學(xué)科分類號(hào) 888 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目（中文）： 論理想實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的作用 （英文）： The role of theory of ideal experiment in physics 姓 名 學(xué) 號(hào) 院 （系） 物理與電子科學(xué)學(xué)院 專業(yè)、 年級(jí) 10級(jí)物理學(xué)本科 指導(dǎo)教師 職稱 副教授 職稱 助教 二000年 4月貴州師范學(xué)院本科畢業(yè)論文誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 本科畢業(yè)論文作者簽名： 二000年 10 月 1日 貴州師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 目錄摘 要1ABSTRACT21、緒論31.1 理想實(shí)驗(yàn)的概述31.2 理想實(shí)驗(yàn)的發(fā)展進(jìn)程32、理想實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)42.1 理想實(shí)驗(yàn)的概念與特點(diǎn)42.2 理想實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系與區(qū)別43、理想實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的作用63.1 理想實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展中的作用63.1.1 理想實(shí)驗(yàn)推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展63.1.2 理想實(shí)驗(yàn)是建立新概念的有效方法73.1.3 理想實(shí)驗(yàn)是探索和創(chuàng)建新理論的最佳方法83.2 理想實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)理論研究中的應(yīng)用83.2.1狹義相對(duì)論思想萌芽83.2.2相對(duì)論的建立93.2.3靜止質(zhì)量的解釋104、理想實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用114.1理想實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的應(yīng)用114.1.1垂直于相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度測(cè)量與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的理想實(shí)驗(yàn)114.1.2非慣性系與引力場(chǎng)等效的理想實(shí)驗(yàn)114.2理想實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用125、總結(jié)與展望15參考文獻(xiàn)16致 謝17摘 要 本文詳細(xì)論述了理想實(shí)驗(yàn)的概念以及它們?cè)谖锢韺W(xué)中的地位和作用，并對(duì)比分析了理想實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)的辯證關(guān)系。從物理學(xué)發(fā)展的歷史來(lái)看，作為物理學(xué)理論的基礎(chǔ)，物理實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)發(fā)展的基本動(dòng)力。其中理想實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展史中起到了非常重要作用，它能夠糾正物理學(xué)中的某些錯(cuò)誤觀念，也是一個(gè)建立新概念、探索新理論的有效途徑。當(dāng)物理教師對(duì)物理教材理想實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究時(shí)，不僅可以使之認(rèn)識(shí)、理解、掌握這些理想實(shí)驗(yàn)，更重要的是通過(guò)物理教學(xué)讓學(xué)生掌握這種物理思想，并且能主動(dòng)地運(yùn)用到物理的學(xué)習(xí)中去。關(guān)鍵詞：理想實(shí)驗(yàn)；物理學(xué)發(fā)展；物理教學(xué)2ABSTRACT This thesis elaborates the concept of ideal experiment in detail and the position and role of ideal experiments in physics, and further gives a comparative analysis of the dialectical relationship between ideal experiment and real experiment.From the history of the development of physics, physical experiments are the basis of