A. 實驗在物理學建立與發展中的作用
實驗在物理學建立與發展中的作用 【摘 要】：物理學是一門實驗學科，凡物理學的概念、規律及公式等都是以客觀實驗為基礎的，因此物理學絕不能脫離物理實驗結果的驗證。實驗是物理學的建立與發展的基礎與事實依據。
【關鍵詞】：物理實驗 事實 法則 假說 結論 新課題
實驗是物理學建立與發展過程中的基礎與依據，本文從以下幾方面論述實驗在物理學建立與發展中的作用 。
一、 實驗可以發現「事實」
在加西奧特的時期陽極放電是最受注意的課題，後來陰極放電又壟斷了人們的興趣。赫茲發現「陰極射線」會穿過金屬箔。他的助手勒納製造了一個帶有小鋁箔窗的真空管，它使「陰極射線」通過這個窗口打進空氣之中，它們卻仍然保持有激起磷光的能力，但只能在空氣中運行一段距離而不能長期在空氣中運行。勒納認為，它的射線不是正在飛行中的微粒，而是「以太」中的現象。 當人們關於這些神秘的射線的性質的討論正在進行過程中，維爾茨堡的倫琴通過實驗在1895年發現了一種新型的射線，它能引起一張塗有氰化鋇銅的屏閃閃發光或發熒光。對於普通光線不透明的紙、木頭、鋁和許多其他物質，對於新的輻射卻是透明的。對於動物組織是透明的而對於骨骼多少是不透明的，這一事實使得給人的骨架進行照相成為可能，這種照相所得到的底片具有隱形圖樣的性質。新射線的本性當時是不知道的，倫琴稱它們為「X射線」，但人們通常並且更恰當的稱它們為「倫琴射線」。
二、實驗可以建立「法則」
庫侖從事研究毛發和金屬絲的扭轉彈性，這導致他在1777年發明了扭轉天平或「扭秤」。在這之前英國的米切爾曾提出一些類似的設計。有一個世紀，這個扭秤被寫進電學教科書中，雖然這個儀器現在已不在實驗室中使用了。庫侖以極大的機靈和精確性做了實驗，並用它證明了牛頓的平方反比定律也在電的以及磁的吸引和排斥中適用。 他證明這種作用是跟電量的乘積成正比；他也證明，電荷存在於導體的`表面，並比較了導體不同部分的表面的電荷。他在1785和1789之間發表的電學研究報告，也為泊松後來建立他的數學理論提供了數據。
三、實驗可以驗證「假說」
一些學者認為熱是運動的一種表現。如弗蘭西斯 培根，他從摩擦生熱等現象中得出熱是一種膨脹的、被約束的而在其中作用於物體的較小粒子之上的運動。波義爾也曾做過用力學方法產生熱的實驗，他認為釘子敲打之後能變熱，是運動被阻而變熱的證明。牛頓也認為熱不是物質而是組成物體微觀粒子的機械運動。 1827年，蘇格蘭植物學家R 布朗第一個注意到，漂浮在水中的植物花粉從不靜止，而是像跳一種「塔蘭台拉」舞那樣無規則的跳來跳去，彷彿不斷地被某種看不見的力量踢來踢去似的。 人們長期都不知道其中的原理。50年後，JJ德耳索提出這些微小顆粒是受到周圍分子的不平衡的碰撞而導致的運動。後來得到愛因斯坦的研究的證明。布朗運動也就成為分子運動論和統計力學發展的基礎。 四、實驗可以構建「模型」
當盧瑟福在曼徹斯特大學時他就發現，開爾芬和JJ湯姆孫的原子模型不適用於解釋α粒子通過不同種類的物質時的散射量。
因此，盧瑟福修改了這個模型，把這個模型里外對調，因而，正像集中在約只有原子直徑0.0001的原子核的中心，這個原子核被電子圍繞，電子的分布是使原子呈電中性的，還有必要假定的是，原子的大部分質量是在正電荷上。這個原子模型的微型是行星系，多少有點類似於勒納在1903年構想的「力心」。如果一個帶正電的α粒子通過金原子中心的附近，那麼它將劃出一條雙曲線軌道。當α粒子越接近金原子核時，那麼，它的偏斜就越大。這樣，盧瑟福和E G 馬斯登實驗測定的α粒子的散射闡明了原子的結構。
五、實驗可以引出「課題」
在邁克爾孫之前，許多科學家都認為波是通過「以太」來傳播的，而地面上一切測量光速的方法，都是使光沿同樣路徑返回，因此測不出地球相對於「以太」的速度。而二十七歲的邁克爾孫偏想設計一種方法來測一測「無法觀測出來」的「地球速度與光速之比的平方」。如果「以太」不跟隨地球運動，那麼就會有「以太風」，使兩束光之間有光程差，因而應當能夠觀察到干涉條紋的移動。1881年4月，邁克爾孫在歐洲波茨坦天文觀測站的地下室里進行了第一次實驗，結果使他非常失望，觀測到的總是零結果。同年8月，他以《地球與以太的相對運動》為題公布了實驗結果，並引起轟動。邁克爾孫自己也認為這是一個失敗的實驗，以致使他不願提起這個丟臉的實驗。1884年秋，開爾文和瑞利訪問美國的時候鼓勵邁克爾孫繼續實驗下去，認為有希望找到「以太」。