物理中的 猜想与假设 .pdfVIP

18 “猜想与假设”是科学探究过程中的一种思维方法。 猜想与假设是从经验事实等的观察研究中,发现问题,用已有 的科学知识作出猜想或假定性的说明。这种猜想与假设必须经过实 验的检验,而后形成结论 (理论)。 物理学理论的建立和发展,都要经过 “猜想与假想”这一探究 过程。 比如,在 世纪热学中曾经出现过 “热质说” (猜想与假设), 18 即 “热”是一种特殊的物质———热质。 热质是一种无质量、无体积的流质。高 温物体内部热质多,低温物体的热质 少。当热质从高温物体流入低温物体, 前者温度降低后者温度升高。科学家后 物理中的 “猜想与假设” ·唐联珍· 来发现“热质说”解释不了摩擦生热的情况。1798年,英 国物理学家伦福德 ( )在德国慕尼黑进行炮膛 1753～1814 钻孔时,发现钻孔所产生的热现象和热质说的推论相反。根据实验 结果,伦福德断言,热质不足为信,应当把热看成是一种运动形 式—— —“热的运动说” (猜想与假设)。 1799年,英国科学家戴维,用钟表机件使放在真空中的两块冰 相互摩擦,整个实验仪器都保持在-2℃以下,结果冰融化了,得到 了水。这一实验也无法用热质说来说明。 戴维由此断言 “热质是不存在的”。伦福德和戴维实验有力地 否定了热质说,支持了热的运动说。1840年,焦耳多次做过通电导 体发热的实验,提出焦耳定律。在这一发现的基础上,焦耳继续探 究各种运动形式之间的能的数量和转换的关系,1843年,焦耳宣 布:自然界的能是不能毁灭的,哪里消耗了机械能,总能得到相当 的热,热只是能的一种形式。焦耳的工作,表明热不是一种特殊的 物质 (热质),同时为能量守恒定律奠定了基础。 世纪后,由于 19 能量守恒和转换定律的确立,彻底否定了热质说,为分子动理论的 发展开创了道路。经过很多科学家长期研究,公认为:宏观的热现 象是物质内部大量分子的无规则运动表现。热能即是物体的内 能—— —物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和。热是一 种运动形式的猜想,终于成为公认的真理。 又如古希腊哲学家亚里士多德,关于落体运动的看法 (猜想与 假设): “物体下落的快慢是由它们的重量大小决定,物体越重, 下落得越快。”而意大利物理学家伽利略, 于1638年推理指出:如按照亚里士多德说 法,取一个大石头、一个小石头,从相同的 高度同时从静止开始落,大石头就下落得 快,小石头下落得慢;如果将它们拴在一 起,情况如何呢?于是可得出结论一:快的 会被慢的拖着而减速,慢的会被快的拖着而 加速,因而它们将以比原来那个较重的物体 图 落体佯谬 慢一点、比较轻的快一点的速度下落。结论 1 二:拴在一起后,它们的总重量大于大石头 的重量,它们的下落速度应该比大石头的速 度还快 (图 )。这样,两个结论自相矛盾。 1 再推论,可知:重 (大石头)的物体不会比 轻的物体下落得快;轻的物体不会比重的物 体下落得慢,所以轻、重不同的物体下落的 速度应该是相等的。1590年,伽俐略登上比 萨斜塔 (图 )做实验:大小不同的两个小 2 球,从同一高度同时静止开始下落,结