在实验 室做 ,可在 对客观 的知识产生感性 的认 引导学生观察现象 ,启发学生 高教学效果 的重要保 障,以防 家 中完成或现场观察 。开展课 识 。所 以说 ,演示实验必须突 思 维 ,把 已有 的理 性 知 识 与 观 止学生在没有理解实验 目的、 外 活 动 不 仅 可 以 帮助 学 生 学 出准 确 性 。教 师 要 上 好 演 示 实 察到的实验现象相联系 ,透过 要求的情况下 ,应付完成 实验 好基础知识 ,而且可 以开发学 验 课 须 做 到 以下 几 点 : 实验现象看清其本质所在 。例 的现象 。教师要在实验前安排 生 智 力 ,充 分 发 挥 他 们 的 想象 首先,认真备课 ,精心设 如:在 “ 体的磁极 ”实验 中, 学生写 出预 习实验报告 ,实验 力,同时也获得 了实验素质 的 磁 计 让 学 生们 注 意 观 察 铁 屑 的分 时进 行检查 。实验过程中对个 培养和 实验训练 。 布 ,进而对概 念掌握理解 ,然 别学 生进行辅 导,让它们明确 演 示实验 作为课 堂教 学 总之 ,在物 理教学中,一 一 的组成 部分 ,应纳入课堂教学 后可 以根据磁极 的分布情 况, 实验 目的,了解 实验 原理,认 定要注意实验教 学,为学生创 计划 ,根据教学 的各个环节 的 做区分磁体和铁棒 的实验 ,这 识实验仪器 ,掌握 实验步骤, 造更多更好 的动 手做实验的 . 特 点来 设 计 ,并 紧 密 结 合 教 。 样不仅巩固课本知识 ,也培养 做 好 操 作 和 记 录 。 机会与特定环境 ,不断提高教 实验过程是把实验方案 学的效果 ,全面提高学生的素 学 。教师要通过仪器的介绍和 了学生灵活运用知识解 决实 讲解 ,给学生提供认识和 了解 际 问题 的 技 巧 和 能 力 。 付诸 实 施 的阶 段 ,在 这 个 阶 段 质 。 各仪器性能 的机会,为正确使 用 打下基础 。在演示过程 中使 学生看 清楚,尽 可能使要展现 的现象 具有 明显 性,趣味性和 启 发性 例如 :讲光在均匀介 质 中沿直线传播时 ,可先演示 “ 小孔成像 ”实验,为了巩固 和深化概念和规律,在此基础 上变换一些条件做一些实用 性的实验,如可把小孔堵上 , 则会形成 “ ”:在影 的区域 影 观察不到光源 ,进而得到 “ 日
简述物理实验在物理教学中的地位及作用论文
简述物理实验在物理教学中的地位及作用论文摘要:随着新课程的,国家某某某门越来越重视中学生的核心素养,不再像传统教育中教师和家长只在乎他们的学习成绩。
物理在中学教育中占据了很重要的地位,它体现了世界万物的运动规律,比如抛物线运动、圆周运动等。
无数物理学家通过多年的研究和探索,发现了很多像万有引力一样的物理规律,帮助人们更好的了解很多生活中的现象。
而让中学生学习物理的目的,就是让他们掌握一些基本的物理知识,并在将来有解决现实问题的能力。
关键词:物理实验;物理教学;学生物理实验是中学物理教学过程中经常运用的教学方式,它的出现能够给教学带来一定的推动作用。
但是,在现实的物理教学中,物理实验究竟占据了何种地位,它能够给物理教学带来哪些作用呢?本文接下来将结合自己多年的物理教学经验,阐述一些自己的观点和看法。
一、物理实验在物理教学中的地位1、物理实验是物理教学的基础在物理教学过程中,教师通过做物理实验可以给学生投影一个生活中客观存在的物理现象,而这种基本的物理现象就是学生要学习的物理知识的现实表现。
通过物理实验,可以让学生很容易的记住这种物理现象,然后带着对此现象的一些困惑,去物理教学中寻找原因。
所以说,物理实验是学生学习物理知识的基础,也是物理教学的表现基础。
2、物理实验是物理教学的必不可少的内容在现实的物理教学中,很多物理规律在生活中固然存在,但是不能被很多学生所了解,导致了他们在学习物理教材内容时不太容易接受。
这会导致他们学习难度的增加,甚至是学习兴趣的减弱,不利于物理教学的质量和效果的提高。
而通过适当运用一些物理实验进行教学,可以让学生更加直观的了解到那些物理规律,会降低他们的学习难度,并可以激发他们的学习兴趣。
所以说,物理实验是物理教学中必不可少的内容,它在物理教学中占据着至关重要的地位。
3、物理实验是物理教学的不可或缺的手段教学的目的就是为了培养学生,新课程后更是要求学生全面发展,将来做一个对社会有用的人才。
论理想实验在高中物理教学中的作用
论理想实验在高中物理教学中的作用【摘要】高中物理教学中的理想实验扮演着重要的角色。
通过引导学生思考、增强实验设计能力、提高实验操作技能等方式,理想实验有助于培养学生的科学探究精神和科学素养。
本文将从理想实验的概念和高中物理教学的重要性角度出发,探讨理想实验在教学中的作用。
引导学生思考能够激发他们的学习兴趣,增强实验设计能力则有助于培养学生的创新思维。
理想实验还可以提高学生的实验操作技能,促进科学探究精神的培养。
结论中将介绍理想实验对高中物理教学的积极影响,并展望未来理想实验在物理教学中的发展。
通过理想实验的应用,可以有效提升学生的学习效果,培养他们的综合素质,为未来的科学研究打下良好基础。