這一次，數理根底扎實的化學家莫雷參與了實驗，根據莫雷的提議改進了儀器，使精度提高了一個數量級，經過這種改進，ΔN的理論值已高達0.4，接近於第一條暗條紋（ΔN=0.5）的中心位置，理應是絕對有把握能觀察到的，但是，得到的還是零結果，以致使他們取消了不同季節進行試驗的計劃。1887年11月，他們聯名以《關於地球與光以太的相對運動》為題公布了實驗結果。當然，後來人們繼續多次改進實驗，但得到的仍然是零結果。邁克爾孫原本是想測出「以太風」的速度，然而他測到的零結果，卻為當時被認為是物理學基石的「以太說」帶來了危機，幾乎所有傑出的物理學家都在設法解釋邁克爾孫—莫雷實驗，它被認為是十九世紀末物理學晴朗天空中出現的兩朵「烏雲」之一。
參考文獻：
[1]ondon).Vol.32.March 23,1893;Vol.33.1894,p.108。
[2]遵循反平方定律的磁作用是在這（約1760年）之前哥丁根的托比阿斯 邁爾證明的。見Albrecht,Gesca d』 Elect.,p.75。
B. 物理實驗在物理學中的作用
思想實驗在物理學中的地位和作用
一、引言：
物理學從本質上看是一門實驗科學。物理實驗在物理學的發展和物理學教育中佔有重要地位。可以說，離開了物理實驗，就無法了解物理學。正因為如此，在物理學的研究和教學中，對於物理實驗歷來十分重視，無論從實驗的設計、儀器的製作和調試，還是到實驗過程的控制、實驗結果的分析等各個環節，都強調一絲不苟。想比之下，對於與此有關聯的思想實驗卻介紹不多。因此，對物理學中的思想試驗進行縱向的歷史考察，橫向的比較研究，是十分必要的。有助於物理學的研究和教學。
二、思想實驗的一般考察
伽利略是位近代物理學的先驅者。他對物理學作出了多方面的貢獻。其中，他發現的落體定律和慣性定律，為近代物理學提供了兩快堅固的基石。伽利略的成功，得益於他率先採用了科學的物理實驗，更得益於他獨創的物理實驗與思想實驗相結合的科學方法。伽利略的出色工作，表明了他既是一位物理學的大師，也是一位進行思想實驗的先驅。
眾所周知，在相當長的一段時間內，人們對於力和運動等物理現象、物理規律的認識，一直受到亞里士多德學說的束縛。亞里士多德認為：物體運動速度的大小和有無，是由它是否受力以及力的大小直接決定的；地面上輕重不同的物體下落速度不同；重物下落較快，輕物下落較慢，對此也曾有人反對過他的錯誤說法，但都因為沒有確切的實驗和理論的認證，所以沒有被人重視。第一個成功的打破亞里士多德的錯誤權威的正是伽理略。伽利略巧妙地運用思想實驗否定了這一統全歐洲近兩千年的錯誤理論。
物體下落的速度和物重成正比。伽利略在他的著作《關於兩種新科學的談話和數學證明》中寫道：「我十分懷疑亞里士多德曾用實驗驗證過。當兩個石頭，一個的重量是另一個的10倍，從同一高度，如100庫比特，下落時，其速度的差別會達到這樣的程度，以致前者著地時，後者還不超過10庫比特。」加利略緊緊抓住這一疑點，設計了思想實驗來進行分析和論證。他指出：如果亞里士多德的論斷成立的話，即重物比輕物體下落得快，那麼，當重物體和輕物體綁在一起下落時，由於快的受慢的阻礙而減慢。慢的受快的驅使而加快，其結果綁在一起的物體下落速度一定介於原來兩個物體的速度之間，即小於原來重物體下落的速度。但是，兩個物體綁在一起就成了一個復合體，它比原來的重的物體還要重，按亞里士多德的論斷復合體下落的速度要大於原來重物體下落的速度，這就和上面的結論相矛盾了。由此可知，重物體下落不會比輕物體下落的快，二者下落的速度應該是相等的。正是這一思想實驗，堅定了伽利略落體實驗的信心和決心。
在否定了亞里士多德的落體定律之後，伽利略進一步對自由落體運動進行了定量研究。他根據對自由落體運動的定性觀察結果：速度越來越快的基礎上，假設自由落體運動是一種勻加速運動，在1590—1592年期間進行了大量的落體實驗。但在當時的測試條件下，不可能立即用實驗來證實這一假設，伽利略便用思想實驗與真實實驗相結合的方法解決這個難題。他藉助於數學，求出了從靜止開始的勻加速運動的距離s與時間t的關系，即：s/t²=常量.這時不包括任何速率，只要直接測定s和t就行了。
但是，物體的自由下落還是太快了，在當時無法精確測定。伽利略想用不太快的運動來測量，即用斜面代替落體實驗，經過多次的反復實驗測定，得到如下結果：
（1）當斜面傾角固定時，球滾過的距離s與所用時間t的平方之比為一常數，即：s/t²=c.