the theories of physics and the basic driving force of the development of physics as well. In particular, ideal experiments can eliminate the misconceptions of physics. Theyre the effective ways to establish new concepts and explore new theories, and they also play an irreplaceable role in the history of the development of physics. Furthermore, a study on the role of ideal experiments in physics teaching not merely helps the students to know, understand and master the ideal experiments in the textbooks of physics. More importantly, such a study helps the students to know such ideas of physics and voluntarily apply them in learning and studying physics.Key words：ideal experiment; development of physics; physics teaching 1、緒論1.1 理想實(shí)驗(yàn)的概述理想實(shí)驗(yàn)是人們?cè)诖竽X中想象出來(lái)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，是一種利用邏輯來(lái)進(jìn)行推理的思維過(guò)程，是物理學(xué)的專利和特有法寶。在研究物理科學(xué)的理論時(shí)，理想實(shí)驗(yàn)具有非常重大的意義。當(dāng)代社會(huì)，人們對(duì)實(shí)際的科學(xué)實(shí)驗(yàn)有了更深刻的理解大都離不開(kāi)理想實(shí)驗(yàn)，而利用理想實(shí)驗(yàn)還可以發(fā)現(xiàn)特別的一些規(guī)律，得到一些非常有用的結(jié)論。1.2 理想實(shí)驗(yàn)的發(fā)展進(jìn)程亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，這個(gè)觀念讓公元前4世紀(jì)的人們一直處在一個(gè)錯(cuò)誤的物理環(huán)境中。伽利略被稱作“近代物理學(xué)之父”，在物理學(xué)領(lǐng)域中做出了很多重大貢獻(xiàn)，其中他借助了大量理想實(shí)驗(yàn)來(lái)揭示出一些正確的科學(xué)觀點(diǎn)，由此推翻了亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，把人們從錯(cuò)誤觀點(diǎn)的漩渦中解脫出來(lái)，并使得物理學(xué)發(fā)展出現(xiàn)了新的希望。其中“第二斜面”這一理想實(shí)驗(yàn)揭示出了“慣性定律”，這一定律標(biāo)志著物理學(xué)就此誕生了。另外愛(ài)因斯坦、麥克斯韋等著名科學(xué)家都運(yùn)用了理想實(shí)驗(yàn)，建立了許多新的科學(xué)概念，“理想實(shí)驗(yàn)”在物理學(xué)科學(xué)的探索之路上起著重要的作用，它是創(chuàng)建新理論的有效方法。直到現(xiàn)代，雖然新科學(xué)技術(shù)發(fā)張迅速，但理想實(shí)驗(yàn)的地位仍不可小覷，尤其在物理教學(xué)中也起了十分重要的作用，因此現(xiàn)在理想實(shí)驗(yàn)依舊受到了廣泛的關(guān)注和重視。2、理想實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)2.1 理想實(shí)驗(yàn)的概念與特點(diǎn)在眾多學(xué)科中，物理學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，物理概念和物理規(guī)律的建立，通常都需要借助實(shí)驗(yàn)；同時(shí)理論又指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，并在新的實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上繼續(xù)完善理論。理想實(shí)驗(yàn)，不需要人們動(dòng)手去操作，只需要用大腦想象出實(shí)驗(yàn)的裝置和過(guò)程；然后提出一些假設(shè)，依據(jù)一些本來(lái)就已證實(shí)的理論進(jìn)行推論和演算；最終經(jīng)過(guò)一系列的分析得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。理想實(shí)驗(yàn)是一種假想的實(shí)驗(yàn)，但也不能脫離實(shí)際，所以說(shuō)它的特點(diǎn)是以是科學(xué)實(shí)踐為基礎(chǔ)，以思維辯證為根本，以創(chuàng)新精神為骨髓，以推導(dǎo)演練為方法。在一定的條件下理想實(shí)驗(yàn)是可以轉(zhuǎn)化為真實(shí)實(shí)驗(yàn)的，它可以用來(lái)推翻舊的不合理的理論，同時(shí)還能幫助建立一種新的理論。