【关键词】理想实验、高中物理教学、思考、实验设计、实验操作技能、科学探究精神、科学素养、积极影响、发展展望1. 引言1.1 理想实验的概念理想实验是指在理论上设想出来的实验,通过假设某些条件或参数具有特定数值并进行数学推导,从而确定实验的设计和结果。
它是科学方法中一种重要的思维工具,能够帮助科学家更好地理解自然规律,推动科学知识的发展。
在高中物理教学中,理想实验是非常重要的。
通过理想实验,学生可以在脑海中构建出真实世界中无法直接观察到的情境,从而加深对物理学原理的理解。
通过理想实验,学生可以通过推演和分析得出结论,提高自己的逻辑思维能力和实验设计能力。
理想实验还可以帮助学生更好地理解物理学原理,鼓励他们独立思考和提出假设。
通过理念实验,学生能够更好地了解物理学的实验方法和思维模式,培养科学探究精神和科学素养,为他们未来深入学习物理学打下坚实的基础。
1.2 高中物理教学的重要性高中物理教学在学生学习过程中占据非常重要的地位。
物理是研究自然界最基本规律的一门科学,它既具有理论性又具有实践性,对学生的思维能力、动手能力和创新能力的培养都起着不可替代的作用。
高中物理不仅可以帮助学生理解自然现象背后的物理规律,还可以培养学生的科学精神和实验技能。
实验在物理教学中的作用
浅谈实验在物理教学中的作用众所周知,实验在物理教学中有着不可替代的作用。
通过实验,可以观察到生动有趣的物理现象,从而加深对所学知识的理解。
通过实验,还可以培养和提高学生动脑、动手的能力,培养实事求是的科学态度和严肃认真的工作作风。
由此可见,实验在物理教学中起着非常重要的作用。
它不仅是教学的一种手段,而且是物理教学的重要内容。
在中学物理教学中,要使学生更好地掌握物理知识,就要培养学生的实验技能和创造能力。
加强演示实验和学生分组实验,充分发挥实验在物理教学中的重要作用,是搞好启发式教学的关键,是使学生积极主动获取知识、培养学生创造性实践能力的基本保证。
一、利用物理实验,激发学生学习兴趣兴趣是学生学习的良师益友。
在学习中如果学生对某一学科有兴趣,学生就会自觉主动地学习。
如,“瓦碎蛋全”实验,在学习“动量定理”时,如果教师仅仅利用运动学公式结合牛顿第二定律推导得出结论,学生往往会感到枯燥乏味,也无法做到深刻理解,若能先演示以下“瓦碎蛋全”实验,学生学习的效果就大不一样。
例如,找一块海绵,在海绵四个角上放四个鸡蛋,在鸡蛋上放一块木板,木板上再放三块砖头,砖头上再放一块瓦,用一只铁锤对准瓦的中部用力快速猛敲,瓦被敲碎,而下面的鸡蛋却完好无损。
学生看到这一情景,一定会精力集中,课堂气氛顿时活跃起来,这时老师就可以顺势导入:如何解释这个现象呢?这就需要来学习动量定理,学生的学习兴趣被激发,带着好奇心听课。
学生对动量定理的理解会更加深刻。
二、利用物理实验,培养学生动手能力在实验课上,很多学生缺乏自信,怕弄坏仪器、怕弄脏衣服、怕操作失误、怕同学笑话,因而选择不愿动手,只站在旁边观看。
针对这种情况,教师应积极采取鼓励措施,按照心理学的观点,人在愉悦的心情下学习容易有效地接受信息;按照素质教育的观点,以感情为纽带,以鼓励为方法,以成功为原则的思想,来激发学生的学习热情。
有一个实验是用双缝干涉仪测光波波长的,但是在实验过程中由于仪器部件较多,看上去有一点复杂,一部分同学就没能动手操作,其实真正操作起来是很简单的一个实验,而且实验现象也很明显,教师在讲授实验操作时要把单缝怎么放,双缝怎么放这些细节问题讲清楚,让那些原来怕动手,不愿动手的学生都动起手来,让他们按照那些细节自己操作,等他们观察到实验现象后,学生操作的积极性就会大大提高。
物理实验教学实践意义(3篇)
第1篇一、引言物理学是一门以实验为基础的科学,实验在物理学的发展中起到了至关重要的作用。
物理实验教学作为物理学教学的重要组成部分,其实践意义不仅体现在知识的传授上,更体现在培养学生的科学素养、创新能力和实践能力等方面。
本文将从以下几个方面阐述物理实验教学实践的意义。
二、实践意义1. 培养学生的科学素养物理实验教学能够让学生在实验过程中亲身体验科学探究的过程,培养他们的科学素养。
具体表现在以下几个方面:(1)培养严谨的科学态度。
在实验过程中,学生需要严格按照实验步骤进行操作,注重数据的准确性,从而培养他们严谨的科学态度。
(2)培养良好的实验习惯。
物理实验教学要求学生遵守实验纪律,保持实验环境的整洁,这有助于培养学生良好的实验习惯。
(3)提高学生的观察能力和分析能力。
在实验过程中,学生需要观察实验现象,分析实验数据,从而提高他们的观察能力和分析能力。
2. 增强学生的创新能力物理实验教学为学生提供了广阔的创新空间,有助于培养学生的创新能力。
具体表现在以下几个方面:(1)激发学生的好奇心。
在实验过程中,学生可以发现许多有趣的现象,这有助于激发他们的好奇心,从而推动他们进行创新。
(2)培养学生的动手能力。
物理实验教学要求学生亲自动手操作,这有助于提高他们的动手能力,为创新奠定基础。
(3)培养学生的团队合作精神。
在实验过程中,学生需要与同伴共同完成实验任务,这有助于培养他们的团队合作精神,为创新提供支持。
3. 提高学生的实践能力物理实验教学强调理论与实践相结合,有助于提高学生的实践能力。
具体表现在以下几个方面:(1)提高学生的动手能力。
物理实验教学要求学生亲自动手操作,这有助于提高他们的动手能力,为将来的工作打下基础。