（2）改變斜面的傾角，s/t²的值隨之改變，但小球通過的距離與時間平方成正比關系不變，變化的僅是比例常數。
伽利略用思想實驗把這個結果推向極端——當傾角為90º時。即物體作自由落體時，這個論斷也成立。他由此得出結論，自由下落運動是勻加速運動。
伽利略對自己所獨創的物理實驗和思想實驗相結合的科學方法感到由衷的高興。
伽利略之後，隨著科技的發展和認識活動的深入，思想實驗在物理學中得到了日益廣泛、自覺的運用，出現了馬赫、愛因斯坦等善於使用思想實驗的物理學家。物理學的各個分支中，產生了一些著名的思想實驗。例如，在力學中，馬赫對「牛頓旋轉水桶」的思想實驗。否定了牛頓的絕對時空和絕對運動。在量子力學中，有證明粒子波動性的單電子衍射實驗，能量勢阱等思想實驗，證明測不準關系的理想顯微鏡實驗，電子束單縫衍射實驗。在相對論中，有證明同時性相對性的「愛因斯坦列車」「光子火箭」的思想實驗等等。可以說沒有思想實驗，物理學的發展是困難的，它的理論體系建立不起來。
對此，愛因斯坦曾評價說「伽利略的發現以及他所應用的科學的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端」。
三、思想實驗的基本特點
從對物理學中的思想實驗的歷史考察，我們可以看到：思想實驗是按真實實驗的格式展開的一種復雜的思維推理活動。其思想操作包括以下幾個方面：（1）對從未進行過的或潛在的可以實現的實驗的預想；（2）對真實實驗的理想化抽象或外推，即理想實驗；（3）現實中不存在，與經驗相矛盾，但邏輯上講得通，物理學上有意義的抽象。這種思想實驗操作不必物化就可以得到確定的結論。由此可見，物理學中的思想實驗具有以下基本特點：
1、具有實驗的可操作性
思想實驗不是實際進行的實驗，但是之所以被稱為實驗，是因為這種思維活動是按照實驗的格式而展開，是可操作的。R.哈里指出：「所謂思想實驗是想像中操作模型時形成的。」
思想實驗的操作者根據自己的認識和思考，使用儲存於頭腦中的經驗表象，語言材料，通過分析、想像、類比、猜測和邏輯推理，進行想像的操作。
思想實驗使用的假想儀器是假想主體對客體作用的基本手段。愛因斯坦在確定同時性的程序定義時，認為光按直線以恆速傳播，核對兩個同樣鍾的同步的程序是：測好兩只鍾的距離，找到它們的中點，守在兩只鍾旁的兩個觀察者，當各自的鍾指向七點時發信號，如兩信號在中點相遇時，則這兩只鍾便是同步的了。
假想客體不斷變化的形象是思想實驗最主要的內容，也是思想實驗操作的必然過程，假想的主體和儀器都是為此而存在，並在對假想客體的觀察和作用的過程中，揭露被研究事物的本質和相互關系，從而達到思想實驗預定的目的。
2、具有嚴密的邏輯性。
在思想實驗進行過程中，邏輯推理是他的基本指向。物理學家在構思思想實驗時，想像是充分自由的：他可以根據自己掌握的經驗和知識，當時的科學水平，就被研究的客體進行充分的聯想，聯想從何而發，向何方向延伸也是隨機的，當眾多的形象材料，經驗表象在物理學家腦海中涌現時，其展開和聯系則常常求助於與此有關的概念和關系。這些概念和關系既同下一步的邏輯思維聯系著，又同構思前預定的目標聯系著。只要邏輯推理允許，它甚至也接納那些違背「經驗事實」的，或與已確定的「物理規律」相對立的表象進入思想實驗之中。
所以思想實驗的操作過程，既是想像自由展開的過程，又是邏輯運動的過程，在這中間，邏輯起著主導作用，它引導，控制著想像，保持想像既是豐富的，又不是胡思亂想。想像活動為邏輯運動提供了可靠的素材基礎，邏輯運動在想像提供的形象活動中操作展開。兩著相輔相成，渾為一體。
3、具有高度的創造性
物理學家思想實驗的目的，是為了揭示事物內部的規律性。因此，其探索是前無先例的，帶有高度的創造性。愛因斯坦和英費爾德在，《物理學的進化》中指出：「任何一個理論的目的是指導我們理解新情況，啟發我們做新的實驗，從而發現新的現象和定律。」思想實驗也是如此。法國物理學家和工程師卡諾在研究熱效率和熱機效率時，受瀑布落差的啟示，進行了「卡諾循環「的思想實驗，他構思用兩個理想的等溫過程和兩個理想的絕熱過程來完成一個熱力學循環。通過這樣一個理想的熱力學循環的思想實驗。卡諾得到了熱機的最高熱效率等於T2-T1/T1，創造性地解決了熱機效率問題。
四、思想實驗的積極作用
思想實驗對物理學的發展具有積極作用，主要表現如下：
1、強烈的質疑批判作用
運用思想實驗，往往從傳統的理論質疑入手，從而生動准確地揭露舊理論的缺陷，批駁舊理論的錯誤。
當時在整個歐洲享有至高無上威望的亞里士多德歸納他的力學理論：推一個物體的力不再去推它時，原來運動的物體便歸於靜止。這個理論統治人們的思想長達兩千多年的歷史。對此，伽利略提出質疑，在斜面實驗的基礎上進行思想實驗，認為：「一個運動的物體假如有了某種速度之後，只要沒有增加或減少速度的外部原因，便會始終保持這個速度——這個條件只有在水平面上才有可能，因為假如在沿斜面運動的情況里，朝下運動則有了加速的起因，而朝上運動，則已經有了減速的起因。由此可知，只有水平面上運動才是不變的，因為假如速度是不變的，運動既不會減小，更不會消滅。」在這里伽利略對亞里士多德的缺陷，正確區分了速度和速度的變化，提出了「慣性」的思想，得到了力與速度改變之間的聯系這一嶄新的力學理論，從而否定了力與速度本身之間聯系的舊理論。
