论物理实验在物理学发展中的重要作用

摘 要：本课题以系统论、信息论、控制论为指导，以物理教学论、教育技术学、教育心理学以及物理学史的研究成果为基础，通过列举物理实验与古代物理学、经典物理学和近代物理学三个不同时期的渊源，显示物理实验在物理学发展的不同阶段都起的重大意义，深入地探究和论证物理实验在整个物理学发展过程中，对理论验证、发现物理事实和规律等方面的作用。

关键词：物理学；物理；教学

物理学发展的历史表明，实验是物理学得以建立发展的基础。物理实验既是人们探索物理规律、认识物理世界最基本的手段，又是检验物理理论的唯一标准。所以，物理学是一门实验科学。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。实验在物理学发展的不同阶段都起着重要的作用。

一、 从物理学发展的不同阶段看物理实验

（一） 物理实验与古代物理学的發展

在我国，从古文献、古器物中可以看到我们古代祖先的许多关于物理实验和应用的记载。

北宋科学家沈括（1031—1095）在《梦溪笔谈》中指出：“欲知其应者，先调诸弦令声和，乃剪纸人加弦上，鼓其应弦，则纸人跃，他弦即不动。”

沈括的意思是：要想知道某一根弦的应弦，可以先把各条弦的音（依五音声阶）调准，然后剪纸人放在这根弦上。这样一弹它的应弦，纸人就会跳动，弹其他弦，纸人则不动。这就是著名的“纸人共振”实验。

在西方，特别要提出的是古希腊阿基米德的实验。阿基米德对杠杆进行了实验和研究，总结出杠杆定律。杠杆定律的发现和应用在当时引起了轰动，利用这一原理设计制造了许多机械。

应该指出的是，上面只是罗列了中外古代实验的小小部分，但从这两个简单却又具代表性的实验可以看出，即使在古代，物理实验已经扮演着极其重要的角色。

（二） 物理实验在文艺复兴时期及科学革命中的发展

在16、17世纪的文艺复兴时期和科学革命中，以伽利略为代表的一大批杰出科学家，把实验方法与物理规律的研究结合起来，对物理学的发展做出了划时代的贡献。

在力学方面，伽利略的斜面实验和落体实验，从根本上推翻了亚里士多德对直观现象的表面认识：力是维持物体运动的原因，发现了运动定律和自由落体定律，为牛顿力学的建立奠定了基础。

二、 物理实验在物理学发展中的重要作用

从物理学的发展史，尤其是近代物理学的发展史中，我们不难看出，物理实验都在其间发挥着功不可没的作用。

（一） 探索新规律，发现新事实

伽利略的单摆实验和斜面实验是力学研究的重要依据；胡克的弹性实验为物性学（研究物质状态的一门学科）的研究提供了新的事实及规律。

而在电学方面也不例外，包括库仑定律、欧姆定律、奥斯特的电流的磁效应、法拉第的电磁感应现象，无一不是通过大量实验才得以验证、发现和建立起来的。这一切都说明了实验是物理学的基础。

（二） 验证理论的正确与否

理论是物理学的主体这是毋庸置疑的，但是，理论正确与否，是必须要经受得住实践的检验的。而实验就是检验理论是否正确的极其重要的手段。一个单独的实验是既可以推翻也可以佐证一切可能的论据的。语文课本中《两个铁球同时着地》里，描述了伽利略对亚里斯多德所说的“铁球的轻重不同，落下的速度也不同”这句话产生了怀疑，于是通过一系列的分析和试验，并在比萨斜塔上进行了公开的实验，验证得出了两个铁球同时着地这一伟大结论，从而取得了科学研究新成就的故事。从这个广为流传的故事中，我们不难看出，物理实验在发现事实和理论验证方面的定音作用。

（三） 测定常数的大小

大家都知道，在物理学中，很多的实验是围绕着常数而进行的。常数之间的协调是检验物理理论的重要途径。基本物理常数的协调不仅是物理学也是科学技术的重大问题。

（四） 推广和应用，并开拓新的领域

社会上很多的技术，如汽车技术、电工技术都离不开物理实验。各种各样的发明创造，也都是经过了大量的实验研究、验证才得以日臻完善的。

进入20世纪，无线电电子学异军突起。从电子管到晶体管，从无线电报到雷达，每一项发明创造都可以说是实验的产物。科学理论通过实验这一中间环节，不断起着改造世界的作用，包括补充和改造科学理论自身。

可见，实验在物理学的发展中发挥了巨大的作用。

三、 物理实验与物理教学

物理实验在物理教学中的重要作用主要表现在以下几方面。

（一） 物理实验可以激发学生的学习兴趣，让学生在快乐中学习

在物理课堂上，首先引起学生兴趣的很多时候都并不是老师的长篇大论或精辟讲解，而是一个简单而具体的实验。很多时候，物理课堂上的沉闷气氛会被一个物理实验而清扫一空，取而代之的是学生们浓厚的兴趣。因为一个实验，学生由原来的散漫变为聚精会神地聆听，甚至是认真深刻地思考。不难发现，有物理实验的课堂，老师的教学任务完成得特别轻松高效，而且使得学生的学习特别投入而快乐。如果物理教学中离开了实验，那么只能是“空中楼阁”和“纸上谈兵”，结果只会把本来生动的、丰富的物理知识变成一堆枯燥难懂的材料，不利于学生理解，而且很难激发学生学习兴趣和积极性。

（二） 物理实验可以培养学生团结协作的能力，养成互帮互助的好习惯

物理实验前，学生要经过发现问题、提出问题、作出假设、设计实验进行验证等过程。实验时还要经过观察、记录、分析、论证等步骤。而这些过程的推进及步骤的完成，很多时候并不是靠一己之力就可以顺利完成的，还得依靠群体的力量。所以，实验课上你会看到学生们的小组合作更无间融合了。因为物理实验，学生团结协作的能力得到了很好的提高，互帮互助的好习惯得到更好的延续。

综上所述，物理实验不仅给学生呈现生动有趣的物理课堂，而且还激发了学生的学习兴趣，使得学生在快乐中学习物理。物理实验的实施过程通常是学生的通力合作完成的，它可以培养学生团结协作的能力，让学生养成互帮互助的好习惯。由此可见，物理实验是物理教学的重要组成部分，作为一名中学的物理教师，应该真正理解物理实验的重要意义，并培养起对物理实验的感情。

参考文献：

[1][宋]沈括.梦溪笔谈·补笔谈卷一·乐律[M].北京：团结出版社，1996.

[2] 北京市海淀区教师进修学校.中学教学实用全书物理卷[M].重庆：重庆出版社，1994.

作者简介：黄结珍，广东省广州市，广东省广州市增城区朱村街朱村中学。endprint