(2)提高学生的实验技能。
通过实验,学生可以掌握各种实验仪器的使用方法,提高他们的实验技能。
(3)提高学生的解决问题的能力。
在实验过程中,学生需要面对各种问题,通过解决这些问题,提高他们的解决问题的能力。
1.简述物理实验在物理学发展中的作用有哪些
1.简述物理实验在物理学发展中的作用有哪些?物理实验不仅是物理学理论的基础,更是物理学发展的基本动力。
物理实验在物理学的发展中有着极其重要的地位;物理实验的作用主要表现在以下四个方面:(1).发现新实物;探索新规律;(2).验证物理理论;(3).测定物理常量;(4).推广应用新技术。
2.物理实验在物理学中的作用与科学家们所作的物理实验的主要特点分别是什么?他们有何联系和区别?一.物理实验在物理学中的作用物理学是一门实验科学。
从物理学发展的历史看,物理学是从实验中产生的。
物理学的发展经历了从萌芽时期(古代物理学时期)到经典物理学时期再到现代物理学时期的发展阶段。
在物理学中,每个概念的建立、每个定律的发现,都有其坚实的实验基础。
物理实验不仅是物理学理论的基础,更是物理学发展的基本动力。
物理实验在物理学的发展中有着极其重要的地位。
二.物理实验的主要特点:(1)零星不系统,(2)定量实验较少、定性实验较多,(3)多数实验仅限于现象的描述或一般的解释,没有进行归纳而形成系统的理论,(4)没有用实验来检验已有的理论。
三.他们的联系和区别(1)实验与物理理论越来越紧密地结合,成为不可分割和相互依赖的结合体。
物理实验更加需要理论(包括实验理论)的指导,在理论的预测和条件范围内去进行,而不是官目地瞎碰。
(2)实验需要更先进的技术和仪器设备。
常规的仪器设备和简单的方法已不能满足当前探索物理世界的需要。
物理学要向新的更加深入的领域进军,探索更细微的结构、更远的距离、更短的时间、更大或更小的压强、更高或更低的温度等,使实验具有更高的精确度。
这就需要更先进的技术和仪器设备。
(3)物理实验方法与其他学科的结合和向其他学科渗透,使得新的实验方法和技术更快地在应用领域得到推广使用。
(4)当代前沿的物理实验越来越成为大规模的、集体的、综合的工程。
它的设计、建设和运转、使用都需要各方面的科学家和工程技术人员共同合作完成。
另外,还需要有许多辅助的和配套的工作。
物理实验在物理教学中的地位与作用
物理实验在物理教学中的地位与作用在物理教学中,物理实验占据着举足轻重的地位,发挥着不可或缺的作用。
它不仅是学生获取物理知识的重要途径,也是培养学生科学素养、创新能力和实践能力的关键手段。
物理实验能够帮助学生建立直观的物理概念。
对于很多抽象的物理概念,如力、电、磁等,单纯依靠书本上的文字描述和公式推导,学生往往难以真正理解其内涵。
而通过实验,学生可以亲眼观察到物理现象的发生,亲手操作实验仪器,亲身感受物理量的变化,从而在头脑中形成清晰、直观的印象。
例如,在学习摩擦力的概念时,让学生通过在不同表面上推动物体,测量所需的力的大小,他们就能直观地感受到摩擦力的存在以及其大小与接触面的粗糙程度等因素的关系。
这种直观的体验能够让学生更加深入地理解物理概念,而不是仅仅停留在死记硬背的层面。
物理实验有助于培养学生的观察能力。
在实验过程中,学生需要仔细观察实验现象,注意细节的变化,发现其中的规律。
例如,在观察光的折射实验时,学生需要注意光线进入不同介质时的折射角度的变化,以及物体在水中看起来位置的偏移。
通过这样的观察训练,学生能够学会如何抓住重点,提高对事物的敏感度,从而培养出敏锐的观察力。
这对于他们今后在学习、生活和工作中发现问题、解决问题具有重要意义。
物理实验还能够锻炼学生的动手操作能力。
如今的教育不仅注重知识的传授,更强调学生实践能力的培养。
在物理实验中,学生需要亲手组装实验仪器、调试设备、进行测量和记录数据等操作。
这一系列的动作不仅能够让他们熟悉实验仪器的使用方法,还能提高他们的动手协调能力和操作技巧。
比如,在进行电路实验时,学生需要自己连接电路元件,使用电表测量电流和电压,如果操作不当,可能导致实验结果不准确甚至仪器损坏。
通过不断地实践和尝试,学生的动手能力会得到显著提高,为今后从事实际工作打下坚实的基础。
同时,物理实验能够激发学生的学习兴趣。
物理学科中的很多知识相对较为枯燥和抽象,如果仅仅通过理论教学,很容易让学生感到乏味和失去学习的动力。
从核心素养的角度看实验在物理教学中的作用及育人功能
实验作为物理教学中不可或缺的一环,扮演着重要的角色。
本文将从核心素养的角度出发,探讨实验在物理教学中的作用以及其育人功能。
一、培养科学思维实验是物理教学中培养学生科学思维的重要手段。
通过亲身参与实验,学生能够通过观察、实验、分析和总结,逐步形成科学思维的习惯。
在物理实验中,学生需要通过观察实验现象、提出假设、设计实验步骤、进行实验操作并进行数据分析等环节,从而培养学生独立思考和解决问题的能力,促进学生的批判性思维和创造性思维的发展。
二、激发学习兴趣实验作为一种具体的物理现象的呈现方式,能够激发学生的学习兴趣。
通过亲身实验,学生可以感受到物理规律的真实性和神奇性,从而增强学习的主动性和积极性。
在学习光学原理时,进行光的折射实验,学生可以亲眼看到光线在不同介质中的折射现象,这种直观的实验效果不仅能够吸引学生的注意力,还能够激发学生对光学知识的兴趣。