2.2 理想實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系與區(qū)別真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)與理想實(shí)驗(yàn)相比，真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)需要?jiǎng)邮钟镁唧w的實(shí)驗(yàn)裝置去做，這樣就肯定會(huì)受到一定的制約，還要考慮到實(shí)驗(yàn)條件的影響和實(shí)驗(yàn)誤差的分析等情況，而理想實(shí)驗(yàn)就可以排去這些林林種種，只取其精華部分。同時(shí)在當(dāng)今物理學(xué)領(lǐng)域的研究中，光依靠真實(shí)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需求了。比如，在實(shí)驗(yàn)室里我們是不可能用實(shí)際手段制作出黑洞，而史蒂芬霍金之所以能夠洞悉許多宇宙黑洞的奧秘就是憑借了大量的理想實(shí)驗(yàn)。再有就是，近代物理實(shí)驗(yàn)需要花費(fèi)較多的費(fèi)用和時(shí)間，有的甚至沒(méi)有多大的意義，這種情況下用理想實(shí)驗(yàn)代替更能起到一種獨(dú)特的作用。 理想實(shí)驗(yàn)一方面跟真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)存在不同，另一方面跟純粹的理論假說(shuō)或理論推演也有區(qū)別。理想實(shí)驗(yàn)中包括了很多理論假說(shuō)或理論推演的成分，甚至其中絕大部分都運(yùn)用到了，但二者還是有很大的區(qū)別。有兩個(gè)最為顯著的特點(diǎn)體現(xiàn)在理想實(shí)驗(yàn)方面：第一點(diǎn)，理想實(shí)驗(yàn)需要構(gòu)想出一套模型化的裝置和具體的實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。第二點(diǎn)，理想實(shí)驗(yàn)本身就包含著一個(gè)特征環(huán)節(jié)，就是需要比較判別，相比之下，理論假說(shuō)或理論推演是不一定需要比較判別的，它的主要部分是邏輯分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)才，所以說(shuō)二者有所區(qū)別。3、理想實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的作用3.1 理想實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展中的作用現(xiàn)在，理想實(shí)驗(yàn)得到人們?cè)絹?lái)越多的重視，它促進(jìn)了物理規(guī)律、理論的發(fā)展，推動(dòng)了物理學(xué)向新的領(lǐng)域擴(kuò)展，它在物理學(xué)發(fā)展中起了非常重要的作用：3.1.1 理想實(shí)驗(yàn)推動(dòng)物理學(xué)發(fā)展理想實(shí)驗(yàn)?zāi)艹吻逦锢韺W(xué)中的錯(cuò)誤觀念，推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展，下面以伽利略的一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)來(lái)詳細(xì)論述：圖1 “第二斜面”實(shí)驗(yàn) “第二斜面”實(shí)驗(yàn)（圖1），是伽利略在實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到，由于摩擦力非常小，所以當(dāng)一個(gè)球從一個(gè)斜面滾下又滾上另一個(gè)斜面時(shí)，小球會(huì)滾上第二斜面且高度與第一斜面基本上相同。于是他推測(cè)，如果沒(méi)有摩擦的話，小球肯定會(huì)滾上相同的高度，如果第二斜面的傾斜度變小，小球還是會(huì)滾上與之前同樣的高度。接著他又想到，若第二斜面是一個(gè)水平面，小球可能會(huì)持續(xù)地沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)下去。這個(gè)實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中所說(shuō)軌道的摩擦是不可能被消除的。最后，他得到這樣一個(gè)結(jié)論：物體在一個(gè)無(wú)限延伸的水平面上運(yùn)動(dòng)，如果一直沒(méi)有碰到什么阻礙，那么這個(gè)物體會(huì)一直保持勻速運(yùn)動(dòng)。這就是慣性定理，此結(jié)論在物理學(xué)發(fā)展中是非常重要的，它否定了亞里士多德的論點(diǎn)，就此“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”這一錯(cuò)誤觀點(diǎn)被果斷地推翻了，后來(lái)它又被牛頓總結(jié)為牛頓第一定律，為近代力學(xué)的建立鋪了路。