2、深刻的認識創新作用
思想實驗的運用，能夠深化人們的認識，開拓新的研究方向，推進物理學的發展。
五、思想實驗與真實實驗的相互關系
思想實驗與真實實驗存在著原則的區別：真實實驗是一種科學的實驗活動。它是在盡可能地排除外界的許多影響，突出主要因素，並能細膩地觀察到各種之間相互關系的條件下，使某一事物（或過程）重演起初實驗源於實踐又高於實踐，是發現、檢驗物理學理論的唯一標准。思想實驗是一種理性的思維活動。它不是脫離實際的主觀臆想，而是以實際為基礎按照實驗的格式操作展開，對實踐過程做出更深入一層的抽象分析，其推理過程是以一定的邏輯法則為根據的。它是一種相對獨立的科學方法。
思想實驗和真實實驗又是緊密聯系和互補的。物理學中的理論、規律是從大量實驗事實中概括出來的，物理學中的假設、爭論也有賴於真實實驗的驗證。在真實實驗中，物理學有為了獲取關於自然界的規律性認識，通過儀器設備等手段對客體進行嚴密控制和有目的的變革。這樣，在真實實驗開始前對實驗過程的預想和設計，在觀測後對經驗材料的分析和概括，都得藉助一理性思維。有時兩者往往密不可分地穿插在一起，真實實驗為思想實驗提供經驗材料，思想實驗對經驗材料進行理性加工，並為真實實驗提供理論指導，從伽利略發現落體定律和慣性定律的活動中，可以明顯看到這一點。
在物理學研究中，思想實驗能夠成為一種不可代替的科學方法，還由於思想實驗以其科學思維的嚴密性、精確性補充了真實實驗的不足。
應該指出，現代物理學已發展到理論科學階段，認識活動日益遠離日常經驗和人們的直覺，深入感覺不能直接感知的微觀和宏觀領域，事物的現象和本質之間關系越來越復雜隱蔽。物理學研究活動所需的儀器設備也日趨精細龐雜，理性思維的地位更加突出。思想實驗作為一種科學方法將在更廣闊的領域中應用。
六、結論
對思想實驗的考察和分析告訴我們：思想實驗是深入進行物理學研究和教學的重要方法之一。愛因斯坦指出：「提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決問題也許僅是一個數學上或實驗上的技能而已，而提出新的問題，新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要有創造性的想像力，而且標志著科學的真正進步。」為此，我們應該在進行真實實驗的基礎上，加強對思想實驗的研究，啟迪思維，把物理學的研究引向深入，使教學引人入勝，更有成效。
參 考 文 獻
[1]A.愛因斯坦、L.英費爾德《物理學的進化》，上海科學技術出版社，1962年。
[2]T.S.庫思：「思想實驗的作用」，《必要的張力》，福建人民出版社，1981年。
[3]WI.B.貝費里奇：《科學研究的藝術》科學出版社，1979年。
[4]高文武：「簡論思想實驗」，《自然辯證法通訊》，1982年第二期。
[5]《物理學史專題講座匯編》，北京物理學會，1983年。
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C. 初中物理實驗重要性
1實驗對初中物理教學的意義
「實驗是檢驗理論的標准．」作為揭示自然規律的重要方法和手段，它不僅是初中物理教學的重要部分，而且也是物理概念、規律和理論的堅實基礎．初中學生正處在興趣的發展時期，懷有強烈的好奇心．對於物理實驗課，特別感興趣．縱觀科學家們發現自然規律的全部過程，絕大多數都是從身邊的自然現象開始引出猜想，然後設計實驗並進行探究，通過認真觀察和分析實驗現象總結出其中蘊含的自然規律．物理教學若離開了觀察和實驗，就成了無源之水，無本之木，紙上談兵．
2實驗在初中物理教學中的作用
2．1通過物理實驗可以增強學生的學習興趣
初中物理課堂可能是學生與物理知識接觸的第一次機會，如果能在起步階段培養學生學習物理的興趣，那將直接決定他今後對物理的學習態度．物理與其他學科不同的是可以通過動手做實驗來得到答案，這是學生以前從未接觸過的，物理實驗可以擺脫枯燥單一的知識講解，為課堂增加活力，用新奇而不怪、有趣而不乏味、直觀而不繁瑣的實驗教學引課，能極大地激發學生的好奇心理和思維興趣，使其感到驚奇，產生疑問，引起思維，從而激發學生的興趣，讓學生在課堂上興奮起來．調動了學生的積極性，增加了學生對物理課堂的喜愛，從而提高了學習效率．例如筆者在講固體壓強知識的時候，通過電視上看到的雜技表演中涉及的物理知識，筆者將其改成了實驗，就是在幾個氣球上放了一塊木板，氣球沒有破裂，然後筆者就問學生，如果老師站到了木板上，氣球會破裂嗎?全班學生回答:「會」，接著筆者就真的扶著牆站到了木板上，但氣球沒有破裂，只是被壓扁了一些，班內頓時沸騰了，一雙雙驚奇的眼睛望著老師……用這樣一個新奇的實驗設計，激發了學生的學習熱情，在一種輕松愉快的情景中學到了知識．初中生還處於心智未成熟的階段，很多現象都還不了解，教師可以在課堂上多與實際生活聯系起來，例如杠桿原理、摩擦力等等，都可以將身邊的一些常見的現象引入到課堂中，吸引學生的注意，使得物理課堂變得充滿趣味性，讓物理融入生活，隨處可見．