三、促进团队合作在物理实验中,学生通常需要分组进行实验操作,这有助于促进学生之间的团队合作精神。
通过协作共进的实验过程,学生不仅可以互相协助实验操作,还能够相互讨论和交流实验结果,从而培养学生的合作意识和团队协作能力。
这对于学生在以后的学习和工作中都具有重要意义。
四、培养实验设计能力实验不仅是对理论知识的验证,更是培养学生实验设计能力的重要途径。
通过实验,学生需要根据所学的理论知识,设计并完成实验过程,从实验数据中获取相关信息,进而做出分析和推理。
这一过程能够锻炼学生的实践能力和动手能力,培养学生科学研究的素养。
五、实验在培养核心素养方面的启示实验在物理教学中不仅能够帮助学生理解和掌握物理知识,更重要的是培养了学生的核心素养。
通过实验,学生不仅可以培养科学思维、激发学习兴趣、促进团队合作、培养实验设计能力,更重要的是锻炼学生的观察、实验、分析和总结能力,培养学生的创新精神和批判性思维。
实验不仅仅是物理教学中的一种教学手段,更是对学生核心素养的培养和锻炼的重要途径。
实验在物理学发展中的作用
物理学史作业2012届实验在物理学发展中的作用学生姓名赵孟冬学号 08103137院系数理信息学院专业物理学指导教师余国祥完成日期2012年12月19日实验在物理学发展中的作用摘要物理学是一门以实验为本科学。
物理实验不仅是物理学理论的基础,更是物理学发展的基本动力。
伽利略的实验研究特别是他把实验和数学方法结合来研究物理规律使物理学开始走上了真正的科学道路。
实验在物理学的发展中有巨大的推动作用,在物理学中,每个概念的建立,每个规律的发现,无不有坚实的实验基础,而且在物理学史上,许多关键的问题的解决,最终都要诉诸实验。
本文介绍了近代物理学的发展中四个著名的实验以及其在物理学发展中的作用。
关键词物理学;物理实验;发展;作用目录摘要 (2)引言 (4)1. 发现新事物.探索新规律 (4)1.1. X射线的发现 (4)1.1.1. X射线的发现的过程 (4)1.1.2. 产生的影响 (5)2. 验证物理理论 (5)2.2. 光电效应的研究 (5)2.2.1. 光电效应的发现 (6)2.2.2. 勒纳德的新发现 (6)2.2.3. 密立根的光电效应实验 (6)2.2.4. 研究光电效应的意义 (7)3. 测定物理常量 (7)3.3. 基本电荷的测定 (7)3.3.1. 汤森德电解法 (7)3.3.2. 汤姆逊的膨胀云室法 (8)3.3.3. 威尔逊的平板电极法 (8)3.3.4. 密立根的水珠平衡法 (8)3.3.5. 密立根油滴平衡法 (8)3.3.6. e的精确值 (9)4. 推广应用新技术 (9)4.4. 核磁共振 (9)4.4.1. 从核磁矩的研究谈起 (9)4.4.2. 珀塞尔小组的共振吸收实验 (9)4.4.3. 布洛赫的核感应实验 (10)4.4.4. 实际中的应用 (11)参考文献 (12)引言物理学是以实验为本的科学,在物理学的发展中起来重要作用。
在物理学的工作者中有90%从事实验工作。
而从伦琴获得诺贝尔奖以来的一百年,176位获奖的物理学家中有67%的人因实验而获奖。
实验在物理学发展中的作用
使它们 分别 与入 射光 线 和折射 光线 重合 。然后 取 出 圆盘 , 指针 的位 置可 以测量 入射 角 和折射 角 。 在 托勒 密获得 了入 射 角对 应 于 折 射 角 的若 干 数据 ,
但 没有 能 写 出数 学关 系 。 11 6 1年 , 开普 勒 发 现 对 于 两 种 给 定 的媒 质 ,
为基础 的。事实 上 , 以说 物 理 学 的概 念 都 与实 可
验有直 接 或间接 的联 系 。
2 通 过 实 验 归 纳 出 物 理 定 律
数学形 式 的物理 定律 的发 现都有 其坚 实 的实验基 础 。正是 实验保 证 了物理 学在一 定条 件下 的真 理 性 , 是 自然界 的 物质 结 构 与 运 动有 序 决 定 了物 正 理学必 然建 构在 实验 与数 学这两 大基 石上 。
的归纳 、 最终 阐 明定律 的适用 范 围 , 往往 要经 历漫 长 曲折 的过 程 。
物理 学 中 , 当多 的物 理 概念 是 以数 学 比值 相 法 的方式 定义 的 。 比值法 定义 的物 理概念 是建 立
在 实验基 础上 的 。这些定 量化 的物 理概念 也称 之
人 类在 发现 了 光 的折 射 现 象 后 , 经历 了一 千
E=F q 电 势 概 念 U=W q 电 容 概 念 C=Q U、 /、 /、 /
元 2世 纪所做 的光 的折 射实 验 应 该 算是 最 早 的。 他 在 圆盘 的 中心 安 装 了 能绕 圆 心 旋 转 的两 枚 指 针 , 圆盘 的一 半 浸 入 水 中 。让 光线 由空 气 射 入 将
基础上 , 寻求 一个 只与 所研 究 的物 质 性 质ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有关 的
浅谈物理实验教学在物理学习中的重要作用
浅谈物理实验教学在物理学习中的重要作用物理实验是物理学习中非常重要的一环,通过实验,学生可以将书本知识转化为实际操作,加深对物理学原理的理解。
