[钱三强的物理学史序.ppt

清华大学 物理系教授 郭奕玲 沈慧君 Guoyl@tsinghua.edu.cn 钱三强教授的《物理学史》序为我们提供了指导思想 物理学是以实验为本的科学 在物理学的发展中，实验起了重要作用。 什么叫实验？ 实验是人们根据研究的目的，运用科学仪器，人为地控制、创造或纯化某种自然过程，使之按预期的进程发展，同时在尽可能减少干扰的情况下进行观测，（定性的或定量的），以探求该自然过程变化规律的一种科学活动。 实验在物理学发展中的地位和作用 发现新事实，探索新规律 检验理论，判定理论的适用范围 测定常数 推广应用，开拓新领域 我国著名物理学家张文裕指出： 科学实验是科学理论的源泉，是自然科学的根本，也是工程技术的基础。 基础研究、应用研究、开发研究和生产四个方面要紧密结合在一起，必需有一条红线，这条红线就是科学实验。 吴大猷教授对实验和理论的关系作过深刻的分析和总结，他写道： 实验发现和研究与理论探索是互补的，它们共同或交替促成了物理学的进步。 有的时候，是某些实验发现导致了理论工作的巨大发展，而有的时候，则是某项理论工作导致了重要的实验结果。 李政道教授1987年曾经精辟地提出物理学家的两个定律： 第一定律： 没有实验家， 理论家趋于浮泛。 第二定律： 没有理论家， 实验家趋于摇摆。 两个车轮，相辅相成 物理教学应该重视实验 让学生都有机会做实验为什么？ 经历科学过程，体会科学方法，树立科学的价值观 更加热爱科学，体验科学工作的乐趣 学习科学知识，提高操作技能 （人教版新课本） 补充三点 为什么要引进经典实验？ 了解前人的科学过程，可以生动地说明科学是怎样来的。 了解科学家的工作，他们是怎样想的、怎样提出问题、发现问题和解决问题，由此可以学习前人的探索精神。 经典实验都是一些开创性的工作，都经过历史检验，学习它可以领会科学方法的精髓。 经典实验有一定的时代局限性 方法原始，仪器简陋 设计奥涩，想法古怪 曲折复杂，难以理解 引用历史题材的双刃剑 著名的经典实验何止成百上千，我们总不能像19世纪以前的物理教科书那样“从猿到人”百科全书式的讲授；因此，精选和提炼是必要的。 前人面临的情况和我们不一样，他们的探索活动往往经历过后人难以想象的艰难困苦，有时还有些盲目，在后人看来甚至有些可笑和愚蠢。没有必要让同学们都去实际体验“万里长征”的艰辛；但是正是这些过程体现了追求真理的伟大力量，正是这些科学精神有待我们学习、继承和发扬。他们的某些“古怪”想法，也许正是我们缺少的；他们使用的“简陋仪器”和“原始设备”很可能给我们很多难得的启示，给我们学习的好机会，有的还特别适合初学者。 运用历史题材当然要占用有限的学习时间，但是那是值得的。只要经过适当处理加工，取其精华，去其糟粕，就会成为宝贵的精神财富。 运用历史题材，值得提倡 要忠实于历史事实，不可捏造杜撰 要恰如其分，不可过分夸大 不要喧宾夺主，不能代替主课学习 不要死记硬背，不应当成知识点 不要照本宣科，避免千篇一律 老师首先要有深入认识 要努力发掘资料，开展科学研究 如何运用，希望一起探讨 我们愿意抛砖引玉，给大家尽可能地提供一些有用的可靠资料。 伽利略的斜面实验 伽利略的平抛实验 库仑的滑动摩擦实验 库仑的滑动摩擦实验 我们可以仿照库仑的思路，分析滑动摩擦与哪些因素有关？有什么关系？ 还可以追问为什么有关？也可以进一步对凹凸说和粘合说作出判断，看看那一种说法更高明，从而把探究活动延伸到分子力的作用。 如果同学们对这一课题发生了兴趣，还可以引导他们了解摩擦学的进展。现代摩擦学是工程技术上不可或缺的一门专业，涉及到机械工程、材料科学、表面物理，从宏观到微观，从静态到动态，内容极其丰富。 如果取其中一个小问题，例如润滑的作用，让学生们试着作为课外小作业，按照科学家的思路，进行力所能及的探究，应该会得到相当多的收获。 伽利略的“单摆”实验 伽利略的温度计 牛顿的碰撞实验 牛顿详细讨论了两球对心碰撞前后空气阻力的影响以及测量的改进办法 胡克的弹性实验 斯梯芬的串球链 运动没有尽头是荒谬的 斯梯芬：1586年：《静力学基础》：“运动没有尽头是荒谬的” 。 拉瓦锡和拉普拉斯的冰卡计 焦耳的电热当量实验 奥斯特的磁效应实验 阿拉哥的铜盘实验 法拉第的电磁感应实验 牛顿的分光实验 托马斯?杨的双缝干涉实验 丁铎尔的全反射实验 赫兹的电磁波实验 赫兹的光电效应实验 结论：经典实验是科学家智慧的结晶 我们有目的地从不同领域里选择20个经典实验，介绍其设计思想、实验结果和历史沿革，不仅可以增强对实验的认识，而且可以使物理教学更有生