2．2通過物理實驗可以加深學生對物理概念和規律的理解
初中學生第一次接觸物理這門學科，對於一些概念和規律都無法理解，又由於物理概念的特殊性，本身比較抽象，如果死記硬背很難達到預期的學習目的．像數學，可以用計算公式來得出結論和規律，而物理則可以結合實驗來直觀地呈現概念和規律，理論結合實際讓學生更容易接受和理解．例如在講《合理利用機械能》這一節時，教材中指出:一個物體如果能夠對另一個物體做功，這個物體就具有能量，並給出了兩幅圖片輔助說明．但是仍有許多學生難以理解，什麼樣的物體具有能量．於是筆者設計了演示實驗:一輛輕質小車上用膠帶固定好一塊泡沫，請一學生到講台前，用玩具槍擊打泡沫(提醒學生一些注意事項)．在所有學生的高度注意下，可看到子彈擊發射入泡沫後，小車運動了．子彈能對小車做功，生動說明了運動的子彈具有能量，一切運動的物體都具有能量(動能)也就不難理解了．又如，在講光的折射現象時，這個現象單純的從「折射」概念來講的話，學生很難理解，頭腦中更沒有具體的概念，這個時候，教師可以通過物理實驗的方式(如圖1)，將筷子斜插入盛有水的玻璃杯中，讓學生從側面觀察這根筷子有何不同．這時學生就會對折射現象有了基本的理解，然後教師通過「折射定義」對這一現象進行進一步的講解和作圖，進而讓學生徹底掌握這一個概念．筆者在講授這一節時，其中一個班因為忘記帶燒杯和筷子而沒有做這個實驗，只是單純的講解和作圖，結果該班級的學生作業錯誤率明顯高於做過實驗的班級，可見做實驗幫助學生對概念理解的重要性，通過物理實驗，可以將物理現象和概念立體的展示在學生面前，讓原本無形的現象變得具體、通俗、易懂，從而提高學習效率和質量．
2．3實驗有利於培養學生科學的思維能力和實踐操作能力
初中生都有很強的求知慾和上進心，對新鮮的事物比較好奇．通過對物理實驗的觀察，分析比對和歸納總結，然後進行理解，直至最後得出結論．這一過程能夠潛移默化地影響學生的科學思維習慣，使之學會獨立思考，逐漸掌握科學的思維能力．在學生自己動手實驗的過程中，通過對實驗的設計、安裝和製作，養成獨立實踐操作的能力，在實踐過程中不斷的發現問題，解決問題，培養學生創造力．教師在實驗中也起著重要作用，教師對學生的有效引導，可以提高學生的科學思維能力和實踐操作能力．例如，將一個空飲料瓶截去底部，讓它倒立，把兵兵球放在飲料瓶瓶頸處，讓學生向瓶里注水，水就從瓶里流了出來，兵兵球不會上浮(如圖2)．這個時候，教師可以向學生進行提問，「如何才能讓兵乓球上浮」．讓學生自己思考這個問題，在思考的過程中，了解其中的原理，推斷出結果．然後可以讓學生上台來將他的想法和思路演示給大家看，並說明其中運用的原理．最後教師再向學生演示正確的實驗方法:堵住瓶口，然後向瓶內注水，慢慢的就能觀察到兵兵球上浮起來(如圖3)．這個實驗不僅證明了浮力產生的原因，也讓同學們的印象更加深刻．通過這個實驗，加深了學生對浮力的理解，也通過教師中間環節的引導，提高了學生的科學思維能力．或是進一步提問，「可以把這一物理現象應用在實際生活中的哪些方面」．進而可以提高學生的發散性思維能力，從而養成良好的科學思維習慣．
2．4物理實驗有助於培養學生的科學探究能力，增強學生的協作精神
筆者從事初中物理教學工作多年，經歷了以教師傳授、學生接受式教學為主和現在的引導學生主動探究式學習兩種教學模式，深深體會到兩種教學對學生科學探究能力的形成有著巨大差距．如何喚起學生的探究意識，在平時的教學中怎樣培養學生的科學探究能力是物理教學的重要任務．如在學習《科學探究串並聯電路》這一節時，筆者讓學生根據老師提供給他們的實驗器材設計出「一個開關能同時控制兩盞燈的電路圖」並連接實物讓燈泡發光，他們通過相互交流、積極討論，設計方案，共同完成實驗探究．在各實驗小組巡查的過程中，發現他們設計的電路圖並不相同，但都能滿足一個開關同時控制兩盞燈，實驗成功的同學異常的興奮，這時再要求他們對實驗進行改進使兩個燈泡能獨立發光，互不影響，學生再一次參與到實驗中，認真的合作研究，程度好的同學基本上都按老師的要求很好的完成了實驗，最後筆者再把他們設計的不同電路圖通過投影儀展示出來，並引出「串並聯電路」的概念及其特點，在這樣的實驗中既使學生在快樂的情景中理解了串並聯電路的概念，掌握了知識，同時又培養了學生的科學探究能力和交流合作的能力，增強了學生的協作精神，促進學生全面發展．
3發揮實驗教學作用，提高教師科學素養
新課改下的教學模式以學生為主體，而教師在實驗教學中起的是引導作用．物理實驗教學不僅影響著學生，也改變了教師的教學方法．在探索利用實踐活動拓展到物理實驗教學這一過程時，很多教師由於前期理論知識學習力度不夠，從而感到力不從心，甚至放棄．學生在實驗學習過程中缺乏教師專業性的指導，影響了實驗教學的效率．這些實際問題都導致實驗教學不能有效的開展．所以強化教師的專業素質非常迫切．一方面要根據自身的問題進行相關的理論知識學習;另一方面學校也應為教師提供更多的實踐機會和與課程相結合的培訓．