在物理教学中,实验教学的作用不容忽视。
本文将从几个方面来谈一下物理实验教学在物理学习中的重要作用。
物理实验可以增强学生的动手能力。
在实验过程中,学生需要亲自动手操作仪器,进行测量和实验,这样可以增强学生的动手能力和实际操作能力。
在实验中,学生需要根据实验步骤和要求,正确使用测量仪器和装置,进行测量和实验操作。
这样可以培养学生的动手能力和实际操作能力,提高他们的实际动手能力,增强他们的实际操作能力。
物理实验可以增强学生的团队合作能力。
在实验课上,通常要求学生分组进行实验。
学生需要互相协作,在实验中分工合作,共同完成实验任务。
这样可以培养学生的团队合作能力,提高他们的团队合作精神,增强他们的团队合作能力。
物理实验可以增强学生的兴趣。
在实验中,学生可以亲自动手操作仪器,进行测量和实验操作,亲身体验物理实验的乐趣。
这样可以激发学生的学习兴趣,提高他们对物理学的兴趣,增强他们对物理学的兴趣。
通过以上几个方面的分析,可以看出物理实验教学在物理学习中的重要作用。
物理实验能够增强学生的动手能力、思维能力、团队合作能力、实践能力和兴趣,对学生的综合素质和能力提升起到了很大的作用。
在物理教学中,应该重视实验教学,加强实验教学的力度,提高实验教学的质量,让学生充分体验物理实验的乐趣,从而更好地理解和掌握物理学知识。
希望未来在物理学习中,能够更加注重物理实验教学,让学生在实验中得到更好的锻炼和提升。
【2000字】。
物理学是一门以实验为本的自然科学。自然科学的发展开始
dQ SB S A A T
4-3-1 物理实验方法在生命科学中的应用
十九世纪五十年代初期,英国物理学家克里 克和美国生物化学家华特生利用X光衍射实验, 对脱氧核糖核酸(DNA)分子进行分析。 阐明了存在于细胞核中的DNA分子是染色体 结构的主要组成部分,其基本空间结构是双链的 螺旋结构,以及它的四种核苷酸中所含碱基的配 对规律,从而提出了生物遗传的内部机制。
2002年7日美国又首次试飞了载有激光炮的波音 747-400型飞机,这种装载着“激光炮”的波音飞机, 据说可在1.2万米高空巡逻。“激光炮”射程可达300600公里,能击毁被五角大数列入威胁名单的29种导弹 中的任何一种。
由于科学的发展,人们已经认识到生命在地
球上是由非生命物质在适宜条件下,逐渐发展演
混沌理论和实验方法用于医疗卫生的器械 对治疗癫痫病,实践表明前景乐观。
随着实验设计水平的提高,实验手段的改
进,实验规模的扩大,实验技术的精湛,实验
方法将对发展科学理论、推动社会发展起来越
来越重要的作用。
4-4 熵概念的建立和拓宽
4-4-1 熵概念的建立
英国杰出的哲学家培根说过,一 个人成功的价值,并不在于他作出了 某些令人惊异的发明,而在于他在大 自然的原野上燃起一点星火。 这星火骤然燎原燃起炯炯火焰, 照亮我们现成知识疆域的遥远边缘。 培根
这火焰愈烧愈烈、越照越亮,倾刻间使自然界一切最 幽邃的秘密都大白于天下。而“熵”正是这样的星星之火。
熵概念的提出和发展处处体现了物理方法
的作用。
(视频文件见下页)
它的提出由经验方法开始,又经过理性方 法深化了它的内涵,最后在逻辑方法的推动下 它不断丰富和泛化,终于形成了燎原烈火。
熵的物理意义 12 .6MB,17分35秒
实验在物理教学中的作用
实验在物理教学中的作用初中物理学中大部分实验与生活息息相关,学生在实验中养成良好的习惯与谨慎的态度对以后的学习和生活有着深远的影响,因此引导学生做好物理实验,充分发挥物理实验在物理教学中的作用是十分必要的。
为此郑州市自2009年将物理实验加入中招考试,至今已有四年了。
在初中物理教学中,实验是物理教学的基础,从生活现象走向物理,从基础实验走向物理,再从物理走向生活、走向社会,因此要学好物理就必须做好每一个实验。
实验教学是中学物理教学的重要教学方法之一,是培养学生观察、动手、思维能力、综合能力的重要手段,是完成教学活动必不可少的重要环节,实验在中学物理教学中占有重要位置。
下面,我针对物理实验在物理教学、学习以及学生以后生活中的作用谈谈个人的看法。
一、教师做好每一个物理实验,培养学生的观察能力。
1.教师做好每一个物理实验是培养学生观察能力最便捷的途径之一,为了保证每一次实验能成功达到预期的效果,教师应该提前预做实验,以便取得第一手资料,做到心中有数。
例如教师在演示用电压表探究串联电路的电压规律实验中,首先要让学生明确实验观察的目的,用电压表分别测出灯泡l■两端的电压u■、灯泡l■两端的电压u■,以及它们的总电压u;并找出它们之间的关系;其次要让学生观察实验的装置,两节干电池组成的串联电池组、2.5v和3.8v的小灯泡各一个、两个灯座、开关、电压表一只、导线若干,认真观察实验仪器的初始状态,了解电压表的作用与功能及选2.5v和3.8v的小灯泡各一个的目的,使学生对观察的目的、实验的仪器装置有一个整体认识(在教师演示此实验时尽量用示教板,便于学生观察);最后,要引导学生认真观察并记录实验的每一个数据,实验一般要重复做三次或三次以上,以便于学生反复观察,记录实验现象、结论,教师还要带领学生分析思考逐步形成理论。
这样,学生的观察能力得到了培养,对理论知识的建立过程有了较清楚的认识,使抽象的理论知识具体化,记忆更加深刻。
