浅论物理科学方法毕业论文

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1、浅论物理科学方法毕业论文一、几位伟大科学家发现理论所运用的科学思想方法1.1伽利略的观察与试验方法伽利略的前辈们喜欢用主观想象的方法来武断解释自然现象，伽利略开创了“观察与试验方法”，主张一切研究必须以事实为依据、以事实为检验标准，使人类对自然的探索真正进入了科学研究范畴。例如，在自由落体运动的研究中，开始，他提出速度增量正比于通过的距离的假设，经过简单的推理就否定了这一假设。然后又提出速度增量正比于时间间隔的假设，因为无法用实验直接检验这一假设，因此他由这一假设推导出距离与时间的关系，再用实验来验证这个关系，最后把由斜面实验证实了的这一结论推广到自由下落的

2、情形。伽利略实质上使用了把实验和理论和谐的结合起来的方法，从而有力地推进了人类科学认识活动的发展。伽利略充分认识到这个研究方法的价值。他在《两门新科学》中写道：“我们可以说，大门已经向新方法打开，这种将带来大量奇妙成果的新方法，在未来的年代里会博得许多人的重视。”事实表明，在整个研究过程中，逻辑推理、抽象分析、数学演绎、科学假设、理想实验等理性思维方法起了决定性的作用。特别是理想实验的方法在伽利略手中成了科学创造的一个奇妙工具。他用“落体佯谬”的理想实验，从亚里士多德的“重物下落比轻物快”的原理道出了“重物的下落比轻物慢”的悖论。他用“对接斜面”的理想实验推

3、翻了亚里士多德关于“外力是物体维持其运动的原因”的教条，提出了“惯性原理”。可以这样说，这些理性思维的方法是他从对运动现象的观察通向发现运动规律的途径。1.2伽利略、牛顿的“对现象的一般观察→提出假设→运用数学和逻辑的手段得出推论→通过物理的或思想的实验对推论进行检验→对假设进行修正和推广等等”，这是物理学中最重要的方法牛顿定律及其力学体系的建立，是人类认识客观世界过程中的一次飞跃。美国科学史家Kuhn把它称为科学革命。如果日心说是第一次科学革命，牛顿力学就是第二次科学革命。科学革命是技术革命的先导，在牛顿的科学革命之后大约一百年，出现了18世纪末19世纪初

4、的工业革命或产业革命。牛顿力学的方法主要也是“对现象的一般观察→提出假设→运用数学和逻辑的手段得出推论→通过物理的或思想的实验对推论进行检验→对假设进行修正和推广”，入万有引力定律的发现和验证的过程。10牛顿的科学观是因果决定论的科学观。他认为天体运动的原因就是万有引力，行星运动的规律是由万有引力定律决定的。他根据万有引力定律成功地解释了行星、卫星和彗星的运动，直至最微小的细节，同样也解释了潮汐和地球的进动。在牛顿力学中只要知道指点在初始时刻的位移和速度，根据牛顿定律就可以预言其后时刻的运动情况，这是典型的因果描写。但是，在牛顿以前往往并不用因果论来解释自然

5、现象，而用目的论来解释自然现象，即按照某种目的或者结果来解释运动现象，而不是用力的原因作解释。牛顿采用因果性的解释在物理学的发展中是重要的一步。爱因斯坦指出：“在牛顿以前还没有实际的科学成果来支持那种认为物理因果关系有完整链条的信念。”牛顿建立了物理因果性的完整体系，从而解释了物理世界的深刻特征。1.3牛顿力学中的“理想模型方法”或理想化方法牛顿力学中的“理想模型方法”或理想化方法，如质点、刚体、抛体运动等，突出主要因素忽略次要因素，得到自然现象最本质的规律，在此基础上，再逐次考虑次要因素，得到更复杂的、更接近现实的理论。1.4牛顿-麦克斯韦-爱因斯坦的数学

6、方法将事物的性质用几个物理量来量化表示，将物理规律用少数几个数学方程来表示，这样更严谨、简洁和完备。牛顿在科学研究中坚持以经验为基础，他认为在没有从观察和实验中发现引力之原因时，决不杜撰假设。牛顿的“不杜撰假设”具有方法论的意义，这种方法论与他同时代的大多数人所遵循的方法迥然不同，牛顿的同时代人都追随笛卡尔探索自然现象的原因，构筑引力的机制。而牛顿则不然，他所关心的不是引力“为什么”会起作用，而是“如何”在起作用的。他的目的是寻求引力所遵从的规律，提出准确的数学描述，证明行星系统如何依赖于引力定律。但是，牛顿的认识路线也不同于受经验主义影响很深的胡克的认识路

7、线。胡克强调从实验上去探求引力定律，忽视数学推理的必要性。牛顿所遵循的认识途径是从实验观察到的运动现象去探讨力的规律，然后用这些规律去解释自然现象。他的科学认识道路对以后物理学的发展产生了深刻的影响，许多物理学家都沿着牛顿的道路工作。1872年，安培在《电动力学理论》一书中，阐述了他处理电磁现象的方法：从观察事实出发，撇开力的性质的假说，推导出这些力的表达式，确立一般规律。最后他明确指出：“这就是牛顿所走过的道路，也是对物理学作出重大贡献的法兰西知识界近来普遍遵循的途径。”牛顿研究方法的一大特点是对错综复杂的自然现象敢于简化，善于简化，从而建立起理想的物理模

8、型。他在他的《原理》第三篇一开始处就写出了4条“哲学