3.1.2 理想實(shí)驗(yàn)是建立新概念的有效方法理想實(shí)驗(yàn)有它一定的程序：首先提出猜想，然后根據(jù)這個(gè)猜想設(shè)計(jì)出一個(gè)不用考慮什么的技術(shù)問(wèn)題或者外界影響的、又可能在現(xiàn)實(shí)生活中是無(wú)法實(shí)際操作的實(shí)驗(yàn)，接著又運(yùn)用物理中已有的知識(shí)體系，動(dòng)用腦筋、發(fā)揮想象并運(yùn)用一定的邏輯推理，得出實(shí)驗(yàn)的假設(shè)結(jié)論，最后再運(yùn)用已證實(shí)的物理理論對(duì)命題做出評(píng)判。早在1871年時(shí)，負(fù)熵還是一個(gè)新的科學(xué)概念，麥克斯韋就是通過(guò)一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)將其發(fā)現(xiàn)的。他設(shè)計(jì)的理想實(shí)驗(yàn)指出：一個(gè)容器中整體的溫度不變，每一個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度有的快有的慢，整體上速度又是均勻的。設(shè)想把一個(gè)容器分隔為兩個(gè)部分：A和B，然后在分界上鉆出一個(gè)小孔，這個(gè)小孔能讓快分子從A向B運(yùn)動(dòng)，讓慢分子從B向A運(yùn)動(dòng)，這樣的話不做功也能降低A部分的溫度而升高部分B的溫度，這是不符合熱力學(xué)第二定律的。后來(lái)，布里淵認(rèn)為麥克斯韋這一實(shí)驗(yàn)要成立，就必須依靠外界的光線和能量，當(dāng)密封容器進(jìn)入了光線和能量后，就會(huì)使其熵增加，這樣增加的熵可以將剛才減小的熵抵消。最后可得：此實(shí)驗(yàn)所說(shuō)容器是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，光線和能量進(jìn)入后向該容器輸入了負(fù)熵，“負(fù)熵”這一概念就這樣產(chǎn)生了，它有力地反駁了“宇宙的熵是無(wú)限增大”這一錯(cuò)誤理論。3.1.3 理想實(shí)驗(yàn)是探索和創(chuàng)建新理論的最佳方法量子論的建立也運(yùn)用到了理想實(shí)驗(yàn)者一思想方法。在量子力學(xué)中，電子束的單縫衍射實(shí)驗(yàn)是海森堡用來(lái)推導(dǎo)測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系的，這個(gè)實(shí)驗(yàn)就是一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)。我們知道中等速度電子的波長(zhǎng)約為10米，原子之間的距離也是在這個(gè)范圍內(nèi)，當(dāng)電子束穿過(guò)原子之間的空隙，就可以發(fā)生衍射。然而，只有把所留單縫四周所有原子之間的空隙都堵死，才可以制成能夠使得電子束發(fā)生衍射的單縫。這在現(xiàn)實(shí)生活中肯定是做不到的，現(xiàn)在能做成功的只有電子的原子晶格衍射實(shí)驗(yàn)。另外，相對(duì)論的創(chuàng)建史，就是理想實(shí)驗(yàn)一部絕妙的運(yùn)用史。愛(ài)因斯坦巧妙地利用理想實(shí)驗(yàn)來(lái)推出相對(duì)論的某些原理，并成功創(chuàng)建了相對(duì)論。所以說(shuō)理想實(shí)驗(yàn)是愛(ài)因斯坦的論證工具和基礎(chǔ)，它在相對(duì)論的創(chuàng)建過(guò)程中占有非常重要的地位。3.2 理想實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)理論研究中的應(yīng)用3.2.1狹義相對(duì)論思想萌芽理想實(shí)驗(yàn)讓愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論思想得以萌芽，愛(ài)因斯坦在他16歲的時(shí)候，提出了這樣一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)：如果說(shuō)牛頓力學(xué)是正確的，那么就會(huì)存在一個(gè)慣性系是以光速勻速運(yùn)動(dòng)的。讓這樣一個(gè)慣性系的運(yùn)動(dòng)方向與光波相同，同時(shí)讓一個(gè)人在這樣的慣性系上對(duì)光波進(jìn)行觀察，這個(gè)人能看到什么呢？根據(jù)伽利略變換，在這樣一個(gè)慣性系中，這個(gè)人可以看到自己與波峰波谷一起運(yùn)動(dòng)，雖然在空間各點(diǎn)電磁場(chǎng)強(qiáng)度是不同的，但在任何一個(gè)確定點(diǎn)上它是不會(huì)隨著時(shí)間而變化的，這樣就像拍得的海浪照片。面對(duì)這一結(jié)果，愛(ài)因斯坦分析得到：（1）電磁波的存在早就被赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了，而麥克斯韋方程又是不容置疑的，它是波動(dòng)方程，方程的可能解應(yīng)該是時(shí)空中的波，而不會(huì)是海浪照片。（2）相對(duì)性原理也是不能被置疑的，它是自然界中普遍存在的事實(shí)，當(dāng)然在電動(dòng)力學(xué)中也能成立；一個(gè)人在慣性系中觀察到的所有物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律肯定和他相對(duì)于地球靜止時(shí)看到的相同。