理想實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用

月爾古麗·買買提

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)展中起到了非常重要的作用，它能夠糾正某些錯(cuò)誤概念，也是一個(gè)建立新概念，探索新理論的有效途徑。理想實(shí)驗(yàn)不僅對(duì)物理學(xué)的發(fā)展和物理學(xué)教學(xué)具有積極而深遠(yuǎn)的意義而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力方面也有不可估量的價(jià)值意義。

關(guān)鍵詞：理想實(shí)驗(yàn)；物理學(xué)；物理學(xué)發(fā)展

一、緒論

1.理想實(shí)驗(yàn)及其發(fā)展過程

理想實(shí)驗(yàn)從其字面意思我們就可以知道它是一種理想化的實(shí)驗(yàn)，但是這種理想化實(shí)驗(yàn)并不是隨意瞎想和并不是沒有依據(jù)的，而是人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的自然規(guī)律和已學(xué)到的科學(xué)實(shí)驗(yàn)為前提，加上一些思維上的邏輯推理方法，并且在研究中忽略了次要問題，放大了主要問題，提出一些假設(shè)，依據(jù)一些本來已證實(shí)的理論進(jìn)行推論和演算，最終經(jīng)過一系列的分析得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。它屬于一種想象中的實(shí)驗(yàn)，在現(xiàn)實(shí)生活中是無法實(shí)現(xiàn)的，它突破了現(xiàn)實(shí)中條件的限制，在思維上提高了科學(xué)技術(shù)的水平，推動(dòng)了物理學(xué)中的發(fā)展。

2. 理想實(shí)驗(yàn)與科學(xué)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)去排去這些林林種種，只取其精華部分，并且理想實(shí)驗(yàn)是可以充分發(fā)揮人們的想象力，可以超過現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的一種實(shí)驗(yàn)，所以在中學(xué)物理某些知識(shí)的講解上，我們有時(shí)無法讓學(xué)生真正的觀察到實(shí)驗(yàn)的過程及現(xiàn)象，只能依靠教師建立理想模型來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，針對(duì)過程來講解，提出猜想和假設(shè)，通過理論分析來講解問題。

二、理想實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)中的作用

現(xiàn)在，理想實(shí)驗(yàn)得到人們的越來越多的重視，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：

1. 應(yīng)用理想實(shí)驗(yàn)進(jìn)行物理教學(xué)

（1）真空不可傳聲在初中物理學(xué)中有聲音的傳播是需要依靠介質(zhì)的，在講解這一節(jié)課的時(shí)候，我們都知道聲音不僅在空氣中傳播還能在液體中和固體中傳播。我們要判斷聲音的傳播是否一定需要介質(zhì)的時(shí)候，那就要判斷真空中聲音是否傳播。具體實(shí)驗(yàn)如下：首先把一部手機(jī)放入玻璃罩內(nèi)，開始的時(shí)候玻璃罩內(nèi)有空氣，內(nèi)外壓強(qiáng)相同，我們用另一個(gè)手機(jī)打入電話時(shí)，可以聽到手機(jī)鈴聲的聲響，這時(shí)教師開始不斷地抽出玻璃罩內(nèi)的空氣，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)玻璃罩內(nèi)的手機(jī)鈴聲的聲響逐漸的變小，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著玻璃罩內(nèi)空氣密度的變小，傳播聲音的能力越來越變小，因?yàn)槲覀冋n堂上的實(shí)驗(yàn)是無法把玻璃罩內(nèi)抽成絕對(duì)的真空，所以無法達(dá)到我們想要的理想實(shí)驗(yàn)環(huán)境，這時(shí)我們就可以利用合理地猜想，假設(shè)我們把玻璃罩內(nèi)的空氣全部抽完，抽成絕對(duì)的情況下，我們猜想將不會(huì)聽到手機(jī)鈴聲。

