中学物理实验教学研究报告

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1、-中学物理实验教学研究第一章物理实验与物理学发展第一节、物理实验在物理学发展中的地位。物理学是一门实验科学，在物理学中，每个概念的建立、每个规律的发现，都有其坚实的实验基础。可以说没有实验就没有物理学。一、物理实验与古代物理学发展。在古代，亦即大约公元前七八世纪后，中国和希腊形成了东西方两个科技发展中心，科学已经以经验科学的形态从生产劳动中分化出来。物理学还只是“自然哲学”的重要组成部分。物理学基本上还处在对现象的描述，经验的简单总结。实验的巨大作用还没有被充分认识到，尽管如此，不论在中国还是在外国，有许多人曾做过许多实验或进行观测，还制造了不少仪器

2、，对古代物理学的发展起了积极的推动作用。在我国：早在尧舜时代，就用“圭表”来观象授时，后来又使用“日晷”，即利用太阳的影子的变化来测量时间；春秋时期(前7世纪)已普遍使用水滴滴漏的方法计时，春秋时期的度量衡制已日趣完备；浮力的认识，《墨经》（前约468～382，墨翟及其弟子著）中已指出物体所受的浮力是因为水被物体排开的关系。如打捞铁牛的实例。到了周代，史佚发明了杠杆和滑轮的混合体—辘轳。磁学方面的“司南”等。在西方：古希腊人泰勒斯最早记录了摩擦过的琥珀会吸引轻小物体，天然的磁石具有吸铁的性质。欧几里德（前约330～275）用凹面镜聚集太阳光。古希腊的

3、阿基米德（前287～212）的浮力定律等。这一时期，物理实验的特点是：①零星不系统；②定量实验较少、定性实验较多；③大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。二、物理实验与经典物理学的发展。（16、17世纪的文艺复兴时期）以伽利略为代表的一大批杰出科学家，对物理学的发展做出了划时代的贡献。如：伽利略（1564～1642）的落体实验（最好应称为斜面实验或浮力实验），发现了运动定律和自由落体规律。库仑（1736～1806）的扭秤实验和摩擦实验，得到了库仑力的平方反比定律和摩擦定律。胡克（1635～

4、1703）的弹性实验，得到了胡克定律。1827年布朗发现了布朗运动。奥斯忒（1777～1851），电流的磁效应。法拉第（1791～1867），电磁感应现象。托马斯·杨（1773～1829），双缝干涉实验。这一时期实验研究方法和实验科学思想的特点：①把实验与数学结合起来，既注意逻辑推理，又依靠实验检验，构成了一套完整的科学研究方法。其程序大致为：对现象的一般观察提出假设运用数学和逻辑进行推理实验检验形成理论②有意识地在实验中抛开一些次要因素，创造理想化的物理条件。既要力求使实验条件尽可能符合数学要求，又要设法改变实验测量的条件，使之易于测量。③用实验去

5、验证理论。科学实验是为了证明理论概念（或观察规律）而去做的，不是盲目的、无计划的；而理论又必须服从实验判决。④把实验与理论联系起来。把各物理量之间的关系用数学表达式联系起来，使实验结果上升到普遍的理论高度。在实验的基础上，进行理论的演绎和逻辑的推理，可得出超越实验本身的更为普遍的理论结论。三、物理实验与现代物理学的发展经典物理学从16世纪到19世纪末，历经300年，已达到比较完整和成熟的阶段。电子的发现，X射线的发现和放射性现象，被称为世纪之交物理学的三大发现。1879年，霍尔发现了电流通过金属在磁场作用下产生横向电动势的霍尔效应。.---塞曼于18

6、96年发现的塞曼效应，推动了量子理论的发展。爱因斯坦的光电效应。现代物理实验的特点：①实验与物理理论的结合越来越紧密，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进行，而不是盲目地瞎碰。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。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

7、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，有时还需要有国际的合作。⑤建立和利用空间实验室，充分利用太空高真空、无污染、失重等许多天然有利条件。第二节物理实验在物理学发展的作用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。一、发现新事物和探索新规律。库仑定律、欧姆定律、法拉第电磁感应定律等，无一不是在大量实验的基础上总结出来的。二、验证理论。理论是物理学的核心，理论的正确与否必须经过实验来检验，实验

8、是检验理论的重要手段。没有实验，理论是空洞的；没有理论，实验是盲目的。三、测定常数。物理学中的常数有两类：物