這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說(shuō)明在以光速運(yùn)動(dòng)的慣性系中，麥克斯韋方程不再是波動(dòng)方程，相對(duì)性原理在電動(dòng)力學(xué)中是不成立的，這就出現(xiàn)了矛盾。于是我們知道，觀察者是不可能以光速運(yùn)動(dòng)的，而且無(wú)論用什么樣的方法都不能達(dá)到或超過(guò)光速。也就是說(shuō)光速不僅是電磁波傳播的速率，同時(shí)還是一切物體運(yùn)動(dòng)速度的上限。3.2.2相對(duì)論的建立狹義相對(duì)論的建立過(guò)程中，有這樣一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)：有一條鐵路軌道是由東向西的，當(dāng)東西方向各一道閃電在同一時(shí)間擊中這一軌道時(shí)，站在倆閃電正中間的人可以看到這兩道閃電是發(fā)生在同一時(shí)間的。對(duì)另一個(gè)坐在由東向西高速行駛的火車(chē)上的人來(lái)說(shuō)，這兩道閃電卻不是發(fā)生同一時(shí)間。因?yàn)榈诙€(gè)人是在向西方的閃電靠近，這樣的話西方的閃電會(huì)更快一步被他看到。因此，靜止的人覺(jué)得是同時(shí)發(fā)生的閃電，坐在行駛火車(chē)上的人看來(lái)卻是西方先東方后，這就是同時(shí)性的相對(duì)性，它的提出對(duì)于建立狹義相對(duì)論起了關(guān)鍵作用。無(wú)論是狹義相對(duì)論還是廣義相對(duì)論，愛(ài)因斯坦在創(chuàng)建它們的過(guò)程中，都用了非常多的理想實(shí)驗(yàn)，他充分發(fā)揮了自己的聰明才智，運(yùn)用其思想思維和邏輯推理為人們創(chuàng)造出了一筆巨大的財(cái)富。3.2.3靜止質(zhì)量的解釋靜止質(zhì)量是物體相對(duì)于慣性系速度為0時(shí)的質(zhì)量，它與物體所含原子數(shù)的多少無(wú)直接關(guān)系，愛(ài)因斯坦也是用了理想實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。有一個(gè)封閉箱子裝了若干個(gè)小球，選定一慣性系使得箱與小球都處于靜止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)箱子與小球只有靜止質(zhì)量。然后讓箱子保持靜止，而讓小球像氣體分子一樣做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這就使小球具有了動(dòng)能。這種情況下，小球的運(yùn)動(dòng)會(huì)使得它的質(zhì)量增加；同時(shí)箱子仍然處于靜止?fàn)顟B(tài)，但受到小球的影響，它的靜止質(zhì)量也相應(yīng)地增加了。這個(gè)結(jié)果表明：按照相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系，不僅是物體的外部動(dòng)能，物體的內(nèi)部動(dòng)能也能使物體的質(zhì)量增加，就像一塊燒紅的鐵，比冷卻時(shí)有更大的質(zhì)量。愛(ài)因斯坦借助于理想實(shí)驗(yàn)和相對(duì)論，論證了質(zhì)量和能量的完全等價(jià)性，把原本沒(méi)有關(guān)系的兩個(gè)重要守恒定律，即能量守恒和質(zhì)量守恒，統(tǒng)一為了一個(gè)自然定律。4、理想實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用4.1理想實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的應(yīng)用4.1.1垂直于相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度測(cè)量與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的理想實(shí)驗(yàn)在對(duì)于狹義相對(duì)論的教學(xué)時(shí)，就可以運(yùn)用理想實(shí)驗(yàn)來(lái)論證“測(cè)量垂直于相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度是與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的”。假設(shè)有一輛列車(chē)停在一個(gè)山洞外面，火車(chē)的車(chē)廂高度和山洞的高度是相等的，火車(chē)開(kāi)始向山洞勻速行駛，這時(shí)火車(chē)車(chē)廂的高度還會(huì)和山洞的高度相等嗎？或者說(shuō)，高度和運(yùn)動(dòng)是否有關(guān)呢？在以地面為參照物時(shí)，火車(chē)是運(yùn)動(dòng)的，因此車(chē)廂高度會(huì)變小，火車(chē)能順利地通過(guò)山洞。而以車(chē)廂為參照物的話，山洞看做是運(yùn)動(dòng)的，也就是說(shuō)洞頂?shù)母叨葧?huì)減小，車(chē)廂就會(huì)無(wú)法進(jìn)入，這樣就前后矛盾。