作者:卢吉特 字数:10796 点击:

【摘要】物理学是以实验为基础的科学,物理实验在物理中起到了举足轻重的作用,对人类发现新事物,探索新物质,发现新规律,验证理论等方面都有一定的影响,物理教学是以物理实验为基础的,在教学中灵活运用物理实验,对提高学生各方面的才能都具有积极的意义。

【关键词】物理实验;物理学;发展;物理教学;促进作用

前言

物理实验是有目的、有计划的运用仪器、设备,排除次要因素干扰,使物理现象反复出现,获取大量资料的一种科学研究方法。作为一种科学的研究方法,自然会对物理学的发展具有积极的影响。物理学的任何内容都是由实验、物理思想、数学表述三种要素组成,没有物理实验就没有物理学,因此物理实验对物理学发展起着至关重要的作用,是物理学发展的基本动力,对物理学发展起到了促进作用,同时也对物理教学的顺利进行提供了不可或缺的理论实践基础。

一、物理学的发展

(一)物理学发展的基本过程

长期以来,人类通过自身坚持不懈的努力,对自然界进行了各式各样的探索,伴随着这一探索过程,人们对于自然的认识不断成熟,并取得了很大的成就,其中作为科学门类中的物理学随之诞生。古代自然科学包含在哲学当中,其中大多数是物质世界中一些被观察到的现象和一定的推理,然而这并不是真正意义上的物理学,或者可以说它只是物理学的一部分,还没有成为一个系统。自文艺复兴开始,伽利略将实验与理论结合在一起,才使得物理学的研究进入一个新天地。前人的研究成果使牛顿站在巨人的肩膀上得以建立经典物理学大厦。在此后的几百年中,许许多多的物理学家又通过他们对物质世界的实验探索和理论思考,才使得物理学真正成为一门比较严谨的学科。物理学发展可分为三个基本时期:古代物理学时期、经典物理时期和近代物理学时期。近年来,物理学的进展很大,特别是在粒子物理上,粒子物理通过高能加速器所产生的射流轰击获得了很多新粒子。新粒子的发现促进了理论的发展,引发人们讨论它们运动时所遵循的规律以及它们之间的相互作用理论。随着经典理论和量子理论的发展,人们利用物理学的实验方法和理论对各种星球进行观测和研究,又得出了天文学上研究天体运动的新学科——天体物理学。同时由于学科间的相互渗透和结合,出现了不少综合学科和边缘学科,如物理化学,生物物理,等等。

二、物理实验对物理学的发展作用

(一)发现新事物,探索新物质,发现新规律

我们发现,在物理学领域发现的很多新物质和理论规律,大多是在实验室里发现或在实验室得到验证的。在力学实验部分,阿基米德发现的著名的浮力原理和杠杆原理,都是在实验室里精心设计的成果。伽利略在发现落体定律时,也是进行了大量的实验工作,前后花了十多年的时间,经历了许多曲折才发现。在热学方面,最具代表的实验是热功当量的测定,能量守恒和转化定律的确立是十九世纪物理学史,甚至是整个科学史上最重大的事件之一。焦耳在继焦耳-楞次定律发现后,仍从电流的热效应角度测试热功当量,设计了周密的实验,精确测出了热功当量的值,这些都是和他合理安排实验有关。焦耳对热功当量的测定,对能量守恒定律的建立作出了决定性的贡献。在电磁学领域,库仑定律、欧姆定律及其电流磁效应的发现,都是建立在大量实验基础上而得出结论的。在“磁能转化为电”的问题中,法拉第做了大量详细周密的实验,最终把整个实验产生感应电流的情形概括为五类:变化着的电流、变化着的磁场、运动的稳恒电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。电磁感应定律的发现,对人类社会有着划时代的贡献,使人类打开了电能金库的金钥匙,使后来发明发电机、电动机、变压器以及交流电的应用等等成为可能。光与人类的生活有着密切的联系,人类在长久的生活中也掌握了一些光的基本知识,然而很多有关光的知识还是在实验中发现,例如光的反射折射定律,牛顿环的发现,光的干涉衍射以及光速的测定,都是科学家们在实验中发现的伟大成果,使光学领域进入一个更加完善的阶段。在近代物理中的阴极射线的发现,电子的发现,X射线的发现,放射性的发现,以及塞曼效应,光电效应,康普顿效应等等,无一不是从实验中获得的优秀成果。这些伟大事物定律的发现,对物理学不断向前发展奠定了坚实的基础。

(二)实验是检验物理理论的验金石