高中物理 第四章 牛顿运动定律 4.2 实验 探究加速度与力、质量的关系 物理实验 探究还是验证素材 新人教版必修1(2021年最新整理)

1、高中物理 第四章 牛顿运动定律 4.2 实验 探究加速度与力、质量的关系 物理实验 探究还是验证素材 新人教版必修1高中物理 第四章 牛顿运动定律 4.2 实验 探究加速度与力、质量的关系 物理实验 探究还是验证素材 新人教版必修1 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中物理 第四章 牛顿运动定律 4.2 实验 探究加速度与力、质量的关系 物理实验 探究还是验证素材 新人教版必修1）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这

2、将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快 业绩进步，以下为高中物理 第四章 牛顿运动定律 4.2 实验 探究加速度与力、质量的关系 物理实验 探究还是验证素材 新人教版必修1的全部内容。第 7 页 共 7 页物理实验：探究还是验证一直以来，这都是个问题。新课程给我的印象是，由于过分强调“探究性学习方式”,对“验证性实验”的价值似乎有所贬低，有“探究性实验”优于“验证性实验之意。而因为过分突出“实验探究”的地位，给人“物理探究”即“实验探究”之印象。(也可能新课程本身并无这些意思，而是鄙人理解有误。）要回答这个问题，必须了解物理实验

3、在物理学的研究中究竟起了什么作用？这需要去关注一下物理学发展的历史。看一看物理理论到底是通过实验探究出来的，还是实验验证出来的。物理实验在物理学中的作用，是探究为主，还是验证为主？物理学的研究,是先有了理论（假设）,再去验证;还是先做了实验，再总结出理论？或者说，物理学的研究中，更多使用的是归纳方法，还是演绎方法？（归纳源于大量事实，实验主要起探究作用；演绎则是根据一般原理进行推理，实验主要起验证作用。）追根溯源地细究起来,理论和实验的关系，实在是非常复杂，尤如鸡和蛋的关系一样，实在难说谁先谁后.可以确定，最初的观点（还谈不上是理论)，是从事实中归纳出来的。但物理学发展到近现代，这个问题反而变

4、得明朗了。在我看来，物理实验在近现代物理学中的主要作用是验证而不是探究。物理学发展到了形成理论体系的阶段时，假设演绎验证就成了一般的研究模式。即先提出理论假设，然后根据假设得出一些推论，再通过实验去验证这些推论，从而证明假设是否成立。如果成立，假设便成为原理。更多的时候，科学家在实验之前，已经对实验结果有了某种预计或假设,做实验的目的只是为了验证而不是纯粹的探究（比如粒子散射实验).而有时候,物理探究倒是可以纯粹在笔尖上完成.相对论可以算是一个典型的事例，当年作为专利局小职员的爱因斯坦也没那个条件来做实验。据说牛顿当年也没有做过太多的力学实验,牛顿第二定律首先是在迪卡尔动量理论的基础上推演出来

5、的（当然迪卡尔关于动量的很多观点是来自于实验的)。牛顿倒是做过很多光学实验和化学实验（炼金），但牛顿在光学和化学上并没取得划时代的成就。甚至，理论演绎假设的一些前提和原理，也不一定都是基于实验和事实。有时候，物理学家提出某种假设，是源自于某个哲学观念。比如守恒定律的提出源自于对永恒不变的追求。科学家有时将只得到少数事例证明的结论推广到世间万物（万有引力定律），显然不是一种实验的思想，而是一种万物一律的统一思想。这里哲学观念的作用比实验更大。当然，先辈们提出的假设,也不可能是空穴来风、突发奇想。一是任何假设总得有点依据(事实的或公认的）；二是整个理论模型,首先在逻辑上（数学上）必须是成立的，否则

6、就没有实验验证的必要。可见实验探究，在物理研究中，似乎并不具有压倒一切的重要性。诺贝尔物理学奖得主kobayashi在浙大演讲时讲到，他们的研究就象是往一个黑屋子里扔一个保龄球，然后通过听到的声音来判断屋子里面有什么。实际上物理学的研究一直都是如此，物理学家总是试图利用有限的信息，来建立一套可以解释世界万物的理论。相对于整个自然界来说，人类所见总是有限的。但物理学是不仅试图对整个宇宙的过去、现在作出合理的解释，还试图对未来（或空间上的未知领域)作出正确的预计和预言。爱因斯坦讲过，一个好的物理理论，必须具备预言未知的功能。物理学或物理学家的伟大之处，正在于它不仅仅是对过去经验的总结，而还能够在此

7、基础上对未知的世界作出正确的预计。对未知世界的预言，是不可能通过归纳的方法得到的。爱因斯坦还讲过,物理学家的理论工作不是一种发现，而是一种发明。这些言论说明,一个好的物理理论，是用有限的知识去解释无限的世界。因此在其确立之初，必然存在一些当时还不能验证的成分，这些成分肯定也不是光凭实验现象的归纳所能够发现的。因此,物理学不完全是从事实和实验中去“发现”的，而是由科学家“发明”的。稍稍了解一下科学发展的历史，就会发现,物理实验所起到的作用，更多的也是验证，而不是所谓的探究。确有一些实验事实上起到了探究的效果,但这些实验的初衷仍是为了验证某一理论。这些实验常常是一些失败的验证，因而获得了意外的结果

