清華大學(xué)物理系教授郭奕玲沈慧君Guoyl@tsinghuaeducn

1、1 郭奕玲 沈慧君2錢三強(qiáng)教授的物理學(xué)史序?yàn)槲覀兲峁┝酥笇?dǎo)思想物理學(xué)發(fā)展史是一塊蘊(yùn)藏著蘊(yùn)藏著巨大精神財(cái)富的寶地巨大精神財(cái)富的寶地這塊寶地很值得我們?nèi)ラ_墾，這些精神財(cái)富很值得我們?nèi)グl(fā)掘。如果我們都能重視這塊寶地，把寶貴的精神財(cái)富發(fā)掘出來，從中吸取營(yíng)養(yǎng)，獲得教益，我相信對(duì)我國(guó)的教育事業(yè)和人才培養(yǎng)都會(huì)是大有益處的。3錢三強(qiáng)教授在物理學(xué)史序中講到：n科學(xué)上沒有平坦的大道。我們要通過物理學(xué)史的介紹，科學(xué)上沒有平坦的大道。我們要通過物理學(xué)史的介紹，向?qū)W生講清楚，向?qū)W生講清楚，科學(xué)經(jīng)歷的是一條非常曲科學(xué)經(jīng)歷的是一條非常曲折、非常艱難的道路。折、非常艱難的道路。n 然而，我們的教師在對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育的時(shí)候往往是

2、然而，我們的教師在對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育的時(shí)候往往是應(yīng)用經(jīng)過幾次消化了的材料來講授，或者經(jīng)過抽象的應(yīng)用經(jīng)過幾次消化了的材料來講授，或者經(jīng)過抽象的理論體系，這當(dāng)然是必要的，但是這樣的教學(xué)方法，理論體系，這當(dāng)然是必要的，但是這樣的教學(xué)方法，往往會(huì)使學(xué)生對(duì)概念的產(chǎn)生和發(fā)展引往往會(huì)使學(xué)生對(duì)概念的產(chǎn)生和發(fā)展引起誤解，以為什么結(jié)論都可用數(shù)學(xué)推起誤解，以為什么結(jié)論都可用數(shù)學(xué)推導(dǎo)出來，失去了對(duì)觀察和實(shí)驗(yàn)的興趣。導(dǎo)出來，失去了對(duì)觀察和實(shí)驗(yàn)的興趣。n 這樣的結(jié)果使學(xué)生們不了解科學(xué)是怎樣來的，時(shí)間這樣的結(jié)果使學(xué)生們不了解科學(xué)是怎樣來的，時(shí)間長(zhǎng)了，等到他自己從事教學(xué)時(shí)就很容易長(zhǎng)了，等到他自己從事教學(xué)時(shí)就很容易把科學(xué)當(dāng)作把科學(xué)

3、當(dāng)作一門一門死死科學(xué)來教?？茖W(xué)來教。n今天我們科學(xué)界有一個(gè)弱點(diǎn)，這就是今天我們科學(xué)界有一個(gè)弱點(diǎn)，這就是思想不很活潑，這也許跟大家過去受的教育有一定關(guān)系。這也許跟大家過去受的教育有一定關(guān)系。錢三強(qiáng)教授在演講物理學(xué)史物理學(xué)史第二版第二版4錢三強(qiáng)教授：物理學(xué)史序的第二點(diǎn)看法 通過物理學(xué)史可以闡明理論與實(shí)踐的關(guān)系理論與實(shí)踐的關(guān)系。物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)工作是基礎(chǔ)。 強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的意義，并不是否定理論的重要性強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的意義，并不是否定理論的重要性，只有在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立了正確的、經(jīng)得起實(shí)踐檢驗(yàn)的理論，才能由表及里達(dá)到對(duì)客觀事物的規(guī)律性認(rèn)識(shí)。 如果能在系統(tǒng)地介紹理論發(fā)展線索的同時(shí)，更多地介紹實(shí)驗(yàn)工作的經(jīng)過和所