论实验在物理教学中的作用
重视和加强物理 实验教 学, 不仅 能激发 学生强烈的兴趣 和求知欲 望, 还 能使 学生切 实地掌握物理基础的知识和基本物理 实验技 能, 养成 实事求是客观、 严谨的科学 态度。所以, 中学物理教 学必须 以实验为基础。
一
、
绪 便会 明 显 淡化
二、 利用实验的机会 。 培养 学生动手操作的能力
实验是学生将来从 事科学实践 的起 点。 因此, 在 物理 实验 课 的教 学中, 必须重视 培养学生的 实验技 能和操作 能力 , 指导 学生弄懂 实验原理 , 学会 正确使 用 实验 器材 , 掌握 计数 、 读数 和 处理 实验结果 的技巧 , 通过分析、 推理得 出正确结论。使 学 生养成 良好的 实验 习惯 。比如 , 在 电学实验 中 , 教 师要反 复强 调 电流表 、 电压表 的连接特 点及 “ + ” 、 “ 一” 接 线柱的接 法 , 让学 生学会 用欧姆定律 正确估 算量程 ,避免量程过 大使测量值 的 误 差大 , 又避免量程过 小而烧坏仪表 学生掌握 了基 本实验技 能, 就 能独立动手操作 , 打好 实验的基础 , 有 了这种基础 , 学生 就能 自主的探究其他 电学 实验。此外 , 教 师要鼓励 学生做好课 外 小实验 、 小制作 , 并有意识地在教 学中加 以讲评 。使 班级 中 不 同认知水平的 学生的求知欲 都能得到满足。同时 , 教师可以 根据教材 的要 求 . 引导 学生把教 学 内容的 学习和即 J 、 实验 、 小 制作 的学习结合起 来 , 从 而使教 学 内容的 学习和 小实验 、 小制 作的 学习达到 某种程度的互补 。 这样 . 加 深 了学生对 所学 内容 的理解和记 忆 . 更重要 的是 能培养 学生的动手操作能力。 三、 激发 学生的创 造性 思维和创 新能力 教 学过程 不仅要教会 学生学会知 识 , 还要教会 学生会 学 知识。杨振 宁曾经说过 . 中国留学生学 习成 绩往往 比一起 学习 的 美国学生好得 多、然而十年 以后 ,科研成果却 比人 家少得 多, 原 因就在 于美 国学生思 维活跃 , 动手 能力和创造精神 强。 所 以, 我们应努 力提 高学生的创新思 维。例如 , 在课 后 小实验 中, 没有现成的仪 器和 用品 , 这就 需要 学生在 实验过 程 中寻求 性 能相似的替 代品 . 无疑会 让 学生动手 、 动脑 , 这 必将 激发 学 生潜在 的创造能力 。学生在课后 小实验 中利用 家庭 中常见 的
理想实验及其在物理学中的作用
理想实验及其在物理学中的作用摘要:物理实验是物理学理论的基础,理想实验在物理学的发展中起到了不可替代的作用,本文通过理想实验事例,进一步说明理想实验不仅可以澄清物理学中的错误观念, 而且是建立新概念、探索新理论的有效方法。
关键词:理想实验;方法论所谓“理想实验”,又叫做“假想实验”、“抽象的实验”或“思想上的实验”,它是人们在思想中塑造的理想过程,是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法。
但是,“理想实验”并不是脱离实际的主观臆想,首先,它是以实践为基础的。
其次,“理想实验”的推理过程,是以一定的逻辑法则为根据的,而这些逻辑法则,都是从长期的社会实践中总结出来的,并为实践所证实了的。
1.理想实验能澄清物理学中的错误观念, 推动物理学的发展早在公元前4 世纪,亚里士多德提出关于“力是维持物体运动的原因”这一错误观念,直到近代物理学之父伽利略痛斥了亚里士多德的错误观点, 推出了物理学的新观念。
伽利略借助的就是理想实验的方法,他从小球沿斜面从高度h的位置静止滚上另一个斜面中揭示了物体具有惯性的特征。
如果斜面是光滑的, 小球将上升到原来的高度;如果减小第二个斜面的倾角, 随着倾角越来越小, 小球将会滚得越来越远(运动时间也越长) , 试想在极限情况下, 当倾角变为零时, 小球永远达不到原来的高度, 而要沿着水平面以恒定的速度运动下去。
伽利略由此得出结论:在理想情况下,如果表面绝对光滑,运动物体受到阻力为零,这时物体将以恒定不变的速度永远运动下去,即后来牛顿提出的惯性定律——运动第一定律,这也标志着物理学的真正开端[1]。
在某种意义上来说,理想实验澄清了物理学中的错误观念, 推动物理学的发展。
2.理想实验是建立新概念的最佳方法理想实验不像真实实验那样依靠人们直接使用仪器, 进行实际操作, 但也有一定的程序[2]。
由著名的“麦克斯韦妖”这一理想实验引入负熵的概念就是最好的例证。
1871年, 麦克斯韦在《热的原理》一书中,设计了一个被称为“麦克斯韦妖”的“理想实验”,对该定律提出了质疑,麦克斯韦指出:“在温度均匀的容器中, 单个气体分子的运动速度是不均匀的,然而大量分子的平均速度却是均匀的,现在让我们来假定把这样一个容器分为两个部分:A和B,在分界上有一个小孔,使得只有快分子从A跑向B,而慢分子从B跑向A , 这样就在不消耗功的情况下,B的温度升高,A的温度降低,而与热力学第二定律发生了矛盾。