總而言之，物理實驗是理論和實際結合的橋梁．通過物理實驗，可以讓學生更加形象、直觀的理解物理概念，把抽象枯燥的知識變得生動活潑又富有刺激性，可以使學生更加感興趣，從而調動學生的積極性，主動去參與學習，變被動為主動，提高了學習效率．這也是符合新課程理念的．
作者:黃平媛 單位:將樂縣水南中學
D. 實驗在物理學發展中主要有哪些作用
物理定律必須由實驗證明才能成為科學，沒有實驗為根據的物理定律只能稱為猜想；同時實驗結果可以總結出一些經驗定律，在實際計算和應用中很有用，如開普勒三大定律。
E. 實驗課在物理教學中的作用有哪些
直觀，真實，學生只有看到了才能相信。另外還可以驗證已有結論。鍛煉學生自己動手操作能力。本來物理就是實驗科學。應該以實驗為基礎。反正我是能做的都做
F. 1.簡述物理實驗在物理學發展中的作用有哪些
一、物理學從本質上看是一門實驗科學。物理實驗在物理學的發展和物理學教育中佔有重要地位。離開了物理實驗，就無法了解物理學。
二、物理實驗是物理學理論的基礎,也是物理學發展的基本動力,特別是理想實驗能澄清物理學中的錯誤觀念,它是建立新概念、探索新理論的有效方法。
三、從物理學發展的歷史來看,物理實驗不僅是物理學理論的重要基礎,也是物理學發展的基本動力。
G. 什麼是物理實驗實驗在科學探究中的作用是什麼
當我們（人類）在這個原本一無所知的世界探索時,沒有什麼會告訴探索者什麼是對的,什麼是錯的,除了實驗,實驗告訴你,在這個世界什麼會發生,實驗反映了大自然的規律.物理實驗自然也是其中之一.
H. 《大學物理實驗在物理學中的作用》
實驗在物理學中的地位和作用
一、引言：
物理學從本質上看是一門實驗科學。物理實驗在物理學的發展和物理學教育中佔有重要地位。可以說，離開了物理實驗，就無法了解物理學。正因為如此，在物理學的研究和教學中，對於物理實驗歷來十分重視，無論從實驗的設計、儀器的製作和調試，還是到實驗過程的控制、實驗結果的分析等各個環節，都強調一絲不苟。想比之下，對於與此有關聯的思想實驗卻介紹不多。因此，對物理學中的思想試驗進行縱向的歷史考察，橫向的比較研究，是十分必要的。有助於物理學的研究和教學。
二、思想實驗的一般考察
伽利略是位近代物理學的先驅者。他對物理學作出了多方面的貢獻。其中，他發現的落體定律和慣性定律，為近代物理學提供了兩快堅固的基石。伽利略的成功，得益於他率先採用了科學的物理實驗，更得益於他獨創的物理實驗與思想實驗相結合的科學方法。伽利略的出色工作，表明了他既是一位物理學的大師，也是一位進行思想實驗的先驅。
眾所周知，在相當長的一段時間內，人們對於力和運動等物理現象、物理規律的認識，一直受到亞里士多德學說的束縛。亞里士多德認為：物體運動速度的大小和有無，是由它是否受力以及力的大小直接決定的；地面上輕重不同的物體下落速度不同；重物下落較快，輕物下落較慢，對此也曾有人反對過他的錯誤說法，但都因為沒有確切的實驗和理論的認證，所以沒有被人重視。第一個成功的打破亞里士多德的錯誤權威的正是伽理略。伽利略巧妙地運用思想實驗否定了這一統全歐洲近兩千年的錯誤理論。
物體下落的速度和物重成正比。伽利略在他的著作《關於兩種新科學的談話和數學證明》中寫道：「我十分懷疑亞里士多德曾用實驗驗證過。當兩個石頭，一個的重量是另一個的10倍，從同一高度，如100庫比特，下落時，其速度的差別會達到這樣的程度，以致前者著地時，後者還不超過10庫比特。」加利略緊緊抓住這一疑點，設計了思想實驗來進行分析和論證。他指出：如果亞里士多德的論斷成立的話，即重物比輕物體下落得快，那麼，當重物體和輕物體綁在一起下落時，由於快的受慢的阻礙而減慢。慢的受快的驅使而加快，其結果綁在一起的物體下落速度一定介於原來兩個物體的速度之間，即小於原來重物體下落的速度。但是，兩個物體綁在一起就成了一個復合體，它比原來的重的物體還要重，按亞里士多德的論斷復合體下落的速度要大於原來重物體下落的速度，這就和上面的結論相矛盾了。由此可知，重物體下落不會比輕物體下落的快，二者下落的速度應該是相等的。正是這一思想實驗，堅定了伽利略落體實驗的信心和決心。
在否定了亞里士多德的落體定律之後，伽利略進一步對自由落體運動進行了定量研究。他根據對自由落體運動的定性觀察結果：速度越來越快的基礎上，假設自由落體運動是一種勻加速運動，在1590—1592年期間進行了大量的落體實驗。但在當時的測試條件下，不可能立即用實驗來證實這一假設，伽利略便用思想實驗與真實實驗相結合的方法解決這個難題。他藉助於數學，求出了從靜止開始的勻加速運動的距離s與時間t的關系，即：s/t²=常量.這時不包括任何速率，只要直接測定s和t就行了。
但是，物體的自由下落還是太快了，在當時無法精確測定。伽利略想用不太快的運動來測量，即用斜面代替落體實驗，經過多次的反復實驗測定，得到如下結果：
（1）當斜面傾角固定時，球滾過的距離s與所用時間t的平方之比為一常數，即：s/t²=c.