4、起的作用，以及理論理論與實(shí)驗(yàn)的相互依賴關(guān)系與實(shí)驗(yàn)的相互依賴關(guān)系，就更有教育意義。5物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為本的科學(xué)n在物理學(xué)的發(fā)展中，實(shí)驗(yàn)起了重要作用。在物理學(xué)的發(fā)展中，實(shí)驗(yàn)起了重要作用。n什么叫實(shí)驗(yàn)？什么叫實(shí)驗(yàn)？ 實(shí)驗(yàn)是人們根據(jù)研究的目的，運(yùn)用科實(shí)驗(yàn)是人們根據(jù)研究的目的，運(yùn)用科學(xué)儀器，人為地控制、創(chuàng)造或純化某種自學(xué)儀器，人為地控制、創(chuàng)造或純化某種自然過程，使之按預(yù)期的進(jìn)程發(fā)展，同時(shí)在然過程，使之按預(yù)期的進(jìn)程發(fā)展，同時(shí)在盡可能減少干擾的情況下進(jìn)行觀測(cè)，（定盡可能減少干擾的情況下進(jìn)行觀測(cè)，（定性的或定量的），以探求該自然過程變化性的或定量的），以探求該自然過程變化規(guī)律的一種科學(xué)活動(dòng)。規(guī)律的一種科學(xué)活動(dòng)。

5、6實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展中的地位和作用n發(fā)現(xiàn)新事實(shí)，探索新規(guī)律發(fā)現(xiàn)新事實(shí)，探索新規(guī)律n檢驗(yàn)理論，判定理論的適用范圍檢驗(yàn)理論，判定理論的適用范圍n測(cè)定常數(shù)測(cè)定常數(shù)n推廣應(yīng)用，開拓新領(lǐng)域推廣應(yīng)用，開拓新領(lǐng)域7我國(guó)著名物理學(xué)家張文裕指出：u科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)理論的源科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)理論的源泉，是自然科學(xué)的根本，泉，是自然科學(xué)的根本，也是工程技術(shù)的基礎(chǔ)。也是工程技術(shù)的基礎(chǔ)。u基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、開基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、開發(fā)研究和生產(chǎn)四個(gè)方面要發(fā)研究和生產(chǎn)四個(gè)方面要緊密結(jié)合在一起，必需有緊密結(jié)合在一起，必需有一條紅線，一條紅線，這條紅線就這條紅線就是科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)實(shí)驗(yàn)。高能物理所原所長(zhǎng)張文裕教授1984年的照片8吳大

6、猷教授對(duì)實(shí)驗(yàn)和理論的關(guān)系作過深刻的分析和總結(jié)，他寫道：n實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)和研究與理論實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)和研究與理論探索是互補(bǔ)的，它們共探索是互補(bǔ)的，它們共同或交替促成了物理學(xué)同或交替促成了物理學(xué)的進(jìn)步。的進(jìn)步。n有的時(shí)候，是某些實(shí)驗(yàn)有的時(shí)候，是某些實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了理論工作的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了理論工作的巨大發(fā)展，而有的時(shí)候，巨大發(fā)展，而有的時(shí)候，則是某項(xiàng)理論工作導(dǎo)致則是某項(xiàng)理論工作導(dǎo)致了重要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。了重要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。9李政道教授1987年曾經(jīng)精辟地提出物理學(xué)家的兩個(gè)定律：n第一定律：第一定律： 沒有實(shí)驗(yàn)家，沒有實(shí)驗(yàn)家， 理論家趨于浮泛。理論家趨于浮泛。n第二定律：第二定律： 沒有理論家，沒有理論家， 實(shí)驗(yàn)家趨于搖擺。實(shí)

7、驗(yàn)家趨于搖擺。10兩個(gè)車輪，相輔相成實(shí) 驗(yàn)理 論11諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者理論實(shí)驗(yàn)30%70%12物理學(xué)工作者物理學(xué)工作者理論實(shí)驗(yàn)10%90%13物理教學(xué)應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)應(yīng)該重視實(shí)驗(yàn) 讓學(xué)生都有機(jī)會(huì)做實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生都有機(jī)會(huì)做實(shí)驗(yàn)為什為什么？么？n經(jīng)歷科學(xué)過程，體會(huì)科學(xué)方法，經(jīng)歷科學(xué)過程，體會(huì)科學(xué)方法，樹立科學(xué)的價(jià)值觀樹立科學(xué)的價(jià)值觀n更加熱愛科學(xué)，體驗(yàn)科學(xué)工作的更加熱愛科學(xué)，體驗(yàn)科學(xué)工作的樂趣樂趣n學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，提高操作技能學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，提高操作技能 （人教版新課本）（人教版新課本）補(bǔ)充三點(diǎn)補(bǔ)充三點(diǎn) n認(rèn)識(shí)物理學(xué)的精髓n體驗(yàn)科學(xué)精神n樹立科學(xué)態(tài)度14為什么要引進(jìn)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)？為什

