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时间:2018-07-27
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1、1.简述物理实验在物理学发展中的作用有哪些?答:一、物理实验在物理学发展中的作用之一——发现新事物、探索新规律在经典物理发展中,几位伟大物理学家的实验为经典力学提供了实验事实。例如,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。并在他们各自实验的基础上建立了有关的重要定律。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,只是进一步应用的时候,发现了X射线、物质的放射性、电子
2、、光电效应等,这些用经典物理无法解释的实验现象,打破了物理界的沉闷空气,经典物理遇到了空前的困惑,因而诞生了近代物理学和现代物理学,使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。二、物理实验在物理学发展中的作用之二——验证物理理论物理学的核心是理论。而理论是否正确,必须经过物理实验的检验。实践是检验真理的标准。物理实验是检验物理理论的重要手段。—次单独的物理实验可以推翻或确证所有可能的论据。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真正成为电磁理论的基础;又如,爱因斯坦的光量子论,直到密立根在1916年用严
3、密的光电效应实验证实后,才被人们接受;如,德布罗意的物质波假说,也是在发现电子的衍射效应后得到了肯定。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。物理理论和实验之间是相辅相成的辩证关系。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三、物理实验在物理学发展中的作用之三——测定物理常量物理实验的又一个重要目的是测量物理常量。一般说来物理学中的常数有两类:—类是物质常量,一类是基本常量。例如,物质的比热容、电阻率、折射率等,都是属于物理常量。它们有一个共同的特点,就是这些常量在一定条什下会随某一因素的变化而改变。例如,真空
4、中的光速、基本电荷、普朗克常数等,属于基本常量。它们是物理学中的普适常量。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。基本常数的协调不仅是物理学的重大课题,也是科学技术的重大课题。基本物理常数之间的协凋是检验物理理论的重要途径。因为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。例如,现在测得最准的基本物理常数之一光速,就是在这样的。1983年第国际计量大会上作出决定,以真空中光在299796458
5、分之一秒内行程的长度作为“米”的新定义。这样就从根本上免去了长度单位的物质基准,成为现今大家公认的一个基本物理常数四、物理实验在物理学发展中的作用之四——推广应用新技术现代许多新技术的推广和应用都是物理实验的贡献。例如蒸汽机技术的应用、电工和电子技术的推广与应用,都与物理实验紧密相连的。就是说各种发明创造,都是经过了大量的物理实验,才日臻完善的。又如,光谱学技术、激光技术、核磁共振技术、超导技术等众多技术的推广与应用,都凝聚了不计其数实验物理学家的心血。综上所述,物理实验在物理学的发展中发挥了巨大的作用。从实验物理学家与理论物理学家获得诺贝尔物理学奖的比例,也
6、可以看出实验物理学家的贡献之大。从1901——2000年的100年中共有162人次、161位科学家获得诺贝尔物理学奖。其中美国著名物理学家巴丁是两次获得诺贝尔物理学奖的唯一的一位物理学家。诺贝尔物理学奖如果按理论方面和实验方面来划分,初步统计,理论方面有50人次,实验方面有112人次。其中一些项目是兼有理论和实验。可见实验方面的奖项远比理论方面的奖项多。世界著名物理学家丁肇中教授在1976年荣获诺贝尔物理学奖时所写的一封信中指出:“事实上,自然科学理论不能离开实验的基础。特别,物理学是从实验中产生的。”也正如诺贝尔物理学奖获奖者、著名理论物理学家杨振宁教授的一
7、则题词“物理是以实验为本的科学”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?答:(1)物理实验在物理学中的作用中学物理实验在中学物理教学中主要具有这样五个功能:培养中学生学习物理的兴趣和激发中学生对物理知识的求知欲,创设中学生有效学习和掌握物理知识的学习环境,训练中学生的科学方法,培养中学生的各种能力,培养中学生良好的科学素质。(2)科学家们所作的物理实验的主要特点是,可以严格控制实验条件,可以重复惊进行实验,必须借助各种仪器进行实验,可以在特殊条件和特殊环境下进行实验。(3)他们有何联系和区别?联系是,它们在
8、本质上有许多共同之处。其中最明显的是,
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