（2）改變斜面的傾角，s/t²的值隨之改變，但小球通過的距離與時間平方成正比關系不變，變化的僅是比例常數。
伽利略用思想實驗把這個結果推向極端——當傾角為90º時。即物體作自由落體時，這個論斷也成立。他由此得出結論，自由下落運動是勻加速運動。
伽利略對自己所獨創的物理實驗和思想實驗相結合的科學方法感到由衷的高興。
伽利略之後，隨著科技的發展和認識活動的深入，思想實驗在物理學中得到了日益廣泛、自覺的運用，出現了馬赫、愛因斯坦等善於使用思想實驗的物理學家。物理學的各個分支中，產生了一些著名的思想實驗。例如，在力學中，馬赫對「牛頓旋轉水桶」的思想實驗。否定了牛頓的絕對時空和絕對運動。在量子力學中，有證明粒子波動性的單電子衍射實驗，能量勢阱等思想實驗，證明測不準關系的理想顯微鏡實驗，電子束單縫衍射實驗。在相對論中，有證明同時性相對性的「愛因斯坦列車」「光子火箭」的思想實驗等等。可以說沒有思想實驗，物理學的發展是困難的，它的理論體系建立不起來。
對此，愛因斯坦曾評價說「伽利略的發現以及他所應用的科學的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端」。
三、思想實驗的基本特點
從對物理學中的思想實驗的歷史考察，我們可以看到：思想實驗是按真實實驗的格式展開的一種復雜的思維推理活動。其思想操作包括以下幾個方面：（1）對從未進行過的或潛在的可以實現的實驗的預想；（2）對真實實驗的理想化抽象或外推，即理想實驗；（3）現實中不存在，與經驗相矛盾，但邏輯上講得通，物理學上有意義的抽象。這種思想實驗操作不必物化就可以得到確定的結論。由此可見，物理學中的思想實驗具有以下基本特點：
1、具有實驗的可操作性
思想實驗不是實際進行的實驗，但是之所以被稱為實驗，是因為這種思維活動是按照實驗的格式而展開，是可操作的。R.哈里指出：「所謂思想實驗是想像中操作模型時形成的。」
思想實驗的操作者根據自己的認識和思考，使用儲存於頭腦中的經驗表象，語言材料，通過分析、想像、類比、猜測和邏輯推理，進行想像的操作。
思想實驗使用的假想儀器是假想主體對客體作用的基本手段。愛因斯坦在確定同時性的程序定義時，認為光按直線以恆速傳播，核對兩個同樣鍾的同步的程序是：測好兩只鍾的距離，找到它們的中點，守在兩只鍾旁的兩個觀察者，當各自的鍾指向七點時發信號，如兩信號在中點相遇時，則這兩只鍾便是同步的了。
假想客體不斷變化的形象是思想實驗最主要的內容，也是思想實驗操作的必然過程，假想的主體和儀器都是為此而存在，並在對假想客體的觀察和作用的過程中，揭露被研究事物的本質和相互關系，從而達到思想實驗預定的目的。
2、具有嚴密的邏輯性。
在思想實驗進行過程中，邏輯推理是他的基本指向。物理學家在構思思想實驗時，想像是充分自由的：他可以根據自己掌握的經驗和知識，當時的科學水平，就被研究的客體進行充分的聯想，聯想從何而發，向何方向延伸也是隨機的，當眾多的形象材料，經驗表象在物理學家腦海中涌現時，其展開和聯系則常常求助於與此有關的概念和關系。這些概念和關系既同下一步的邏輯思維聯系著，又同構思前預定的目標聯系著。只要邏輯推理允許，它甚至也接納那些違背「經驗事實」的，或與已確定的「物理規律」相對立的表象進入思想實驗之中。
所以思想實驗的操作過程，既是想像自由展開的過程，又是邏輯運動的過程，在這中間，邏輯起著主導作用，它引導，控制著想像，保持想像既是豐富的，又不是胡思亂想。想像活動為邏輯運動提供了可靠的素材基礎，邏輯運動在想像提供的形象活動中操作展開。兩著相輔相成，渾為一體。
3、具有高度的創造性
物理學家思想實驗的目的，是為了揭示事物內部的規律性。因此，其探索是前無先例的，帶有高度的創造性。愛因斯坦和英費爾德在，《物理學的進化》中指出：「任何一個理論的目的是指導我們理解新情況，啟發我們做新的實驗，從而發現新的現象和定律。」思想實驗也是如此。法國物理學家和工程師卡諾在研究熱效率和熱機效率時，受瀑布落差的啟示，進行了「卡諾循環「的思想實驗，他構思用兩個理想的等溫過程和兩個理想的絕熱過程來完成一個熱力學循環。通過這樣一個理想的熱力學循環的思想實驗。卡諾得到了熱機的最高熱效率等於T2-T1/T1，創造性地解決了熱機效率問題。
四、思想實驗的積極作用
思想實驗對物理學的發展具有積極作用，主要表現如下：
1、強烈的質疑批判作用
運用思想實驗，往往從傳統的理論質疑入手，從而生動准確地揭露舊理論的缺陷，批駁舊理論的錯誤。