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物理学史作业2012届实验在物理学发展中的作用学生姓名赵孟冬学号 08103137院系数理信息学院专业物理学指导教师余国祥完成日期2012年12月19日实验在物理学发展中的作用摘要物理学是一门以实验为本科学。
物理实验不仅是物理学理论的基础,更是物理学发展的基本动力。
伽利略的实验研究特别是他把实验和数学方法结合来研究物理规律使物理学开始走上了真正的科学道路。
实验在物理学的发展中有巨大的推动作用,在物理学中,每个概念的建立,每个规律的发现,无不有坚实的实验基础,而且在物理学史上,许多关键的问题的解决,最终都要诉诸实验。
本文介绍了近代物理学的发展中四个着名的实验以及其在物理学发展中的作用。
关键词物理学;物理实验;发展;作用目录摘要 (2)引言 (4)1. 发现新事物.探索新规律 (4). X射线的发现 (4)X射线的发现的过程 (4)产生的影响 (5)2. 验证物理理论 (5). 光电效应的研究 (5)光电效应的发现 (6)勒纳德的新发现 (6)密立根的光电效应实验 (6)研究光电效应的意义 (7)3. 测定物理常量 (7). 基本电荷的测定 (7)汤森德电解法 (7)汤姆逊的膨胀云室法 (8)威尔逊的平板电极法 (8)密立根的水珠平衡法 (8)密立根油滴平衡法 (8)e的精确值 (9)4. 推广应用新技术 (9). 核磁共振 (9)从核磁矩的研究谈起 (9)珀塞尔小组的共振吸收实验 (9)布洛赫的核感应实验 (10)实际中的应用 (12)参考文献 (12)引言物理学是以实验为本的科学,在物理学的发展中起来重要作用。
在物理学的工作者中有90%从事实验工作。
而从伦琴获得诺贝尔奖以来的一百年,176位获奖的物理学家中有67%的人因实验而获奖。
张文裕说“科学实验是科学理论的源泉,是自然科学的根本,也是工程技术的基础。
”他还说“基础哑巴你就、应用研究、开发研究和生产这四个方面紧密贯穿在一起,必然有一条红线,这局势科学实验”总之物理实验的作用基本上就是发现事实,验证理论,测定常数,推广应用四个方面。
下面本文就从这四个方面进行浅谈。
1.发现新事物·探索新规律在经典物理学的发展中,许多伟大物理学家们的实验为经典力学理论的提出与规律的发现提供了大量的实验事实。
例如,在力学方面的伽俐略的斜面实验、胡克的弹性实验、玻意耳的空气压缩实验等都是如此。
电学方面的库仑定律、欧姆定律、法拉第电磁感应定律等的建立,光学方面的有关光的干涉、衍射、偏振等现象的定律也都是先在实验中发现,再通过总结而得出的。
在19世纪末和20世纪初,当人们普遍认为物理学已发展到了顶峰,只是进一步把常数测得在准些的时候,人们发现了X射线、电子、光电效应,核磁共振等,这些用经典物理学无法解释的实验现象,经典物理遇到了空前的困惑,在伟大的物理学家们的努力下,近代物理学和现代物理学因此而诞生了,物理学得到了重大发展。
这一事实充分说明了物理实验,只有物理实验才是物理学的基础。
射线的发现1901年,首届诺贝尔物理理学奖授予德国物理学家伦琴(Wilhelm Konrad RiSntgen,1845—1923),(图1-1)以表彰他在1895年发现了X射线。
X射线的发现的过程1895年11月8日,正当伦琴继续在实验室里从事阴极射线的实验工作,一个偶然事件吸引了他的注意。
当时,房间一片漆黑,放电管用黑纸包严,并充分抽成真空。
他突然发现在不超过lm远的小桌上有一块亚铂氰化钡做成的荧光屏发出闪光。
并且他发现,产生的荧光与涂面是否朝着放电管图1-1[1]。
这个完全无关,甚至当制品放在仪器装置两米外时,还可以看到这种荧光现象还有一个令人惊异的特点,就是这种能穿透黑纸版德尔成分,很多种物体对他来说都是透明的。
比如伦琴发现一千多页的一本厚书对它几乎没有阻碍,二三厘米厚德松木板只有轻微的吸收。
水,二氧化碳和各种别的液体也是透明的,只有在铜金银铅和铂板在一定厚度时才有较强的吸收。
伦琴意识到这可能是某种特殊的射线,它具有特别强的穿透力,从来没有观察到过。
为了证实这一事实,伦琴用了六个星期,做了很多的实验,对此进行了深入的研究。
他把密封在木盒中的砝码放在这一射线的照射下拍照,得到了模糊的砝码照片;他把指南针拿来拍照,得到金属边框的深迹;他把金属片拿来拍照,拍出了金属片内部不均匀的情况[2]。
1895年12月22日,他邀请夫人来到实验室,用他夫人的手拍下了第一张人手X射线照片(图1—2)。
图1-21895年年底,他以通信方式将这一发现公之于众。
题为《一种新射线(初步通信)》。
伦琴在通信中把这一新射线成为X射线[3]产生的影响由于X射线有强大的穿透力,能够透过人体显示骨骼和薄金属中的缺陷,在医疗上和金属检测上有重大的应用价值,在伦琴宣布这一发现的极短时间内,全世界的医院都把X 射线诊断作为常规手段,成为透视人体、检查伤病的有力工具。
后来又发展到用于金属探伤,对工业技术也有一定的促进作用。
X射线的发现对自然科学的发展更有极为重要的意义,它像一根导火线,引起了一连串的反应。
由于科学家探索X射线的本质,发现了X射线的衍射现象,并由此打开了研究晶体结构的大门;根据晶体衍射的数据,可以精确地求出阿伏加德罗常量。
在研究X射线的性质时,还发现X射线具有标识谱线,其波长有特定值,和X射线管阳极元素的原子内层电子的状态有关,由此可以确定原子序数,并了解原子内层电子的分布情况。