事實(shí)上，我們已經(jīng)能夠確定車(chē)廂是否會(huì)穿過(guò)山洞，根本就和參考系的選擇沒(méi)有關(guān)系，也就是說(shuō)上述矛盾不會(huì)發(fā)生，由此可知：車(chē)廂的高度和山洞的高度是固定的，即在測(cè)量垂直于相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度時(shí)是與運(yùn)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系的。4.1.2非慣性系與引力場(chǎng)等效的理想實(shí)驗(yàn)“愛(ài)因斯坦升降機(jī)”這一理想實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了非慣性系與引力場(chǎng)的等效：先將地球看成是慣性系，重力加速度均為g。然后想象有一個(gè)人在一個(gè)密封的升降機(jī)里動(dòng)手做著力學(xué)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)升降機(jī)停在地面上時(shí)，地球?qū)λ械囊?，也就是說(shuō)把它也當(dāng)成慣性系。而升降機(jī)開(kāi)始相對(duì)于某個(gè)慣性系以加速度g向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，引力場(chǎng)消失，它自己本身則是一個(gè)非慣性系。這兩種情況測(cè)得的結(jié)果和現(xiàn)象是一樣的，即物體下落的加速度都會(huì)是g，這樣做實(shí)驗(yàn)的人就判斷不出他所在的參考系到底是慣性系還是非慣性系，是有引力的還是無(wú)引力的。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了，物體在非慣性系中的運(yùn)動(dòng)和在引力場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)是等效的，即非慣性系與引力場(chǎng)等效，愛(ài)因斯坦把這個(gè)結(jié)論稱為“等效原理”。依據(jù)這個(gè)等效原理，可以用非慣性系來(lái)消除引力場(chǎng)。4.2理想實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用現(xiàn)今社會(huì)的教育已轉(zhuǎn)換為素質(zhì)教育，也就是說(shuō)要更加注重學(xué)生的能力培養(yǎng)，理想實(shí)驗(yàn)應(yīng)用在物理教學(xué)中，不僅可以讓我們更容易理解和掌握物理教材中的理想實(shí)驗(yàn)，還可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度并掌握物理學(xué)理論研究和物理教學(xué)的方法。1可以幫助學(xué)生建立新的科學(xué)概念人們可以利用理想實(shí)驗(yàn)拋開(kāi)事物表面的東西而挖掘出其最本質(zhì)最內(nèi)在的東西，因此我們說(shuō)理想實(shí)驗(yàn)對(duì)于物理教學(xué)來(lái)說(shuō)有著它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。在物理課堂上，老師要利用用理想實(shí)驗(yàn)來(lái)訓(xùn)練學(xué)生的思維、培養(yǎng)學(xué)生的物理思想，并要再三地對(duì)學(xué)生強(qiáng)調(diào)理想實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐性和思想性。2巧用理想實(shí)驗(yàn)可以更為清晰地將物理規(guī)律呈現(xiàn)給學(xué)生理想實(shí)驗(yàn)飽含著深刻的思想性，蘊(yùn)含了許多與實(shí)際實(shí)驗(yàn)相對(duì)應(yīng)的物理規(guī)律，如果用數(shù)學(xué)方法來(lái)推導(dǎo)某些規(guī)律會(huì)非常的繁雜且沒(méi)有必要，理想實(shí)驗(yàn)則不會(huì)有這樣問(wèn)題出現(xiàn)。巧妙設(shè)計(jì)出理想實(shí)驗(yàn)不僅可以道出物理教學(xué)中一些難以說(shuō)清楚的物理規(guī)律，還可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理理論與規(guī)律也是有局限的。3運(yùn)用理想實(shí)驗(yàn)來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)節(jié)課堂氣氛活躍的課堂氣氛是一堂好的課堂所必不可少的，而在課堂上合理運(yùn)用理想實(shí)驗(yàn)就能夠達(dá)到這一效果。課堂氣氛活躍了，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也能被成功地激發(fā)，這種情況下他們會(huì)具有很強(qiáng)的可塑性，對(duì)新知識(shí)的接納就能事半功倍了。當(dāng)代社會(huì)科技迅速發(fā)展，課堂上能運(yùn)用多媒體教學(xué)，教師應(yīng)當(dāng)充分利用這些有利條件，科學(xué)創(chuàng)新出一些具有情感色彩的理想實(shí)驗(yàn)課，以達(dá)到更好的教學(xué)效果，為課堂教學(xué)服務(wù)。4運(yùn)用理想實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)簡(jiǎn)單看到其深層奧秘理想實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)簡(jiǎn)單看到事物本身更深一層的奧秘，通?？