PPT《大学物理实验》

大学物理实验 绪论 2013年 安徽三联学院 实验中心 科学 定义 是如实反映客观事物固有规律的系统知识.

是对一定条件下物质变化规律的总结.特点:课重复性,可证伪,自身没有矛盾.科学与非科学的根本区别在于假设能否被验证. 一 序言

1 物理学与实验 物理学一词(φυσικη) 源于希腊文(υσιξ),意为自然.其现代内涵是指研究物质运动最一般规律及物质基本结构的科学. 物理学是实验科学,凡物理学的概念、规律等都是以客观实验为基础的.因此物理学绝不能脱离物理实验结果的验证,实验是物理学的基础. 实验是有目的地去尝试,是对自然的积极探索.科学家提出某些假设和预见,为对其进行证明,筹划适当的手段和方法,根据产生的现象来判断假设和预见的真伪.因此科学实验的重要性是不言而喻的,其中物理实验自然也雄居要位. 物理实验是对物理现象、运动规律的定量的认识,当然离不开测量,但决不仅仅是测量,还需从一定的理论出发,对测量数据加以分析,归纳出有关结论. 它包含着:理论―实验方法―仪器选择―测量―数据处理―结果分析等环节,可见物理实验包括测量,但物理实验决不是单纯的测量.

2 物理理论和物理实验 整个物理学的发展史是人类不断深刻了解自然,认识自然的过程.实验物理和理论物理是物理学的两大支柱.实验事实是检验物理模型和确立物理规律的终审裁判.物理理论则是对实验观测结果的归纳和总结,并在此基础上去解释新的实验结果和预测新的实验现象.两者相辅相成,相互促进,恰如鸟之双翼,人之双足,缺一不可.物理学正是靠着实验和理论的相互配合激励,探索前进,从而使人类对于自然基本规律的认识不断向前发展的. 这种相互促进、相互激励、相互完善的过程的实例是数不胜数的... 1924年法国人德布罗意(De. Broglie)在光的微粒性的启发下,明确提出了实物粒子具有物质波动性,即波和粒子的缔合概念.通常人们将它描述为波粒二重性,即p=h/λ,这是一个大胆而伟大的假设. 1927年,美国科学家戴维孙(C.J.Davisson)和盖尔末(L.H.Germer)用被电场加速过的电子束打在镍晶体上,得到衍射环纹照片.从而计算并证实了p和λ之间关系的假设,使德布罗意的理论得以被公认. 从而分别获得1929年和1937年的诺贝尔物理学奖. 理论上美妙的假设和推论,要成为被公认的物理规律,必须有实验结果的验证.德布罗意指出可以通过电子在晶体上的衍射实验来证明他的假设. 物理伟人爱因斯坦曾称这是照亮我们最难解开物理学之谜的第一缕微弱的光.并提名德布罗意获诺贝尔奖. 1895年伦琴在实验上发现了新的电磁辐射,并称其为X射线(它是由高速电子轰击重元素靶而产生的波长在nm量级的电磁辐射). X射线的发现进一步推动气体中电传导的研究. J.J汤姆逊说明了被X射线照射的气体具有导电性是由于X射线引起分子电离而使气体带有电荷.这给劳伦茨创立电子论提供了实验基础.而电子理论又给Zeeman效应,即光谱线在磁场中会分裂,这一事实以理论解释.这一连串的事实关系表明了实验物理和理论物理之间的密切关系和相互激励而共同推进物理学发展的进程.

3 科学实验和教学实验 科学实验是为了试图验证某些预测或获取新的信息,通过技术性操作来观测由预先安排的方法所产生的现象.科学实验是探索的过程,可能成功也可能失败,其结果是可能符合预期也可能有否定预期的,当然还可以有意外收获,并得到未曾预期的成功. 每一次科学实验的成功再一次揭示出自然界的奥秘,使人类在认识自然的道路上又前进了一步. 教学实验是以传授知识、培养人才为目的.其目标不在于探索,而在于培养学生未来进行探索的基本能力.教学实验都是理想化了的,排除了次要干扰因素,经过精心设计准备,是一定能成功的.尽管如此,教学实验的地位仍然是非常重要的.因为教学实验担负着培养学生科学素质的任务. 学生的任务主要是积累知识、提高能力和培养素质.某种意义上说,不管学生自己是否意识到,实际都在建造自己通向未来事业高峰的阶梯.每个人建造阶梯的过程和结果取决于诸多主客观因素,会有所不同.无论如何总以明确目标自觉行动为先. 物理实验课是一门基础实验课,是知识的底层,这底层的重要性是不言而喻的. 希望同学们充分发挥主观积极因素,提高学习效益,切莫辜负好时光.