此外,X 射线的性质也为波粒二象性提供了重要证据。
[4]2.验证物理理论物理学的主体是理论。
而理论是否正确,必须经过物理实践的检验。
即使最权威的理论也必须通过实验的检验才能得到公认,实践是检验真理的唯一标准。
例如,麦克斯韦的电磁场理论,只是当电磁波被赫兹的实验证实后才成为举世公认的电磁理论的基础;又如,直到密立根在1916年用严密的光电效应实验证实后,爱因斯坦的光量子论,才被人们接受;同样,赫兹的电磁波证实了麦克斯韦的电磁场理论。
就是理论的适用范围,也是由实验在检验理论的过程中来确定。
理论和实验是物理学的两大部分。
没有物理实验,物理理论就没有了基础的;没有了物理理论,物理实验也就失去了方向。
两者相辅相成,缺一不可。
.光电效应的研究1905年爱因斯坦(图2-1)在题为《关于光的产生和转化的一个试探性观点》的论文里,认为,指出只要把光的能量看成是不连续分布的,就可以解释黑体辐射的规律,以及光电效应,电离现象等一些些事实。
并且提出了爱因斯坦光电效应方程:在光电方程里,遏止电压U 应与频率v 成正比,在爱因斯坦发表这篇论文时,当时并没有充分的实验依据。
在20世纪初,要精确测量在不同频率的光(包括紫外光)照射下产生的光电流,并不是一件容易的事。
而且由于经典理论的传统观念的束缚,因此爱因斯坦的理论并没有得到人们的普遍承认,甚至一些着名的物理学家也持否定态度。
知道1914年密立根作出了关键性的实验,才改变了这一情况的。
光电效应的发现1887年,H·赫兹(Heinrich Hertz ,1857—1894)(图2-2)在进行电磁波实验时,注意到电极之间的放电,会受光辐射的影响。
赫兹的发现以论文《紫外线对放电的影响》发表于1887年随即引起了广泛的反响勒纳德的新发现勒纳德用不同材料做阴极,用不同的光源照射,发现都对遏制电压有影响,唯独改变光的强度对遏制电压没有影响,电子逸出金属表面的最大速度与光强无关,这就是勒纳德根据实验结果做出的重要结论。
[5]密立根的光电效应实验图2-1 图2-2密立根从1910年开始光电效应实验,他设计和制作了一套极其精致的实验装置(图2-3)。
在一个真空管内,安装了精密的实验装置。
因为是在真空中工作,密立根称之为“真空机械车间”。
使用这种装置可以使密立根在排除了氧化物薄膜的电极表面上同时测量真空中的光电效应和接触电势差。
实验样品是三种碱金属Li、Na、K,都做成圆柱形,分别固定在小轮W上,用电磁铁从k控制小轮的转动。
剃刀K可沿管轴方向前后移动也由真空管外的电磁铁带动旋转,使剃刀在圆柱电极表面不断切削,刮掉电极表面上极薄的一层氧化了的表皮。
然后将光电极对准电极的位置测量接触电势差;再转一个角度,对准窗口以接受单色紫外光的照射,同时测量其光电流。
密立根总共选择了六种不同频率的单色光进行图3-2了实验。
1916年密立根发表了两张实验曲线图。
研究光电效应的意义密立根的实验结果,为爱因斯坦的光量子理论提供了第一个直接而求安眠的实验证据,后来又有许多的物理学家为光量子理论进行了实验验证。
光量子理论成功了解释了光电效应,而光电效应的事实也有力的支持了光量子理论。
而光量子理论以及光电效应实验不仅证明了量子现象在一般物理过程中都有表现以及解释了“光的波粒二象性”而且光电效应在科学技术中也得到了广泛的应用,譬如制造了光电管等光电器件。
3.测定物理常量在物理学中,大量的实验是围绕常量的测量和研究进行的,特别是基本常数的测量和研究,在物理学发展史上占有更重要的地位。
例如,万有引力常数G,从牛顿发现万有引力定律以来一直是人们试图准确测量的对象。
基本物理常数之间的协凋是检验物理理论的重要途径,而每次协调都是在大量实验、在取得了众多新的研究成果的基础上做出的。
.基本电荷的测定J.J.汤姆生通过阴极射线的荷质比实验肯定了电子的存在,为近代物理学的发展奠定了实验基础。
然而,仅仅从比荷质比的数据还不足以确定电子的性质,因为由此无法直接获得出电子电荷比的数据还不足以确定电子的性质。
汤森德电解法J.J.汤姆生有一位研究生,名叫汤森德(J.S.E.Townsend),他创造了电解法。
他让氧气从水中发泡产生云雾,雾滴带有电荷,测量云雾下降的速度,借速度与雾滴半径的关系求出雾滴的平均重量,再根据水分的总重量求出雾滴的个数。
另一方面,他收集这些氧气所带电量,用静电计进行测量,所得电量被雾滴个数除,即得每颗雾滴的电荷。
由此求得电子的电荷e。
1897年当森德宣布了他的结果是e+=×10-19esu,从带负电的氧得e-=×10-10esu这个结果虽然粗略,单却是第一次直接测定带电粒子的电量。
汤姆逊的膨胀云室法大约与此同时,J.J.汤姆逊的另一名研究而生在一密闭容器A中混有水蒸气和空气,其温度气压可以直接测出,从而求出其饱和度。
用X射线作为电离剂,使里面的空气电离。
一辅助圆筒C中的活塞P可是密室的气压和温度在突然膨胀的过程中迅速下降,得到过饱和蒸汽,并立即以粒子为核心形成云雾。
雾滴总数沿用汤森德方法,电量用静电计得出,然后算出单个离子的电量。
这个方法比汤森德略有改善,得到的结果大约是×10-19esu。
威尔逊的平板电极法1903年,J.J.汤姆生的另一名研究生H.A.威尔逊又将J.J.汤姆生的方法做了改进。