當時在整個歐洲享有至高無上威望的亞里士多德歸納他的力學理論：推一個物體的力不再去推它時，原來運動的物體便歸於靜止。這個理論統治人們的思想長達兩千多年的歷史。對此，伽利略提出質疑，在斜面實驗的基礎上進行思想實驗，認為：「一個運動的物體假如有了某種速度之後，只要沒有增加或減少速度的外部原因，便會始終保持這個速度——這個條件只有在水平面上才有可能，因為假如在沿斜面運動的情況里，朝下運動則有了加速的起因，而朝上運動，則已經有了減速的起因。由此可知，只有水平面上運動才是不變的，因為假如速度是不變的，運動既不會減小，更不會消滅。」在這里伽利略對亞里士多德的缺陷，正確區分了速度和速度的變化，提出了「慣性」的思想，得到了力與速度改變之間的聯系這一嶄新的力學理論，從而否定了力與速度本身之間聯系的舊理論。
2、深刻的認識創新作用
思想實驗的運用，能夠深化人們的認識，開拓新的研究方向，推進物理學的發展。
五、思想實驗與真實實驗的相互關系
思想實驗與真實實驗存在著原則的區別：真實實驗是一種科學的實驗活動。它是在盡可能地排除外界的許多影響，突出主要因素，並能細膩地觀察到各種之間相互關系的條件下，使某一事物（或過程）重演起初實驗源於實踐又高於實踐，是發現、檢驗物理學理論的唯一標准。思想實驗是一種理性的思維活動。它不是脫離實際的主觀臆想，而是以實際為基礎按照實驗的格式操作展開，對實踐過程做出更深入一層的抽象分析，其推理過程是以一定的邏輯法則為根據的。它是一種相對獨立的科學方法。
思想實驗和真實實驗又是緊密聯系和互補的。物理學中的理論、規律是從大量實驗事實中概括出來的，物理學中的假設、爭論也有賴於真實實驗的驗證。在真實實驗中，物理學有為了獲取關於自然界的規律性認識，通過儀器設備等手段對客體進行嚴密控制和有目的的變革。這樣，在真實實驗開始前對實驗過程的預想和設計，在觀測後對經驗材料的分析和概括，都得藉助一理性思維。有時兩者往往密不可分地穿插在一起，真實實驗為思想實驗提供經驗材料，思想實驗對經驗材料進行理性加工，並為真實實驗提供理論指導，從伽利略發現落體定律和慣性定律的活動中，可以明顯看到這一點。
在物理學研究中，思想實驗能夠成為一種不可代替的科學方法，還由於思想實驗以其科學思維的嚴密性、精確性補充了真實實驗的不足。
應該指出，現代物理學已發展到理論科學階段，認識活動日益遠離日常經驗和人們的直覺，深入感覺不能直接感知的微觀和宏觀領域，事物的現象和本質之間關系越來越復雜隱蔽。物理學研究活動所需的儀器設備也日趨精細龐雜，理性思維的地位更加突出。思想實驗作為一種科學方法將在更廣闊的領域中應用。
六、結論
對思想實驗的考察和分析告訴我們：思想實驗是深入進行物理學研究和教學的重要方法之一。愛因斯坦指出：「提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決問題也許僅是一個數學上或實驗上的技能而已，而提出新的問題，新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要有創造性的想像力，而且標志著科學的真正進步。」為此，我們應該在進行真實實驗的基礎上，加強對思想實驗的研究，啟迪思維，把物理學的研究引向深入，使教學引人入勝，更有成效。
參 考 文 獻
[1]A.愛因斯坦、L.英費爾德《物理學的進化》，上海科學技術出版社，1962年。
[2]T.S.庫思：「思想實驗的作用」，《必要的張力》，福建人民出版社，1981年。
[3]WI.B.貝費里奇：《科學研究的藝術》科學出版社，1979年。
[4]高文武：「簡論思想實驗」，《自然辯證法通訊》，1982年第二期。
[5]《物理學史專題講座匯編》，北京物理學會，1983年。
I. 觀察和實驗在中學物理教學中的作用和地位
實驗的作用：1.激發學生學習興趣和求知慾望，2.創設良好的物理學習情景，3.培養學生的能力和科學探究方法，4.培養學生的科學態度和科學精神
J. 大學物理實驗存在到底有什麼意義
大一小學弟不請自來，現在大學物理實驗這門課最大的詬病就是，它與大學物理課並不同步。如果什麼都沒學，也不知道原理，僅憑課前預習突擊看懂的一點並不詳細的實驗介紹，靠猜想和推測去理解原理，然後操作自己並不知道是什麼的儀器，記錄不知所雲的數據，經過近乎無意義的計算來得出奇怪的結果，我不知道學它有什麼意義。順便，在信息時代，人工抄寫實驗報告已經失去了意義，效率低下，出錯的可能性也很大，文字量更是讓理工科生難以接受，就算換成列印的實驗報告，也可能稍微會好一點。說到意義，它的意義貌似很沒有存在感，完全只是為了走個形式誒。如果真的這么想，我感覺我們也就這個水平了，我在這樣的一個學校上學，本以為學術氛圍不會差，萬萬沒想到「我比他們不知道要高到哪裡去」，甚至感覺「沒人能跟我談笑風生」。嗯，閑言少敘，咱把話題扯回來。大環境下，「那幫蟲子」一邊覺得實驗沒用，一邊在文庫里找前輩們留下的「寶貴財富」，除了想拿專業第一的，基本都是這樣。但是，對於真正想學習的人來說，它們還是比較有用的。它們可以激發我們的好奇心，讓我們專門查閱資料，摸清摸透實驗原理所需的知識（貌似也就我有這個閑心了吧）等等。