8、。比较著名的有迈克尔逊莫雷实验、拉瓦锡测“燃素”的实验、卢瑟福的阿尔法粒子散射实验、研究光电效应现象的实验等等。实际上，验证性实验和探究性实验也并非泾渭分明,验证一个还不十分确定的理论本身就是一种探究.可见,物理实验在物理研究中更多的是起验证作用，而非探究作用。验证性实验并不逊于探究性实验，验证性实验的教学功能不应该比探究性实验差.过度突出实验探究，忽视实验验证的作用，只是对物理探究的曲解。极力主张实验探究，可能给学生这样的印象，物理学家们总是通过不断地实验，面对大量的实验数据经过没日没夜的反复计算,最后终于发现了规律而在实验之前，科学家对这个规律则是一无所知的。确实,历史上有一些科学发现主要

9、是通过这种方式实现的（比如开普勒的行星运动定律,只能说主要通过这种方式发现，而不是纯粹通过这种方式），但如上所述，更多的重大的发现并非如此简单.所以，我们要重视物理实验，但不必牵强地要求学生去完成所谓的“探究性实验”，更不能给学生一种“物理规律纯粹是实验探究出来的错觉，因为这不是物理探究的本来面目。实际上，学生能不能进行探究,也还是个问题。比如，以牛顿的天才，穷其半生的精力,才得出的力学三定律和万有引力定律,能不能让一个普通的高中生在短短的几节课内，通过实验探究出来。如果真的在不知道结果的情况进行探究，不要说学生做不到，就算老师也是做不到的。当然,牛顿当年没有人引导和指点，学生可以有老师的引导

10、和指点。但是,如果最关键的地方老师都引导了，指点了，那学生做了什么?而且，学生一翻书就知道了牛顿第二定律的内容（有几个学生在探究前真的不知道这个结论呢？）,他们在知道结论的情况下进行的探究，是真正的探究吗？不过是拿着道具演了（恐怕更多的人只是听了）一遍牛顿当年的故事而已.而验证相对来说比较容易实现，而且上一篇提到的误差问题也可以含糊其辞一点。既然如此，我们何不直接告诉学生牛顿当年的故事,然后让他们去做一个验证性的实验。至少，这样做除了比较容易实现外，还比较诚实.实际上，即使是牛顿本人，也不见得是从实验中探究出牛顿定律来的。牛顿第二定律，是牛顿先从迪卡尔的动量理论中推导出来的，然后再经由实验验证

11、的。万有引力定律就更不是实验探究的结果了。我认为倒是有一点,我们不够重视的，就是读书。牛顿在深入研究这些问题之前，看过大量的科学著作，并对他的思想产生了重大影响。我们的学生，除了教材之外，几乎没有看过一本象样的物理书。一是我们的教学没给他们足够的时间去看书，二是他们也没有兴趣去看书，更重要的，是我们不要求也不鼓励他们去看书（老师只会要求他们做题）.让他们在这个基础（其实是没有基础）上探究，无异于闭门造车。甚至,我认为，不必过度突出物理实验的重要性(特别是过分突出物理实验能力的培养）。至少,注重逻辑和数理推演的物理思维，在教学中应该和物理实验受到相同的重视。事实上,物理学对统一、直观解释客观世界

12、的追求（这点在经典物理学中特别明显，现代物理学在这一点上出现了观念之争），也不是只通过实验就能实现的,必须作理论上的假设和论证，也即通过物理思维。仅通过实验,则更可能象法拉第那样，得出一连串并不相关的结论.物理学的进步，利益于思维和实验的完美结合.事实上,近现代长于理论而拙于实验的物理学家比比皆是，而且许多都是顶尖级的大师。事实上,物理学发展到今,已经分化成理论物理学和实验物理学两大分支,很少有人能够在这两方面都非常出色.所以我认为，物理学的实证精神，主要是体现在对实验结果的绝对尊重和认可上,而不在于实验能力的高低上。当然，我不是要否认物理实验的重要性，不论起探究作用还是验证作用，物理实验都是

13、不可替代的.自从伽利略把实验引入到科学研究中来以后，物理学挣脱了纯理性主义的束缚，突飞猛进地发展,取得了辉煌的成就。不论是牛顿力学，还是电磁方程，都是在被实验证实以后，才获得大家的公认。无论多么美妙的理论，如果没有实验结果的支持，最终也只能成为一个幻想。但是，强调物理实验的重要性，绝不能把物理实验说成是物理研究的全部，更不能把实验探究提到压倒一切的高度。说物理实验是物理学的基础，是指只有通过了实验验证的物理假说，才能成为真正的物理学理论。但同时我们也要看到，现代物理实验，都是在有关理论的指导下进行的有组织、有计划、有目的、带有强烈验证性质的实践活动。而相关理论，则常常首先是通过物理特有的思维推演所得。如果伽利略之前，人们过度强调理性思维而忽视实验是错误的，那么片面强调实验而忽视思维,也同样不对。物理学的研究是思维和实验相结合的结果，而不纯粹是做实验做出来的（就算是伽利略，也是先有了一些假设以后才去做实验的）。思维和实验，在教学是突出任一方面而忽视另一方面都是不对的。