理想化實驗在物理學發展中的作用

2021-03-03 20:32:48 字數 1116 閱讀 1475

1樓:匿名使用者

理想化實驗越來越受到人們的重視,它促進了物理規律、理論的發展,推動了物理學向新的領域擴充套件。

1、推動物理學發展

由於受人們認識水平和時代科技水平的限制,理想化模型不可能全面地反映原型,所以如果提出的理想化模型不能說明新觀察到的現象,或與新的實驗事實有矛盾,就需要對這個理想化模型進行補充、修正、甚至否定,提出新的理想化模型,再由實驗檢驗。在這一發展過程中,理想化模型對原型的近似程度得到了提高。

建立物理學離不開建立物理理想化模型的例子在物理學史上屢見不鮮,比比皆是。在力學中,牛頓提出了萬有引力理論便是一個著名的例證。牛頓一方面運用了開普勒的行星運動的太陽系模型,另一方面藉助數學方法證明了「一個球體吸引外邊物體時,它們的質量就好像集中在它們各自的中心一樣太陽系中的所有星球可視為有質量而無形狀與大小的質點。

」據此,建立了質點模型,把宇宙萬物視為質點。從而首先發現了萬有引力定律。理想化模型是在物理學的發展過程中逐漸建立的。

如2023年湯姆遜發現了電子,鑑於原子呈電中性,他提出了原子的「棗糕」模型。這個模型能解釋一些實驗事實,但沒過幾年就被新的實驗事實否定了。2023年盧瑟福及蓋革等人做的a粒子散射實驗,其結果根本無法用湯姆遜模型解釋。

2023年盧瑟福為解釋a粒一子散射實驗的結果,提出了原子的核式結構模型。這個模型很好地解釋了a粒子的散射實驗,初步建立了原子的結構的正確圖景。建立核式模型,雖然只是科學家建立理想化模型的一個例子,但它反映了建立理想化模型的一般方法。

實驗觀察是建立理想化模型的基礎,抽象分析和形象想象是建立理想化模型的基本手段,觀察、分析、抽象、想象是建立理想化模型的一般方法和過程。

2、促進物理教學

物理模型的提出與發展揭示了物理概念的進化與形成;所以模型方法也就成為理解物理概念的基本思路。如物理學中的專用或通用名詞「物質」或「物體」是沒有形態和大小的是各種物質或物體的抽象,可視為物理學的語言模型。電學中的庫侖定律只適用於真空中的點電荷模型。

幾何光學反射,折射定律則是因為建立了「光線」「點光源」「平滑的反射面,折射面」這些光學模型後方才得出的等等。解答物理習題亦可以說是應用模型方法的過程。基本思路大體如下:

分析題意,確定物件的理想化模型,察看物件所處環境,確定過程的理想化模型,然後將物理模型轉換為相應的數學模型,推出結果。現舉一例說明模型方法在解題中應用。

被後人譽為實驗物理學的先驅,實驗在物理學發展中起的作用是

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在物理學發展的過程中,許多物理學家的科學發現推動了人類歷史的

a 伽利略首創了將實驗和邏輯推理和諧結合起來的物理學研究方法 故a錯誤 b 物理學家牛頓發現了萬有引力定律,英國物理學家卡文迪許用實驗的方法測出萬有引力常量g 故b錯誤 c 伽利略設想了 理想斜面實驗 科學推理出 力不是維持物體運動的原因 推翻了亞里士多德的 力是維持物體運動的原因 觀點 故c正確 ...

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a 伽利略根據理想copy斜面實驗,提出了力不是維持物體運動的原因,故a正確 b 牛頓發現了萬有引力定律 卡文迪許利用扭秤實驗裝置比較準確地測出了引力常量g,故b正確 c 庫侖發現了電荷之間的相互作用規律 庫侖定律,並利用扭秤實驗測出了靜電力常量k,故c正確 d 法拉第發現了磁場產生電流的條件和規律...