关于物理实验法的感想

关于物理实验方法的感想

梁维扬

（河池学院物电系零九物理学 广西河池宜州市546300） 摘要 物理实验是物理规律的试金石，是物理大厦存在的基础，在物理教学中占有重要的地位。由于历史、人文等原因，中西方在物理教学中对物理实验的重视程度明显不同。西方的物理实验丰富多样，而中国的教育却仍在理论教学中徘徊。历史证明，物理实验对于推动物理学乃至整个世界的发展是至关重要的，我国应该更加重视对教育的改革，重视物理实验方法的教学。

关键词：物理学，物理实验方法

一、概念。

物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用和转化规律的学科。它本身以及它与各个自然学科、工程技术部门的相互作用创造了今天的科技进步和人类文明，对当代及未来高新科技的进步、相关产业的建立和发展提供着巨大的推动力。

同时，物理学还是以实验为基础的一门基础科学。实验是检验真理的试金石，同时实验是物理学最基本、最重要的研究方法。其中物理实验是科学实验的一种。所谓科学实验，就是人们根据研究的目的，利用科学仪器设备人为的控制或模拟自然现象，排除干扰、突出主要因素，在最有利的条件下去研究自然规律的一种活动。

二、物理实验方法的发展

1. 国外情况

伽利略（G.GaLileo）是最早运用我们今天所称的科学方法的人。这种方法就是经验（以实验和观察的形式）与思维（以创造性构筑的理论和假说的形式）之间的动态的相互作用。伽利略是近代科学的奠基者，是科学史上第一位现代意

义的科学家，他首先为自然科学创立了两个研究法则，即观察实验和量化方法，将实验和数学相结合、真实实验和理想实验相结合的科学方法。从而创造了和以往科学研究方法不同的近代科学研究方法，使近代物理学从此走上了以实验精确观测为基础的道路。伽利略在用实验方法发现真理的过程中，获得了一个极其重要的科学概念，即自然法则和物理定律的概念。伽利略通过亲身的科学实验，认识到寻求自然法则是科学研究的目的，自然法则是自然现象千变万化的秘密所在，而一旦发现自然法则便可以认识自然。这个观念一经确立，人们才逐渐认识到，不仅天文学、运动学现象，一切自然现象都是有其自身规律的，于是在力学的带领下，逐渐发展出近代科学的各个分支。伽利略在建立系统的科学思想和实验方法中，开创了实验物理学，开创了近代物理学，对物理学的发展作出了划时代的贡献。正如他自已在《两种新科学的对话》中所述：“我们可以说，大门已经向新方向打开，这种将带来大量奇妙成果的新方法，在未来年代会博得许多人的重视”。事实正是如此，当代著名物理学家爱因斯坦在《物理学的进化》中，对伽利略的科学思想方法给予了高度评价。他指出：“伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。

伽利略开创的实验物理学，包括实验的设计思想，实验方法开创了自然科学发展的新局面。在实验物理学数百年的发展进程中，涌现了众多卓越的在物理学发展史上起过重要里程碑作用的实验。它们以其巧妙的物理构思、独到的处理和解决问题的方法、精心设计的仪器完善的实验安排、高超的测量技术、对实验数据的精心处理和无懈可击的分析判断等，为我们展示了极其丰富和精彩的物理思想，开创出解决问题的途径和方法。这些思想和方法已经超越了各个具体实验而具有普遍的指导意义。学习和掌握物理实验的设计思想、测量和分析的方法，对物理实验课及其他学科的学习和研究都大有裨益。例如万有引力常量测量的卡文迪许实验，静电力常量的库仑扭秤实验等，都是巧妙而又意义非凡的。

当今西方的教育依旧很重视实验教学，西方的许多实验室就是很好的佐证。如著名的卡文迪许实验室。

2.