（2）牛頓第一定律。在講解這一節(jié)課的時(shí)候，學(xué)生們首先會(huì)認(rèn)為亞里士多德的結(jié)論“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”是正確的，就像人們推箱子的時(shí)候箱子運(yùn)動(dòng)，還有小孩踢球的時(shí)候正是因?yàn)槭盏搅肆Φ淖饔?，球才?huì)被踢開，針對(duì)我們實(shí)際觀察的現(xiàn)象都很容易給學(xué)生造成這種假象，認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。并且在實(shí)際上，我們也無法讓物體不受任何力的作用，這個(gè)時(shí)候，教師就會(huì)想到應(yīng)用我們之前學(xué)過的伽利略的實(shí)驗(yàn)，小球在光滑的下面上運(yùn)動(dòng)的情況來進(jìn)行分析，在小球不受任何力的作用下，當(dāng)小球從一個(gè)斜面上滑落下來，緊接著又滑上另一個(gè)斜面上會(huì)達(dá)到與第一個(gè)斜面相同高度時(shí)停止，不斷地做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且每次都達(dá)到相同的高度，這時(shí)，我們把另一個(gè)斜面改成平滑的水平面呢？讓學(xué)生來猜想，如果其中的一個(gè)斜面改成平滑的水平面，小球無法達(dá)到和第一個(gè)斜面相同的高度則它會(huì)繼續(xù)不斷地運(yùn)動(dòng)下去，永不停止。這個(gè)猜想的提出是因?yàn)槲覀兌贾劳耆珶o摩擦的運(yùn)動(dòng)是不存在的，所以我們運(yùn)用了理想實(shí)驗(yàn)，從這樣的猜想分析，就得到了牛頓第一定律的結(jié)論。物體在不受任何外力的作用下或他受到的合外力為零的情況下，它將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

通過以上兩個(gè)無法真實(shí)演示的理論，應(yīng)用理想實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行分析的中學(xué)物理課程，我們從中了解到，理想實(shí)驗(yàn)對(duì)于我們中學(xué)物理學(xué)習(xí)和教學(xué)會(huì)有很大的幫助。它不僅簡(jiǎn)化了許多問題使我們的課堂教學(xué)和問題研究更加簡(jiǎn)單。還能夠更直接更快速的得到準(zhǔn)確的結(jié)果。這也是理想實(shí)驗(yàn)被廣泛應(yīng)用的原因。

2. 利用理想實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力

在物理實(shí)驗(yàn)課上，老師通常會(huì)應(yīng)用一些學(xué)過的知識(shí)引發(fā)學(xué)生思考并回顧之前所學(xué)過的知識(shí)，來引出本節(jié)課的內(nèi)容，引發(fā)學(xué)生思考和想象，有助于學(xué)生自己得出結(jié)論，這也說明了物理知識(shí)是相互聯(lián)系的。對(duì)于物理實(shí)驗(yàn)來說也是一樣的的，就像我們介紹的真空不能傳聲這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，也是通過讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一點(diǎn)一點(diǎn)的觀察、分析、理解，總結(jié)歸納的，教師引發(fā)讓學(xué)生自己在思維中創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)條件，通過之前的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象讓學(xué)生自己來想想當(dāng)我們把玻璃罩內(nèi)的空氣全部抽空的情景，并實(shí)驗(yàn)條件達(dá)到理想條件，絕對(duì)真空條件，猜想是否我們就聽不到玻璃罩里面的手機(jī)鈴聲的聲音了。這個(gè)問題研究的過程球鍛煉了學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。對(duì)于學(xué)生今后的學(xué)習(xí)以及科學(xué)研究來說是有很大幫助的。在面對(duì)類似的難題時(shí)，學(xué)生就會(huì)應(yīng)用他們的想象力和創(chuàng)造力以及適當(dāng)?shù)奶骄糠椒ㄟM(jìn)行研究。

3.利用理想實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)自助思考能力

在學(xué)習(xí)牛頓第一定律時(shí)，由于我們?nèi)粘Ｉ钪械囊恍┣闆r給學(xué)生造成了很多的假象以至于學(xué)生們對(duì)于亞里士多德的結(jié)論是贊同的，當(dāng)老師提出了不同的結(jié)論時(shí)就會(huì)引發(fā)學(xué)生對(duì)這兩個(gè)不同結(jié)論的思考和分析，這需要學(xué)生自主思考和分析，使自己自覺主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)探究過程，這樣就可以培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)思考，主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。

由此可見，理想實(shí)驗(yàn)不僅是物理學(xué)中的重要學(xué)習(xí)內(nèi)容，也是重要的科學(xué)學(xué)習(xí)方法。在物理學(xué)的發(fā)展中表現(xiàn)出了不可代替的優(yōu)越性，深入了解理想實(shí)驗(yàn)并在物理教學(xué)中運(yùn)用它，對(duì)開發(fā)學(xué)生智慧，培養(yǎng)學(xué)生想象力和創(chuàng)造力起到絕對(duì)性的作用。

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]黃岡師范教育學(xué)院

[2]沈曉玲 中專物理教學(xué)，2001，（3）

（作者單位：新疆阿克蘇市第七中學(xué) 843000）endprint