梢宰屓藗兏菀桌斫饽切┍緛?lái)難于理解的知識(shí)。一個(gè)新的物理概念要被學(xué)生接納和理解需要一個(gè)過(guò)程，如果沒(méi)有一個(gè)淺顯易懂的方法，學(xué)生會(huì)很難掌握，這就會(huì)使他們產(chǎn)生厭學(xué)的心理，這樣下去后果不堪設(shè)想。而理想實(shí)驗(yàn)在某種程度上來(lái)說(shuō)，拋去也了很多實(shí)際的誤差分析，這大大減少了學(xué)生所要考慮的因素，讓物理規(guī)律的呈現(xiàn)更為淺顯易懂。因此，加強(qiáng)理想實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生豐富的想象力和創(chuàng)造性思維，能幫助學(xué)生理解和深化新的概念。5.理想實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學(xué)生的物理思維能力 現(xiàn)在教育界進(jìn)行了新一輪基礎(chǔ)教育課程改革，它的主要目標(biāo)是提高全體學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。所以每門(mén)學(xué)科的教學(xué)均要貫徹這一措施，就更要在物理教學(xué)中運(yùn)用到理想實(shí)驗(yàn)，它能發(fā)展學(xué)生的想象力和分析概括能力，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生良好的物理思維能力。6理想實(shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和創(chuàng)新意識(shí)現(xiàn)如今這個(gè)社會(huì)，老師的職責(zé)已不僅僅局限在知識(shí)的傳授上，還應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度，用各種教學(xué)手段引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、喜歡學(xué)習(xí)。作為一個(gè)物理教師必須掌握好各種教學(xué)技能，并自覺(jué)地對(duì)各種技能進(jìn)行加強(qiáng)和鞏固。而在物理教學(xué)方面更要想辦法激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)探索的熱愛(ài)和創(chuàng)造欲望，理想實(shí)驗(yàn)要求人們具有較強(qiáng)的發(fā)散思維，因此多運(yùn)用理想實(shí)驗(yàn)就必須多動(dòng)腦想象和思考，更需要大腦的創(chuàng)新?？梢韵茸寣W(xué)生自己提出問(wèn)題并想出解決問(wèn)題的辦法，同時(shí)老師再加以引導(dǎo)，這樣更能發(fā)展學(xué)生的思維能力，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和創(chuàng)新意識(shí)。5、總結(jié)與展望理想實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中有著非常重要的地位，它是物理學(xué)理論研究和物理教學(xué)的一種重要方法，它不僅在物理學(xué)理論研究及其發(fā)展過(guò)程中起了不可替代的作用，同時(shí)還能在物理教學(xué)上發(fā)揮它獨(dú)特的效果。我是因?yàn)樵谝淮握n堂教學(xué)時(shí)運(yùn)用到一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，從而引起了我對(duì)它的興趣和關(guān)注，我知道理想實(shí)驗(yàn)并不是一個(gè)新的研究課題，偉大科學(xué)家、物理學(xué)家伽利略和愛(ài)因斯坦，都是運(yùn)用了大量的理想實(shí)驗(yàn)來(lái)研究出他們一系列的理論。當(dāng)今社會(huì)的科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，但理想實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用依然是非常重要和關(guān)鍵的，它在物理學(xué)中的地位仍然堅(jiān)固而不可動(dòng)搖，我們要重視“理想實(shí)驗(yàn)”這一重要方法，爭(zhēng)取為物理學(xué)的理論研究和物理教學(xué)工作做出貢獻(xiàn)。18參考文獻(xiàn)1 陳明勝.理想實(shí)驗(yàn)及其在物理學(xué)發(fā)展中的巨大作用J.黃岡師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2008, (8)2 沈曉玲.物理學(xué)中的理想化方法J. 中專物理教學(xué), 2001, (3).3 王存蓮.物理學(xué)中的理想試驗(yàn)J. 河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2004, (4).4 趙銳.理想實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用J. 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