国内情况

由于我国受了传统的教育思想的束缚，在分析问题和灵活应用知识、动手能力等方面是相当落后的。这与我国的教学方法和教学实验具有直接的关系。长期以来，这两方面是我国教育中的薄弱环节。自清末我国开始办新式学校后，不久就有了物理课。但是那时既没有教学经验，又缺乏教育经费，也没有合格的师资，更缺少需要的仪器设备。在清末民初时，曾由日本传入德国赫尔巴特的“五段教学法”。20世纪20年代，在新文化运动中受到杜威学说的影响，从美国传入了“设计教学法”，30年代时，有的学校试行过道尔顿制，如上海吴淞中国公学初中部，南京东南大学附中、北方艺文中学均做过试验，但效果均不理想而没有推广。实际上，我国的教学传统是轻视实践，所以物理教育，一般只停留在讲述书本知识而不做实验，只采用传统的”注入式”的方法，习惯于“先生讲，学生听”，甚至死记硬背，囫囵吞枣。因此即使有了较好的教材，有了“教授法”，一般都还是当做语文课本来教学，教师也只管教不管学。直至1919年，才由陶行知先生在提倡“教、学、做合一”的方法时，才把“教授法”改称“教学法”。南京国民政府教育部成立后，注意到要改进教学方法，提倡集体备课，后来每年举办中学各科暑期讲习讨论会，但并不普遍，有些又流于形式，没有能根本解决问题。时至今日，中国教育虽经多次改革，但在动手实验方面仍然有待加强。

三、物理实验的基本类型

1．定性实验和定量实验

⑴定性实验：定性实验是用以判定某因素是否存在，某些因素之间是否有关系的实验。惯性、热传导、液体沸腾、小孔成像等都属于定性实验。

⑵定量实验：定量实验是用以测定某对象的数值，求出某些因素之间的数量关系，或者用数量关系去表明某些规律的实验。长度、质量、密度等物理量的测量都属于定量实验。

2．探索性、验证性及判决性实验

⑴探索性实验：探索性实验是指人们从事开创性的研究工作时，为了探寻自然事物或现象的性质以及规律所进行的实践活动。如发现法拉第的电磁感应定律

的实验，富兰克林“捕捉雷电”的实验等都是探索性实验

⑵验证性实验：验证性实验是在物理学研究中，当人们对研究对象有了一定认识之后，根据已知的理论和实验，对一些物理现象的存在、原因或规律做出推测、提出假设或形成新的理论时，为了检验它们正确与否而设计的实验。

⑶判决性实验：人们为了验证科学假说、理论或设计方案的正确与否而设计的予以最后判决的实验。例如迈克尔逊-莫雷实验就判决了“以太”是不存在的。

3．对比实验与模拟实验

⑴对比实验：对比实验是通过对照比较、分析研究的方法，达到异中求同或同中求异，以揭示所研究事物的某种性质或规律的实验。如在中学物理教学中，当研究密度、比热、电阻等表征物质特性的物理量时，通常采用的是对比实验法。

⑵模拟实验：物理学研究中，又是受客观条件的限制，不能对某些自然现象进行直接实验，这时就要认为地创造一定的条件或因素，在模拟的条件下进行实验。如1862年法国的傅科利用旋转镜代替旋转齿轮测定光速，使光程缩短到几米而已，后来迈克尔逊也做了大量测定光速的实验。这些模拟方法都比利用自然现象测定光速优越得多。

四、意义

在物理学以及科学技术的产生和发展过程中，物理实验自始至终都占有极其重要的地位。物理学作为一门实验科学，物理实验的思想、方法、技术和装置常常是自然科学研究和工程技术发展的生产点。有许多现代高新技术的发明和突破，都来源于物理学实验中的重大发现。

总之，“大米不是想出来的，而是靠双手种出来的”。中国的教育模式需要改革，改革的重点是教育的思想，措施是教材的编写，教师的授课模式。 参考文献：

张宪魁.物理科学方法教育. 中国海洋大学出版社 ,2000.