8、么要引進(jìn)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)？n了解前人的科學(xué)過程，可以生動(dòng)地說明了解前人的科學(xué)過程，可以生動(dòng)地說明科學(xué)是怎樣來的?？茖W(xué)是怎樣來的。n了解科學(xué)家的工作，他們是怎樣想的、了解科學(xué)家的工作，他們是怎樣想的、怎樣提出問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，怎樣提出問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，由此可以學(xué)習(xí)前人的探索精神。由此可以學(xué)習(xí)前人的探索精神。n經(jīng)典實(shí)驗(yàn)都是一些開創(chuàng)性的工作，都經(jīng)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)都是一些開創(chuàng)性的工作，都經(jīng)過歷史檢驗(yàn)，學(xué)習(xí)它可以領(lǐng)會(huì)科學(xué)方法過歷史檢驗(yàn)，學(xué)習(xí)它可以領(lǐng)會(huì)科學(xué)方法的精髓。的精髓。15經(jīng)典實(shí)驗(yàn)有一定的時(shí)代局限性經(jīng)典實(shí)驗(yàn)有一定的時(shí)代局限性n方法原始，儀器簡(jiǎn)陋n設(shè)計(jì)奧澀，想法古怪n曲折復(fù)雜，難以理解麥克斯韋的電量單

9、位比實(shí)驗(yàn)麥克斯韋的電量單位比實(shí)驗(yàn)例如，麥克斯韋的電量單例如，麥克斯韋的電量單位比實(shí)驗(yàn)裝置何其復(fù)雜！位比實(shí)驗(yàn)裝置何其復(fù)雜！16n著名的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)何止成百上千，我們總不能像著名的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)何止成百上千，我們總不能像19世紀(jì)以前的物理世紀(jì)以前的物理教科書那樣教科書那樣“從猿到人從猿到人”百科全書式的講授；因此，精選和提煉百科全書式的講授；因此，精選和提煉是必要的。是必要的。n前人面臨的情況和我們不一樣，他們的探索活動(dòng)往往經(jīng)歷過后人前人面臨的情況和我們不一樣，他們的探索活動(dòng)往往經(jīng)歷過后人難以想象的艱難困苦，有時(shí)還有些盲目，在后人看來甚至有些可難以想象的艱難困苦，有時(shí)還有些盲目，在后人看來甚至有些可笑和愚蠢

10、。沒有必要讓同學(xué)們都去實(shí)際體驗(yàn)笑和愚蠢。沒有必要讓同學(xué)們都去實(shí)際體驗(yàn)“萬里長(zhǎng)征萬里長(zhǎng)征”的艱辛；的艱辛；但是正是這些過程體現(xiàn)了追求真理的偉大力量，正是這些科學(xué)精但是正是這些過程體現(xiàn)了追求真理的偉大力量，正是這些科學(xué)精神有待我們學(xué)習(xí)、繼承和發(fā)揚(yáng)。他們的某些神有待我們學(xué)習(xí)、繼承和發(fā)揚(yáng)。他們的某些“古怪古怪”想法，也許想法，也許正是我們?nèi)鄙俚?；他們使用的正是我們?nèi)鄙俚?；他們使用的“?jiǎn)陋儀器簡(jiǎn)陋儀器”和和“原始設(shè)備原始設(shè)備”很可很可能給我們很多難得的啟示，給我們學(xué)習(xí)的好機(jī)會(huì)，有的還特別適能給我們很多難得的啟示，給我們學(xué)習(xí)的好機(jī)會(huì)，有的還特別適合初學(xué)者。合初學(xué)者。n運(yùn)用歷史題材當(dāng)然要占用有限的學(xué)習(xí)時(shí)間，

11、但是那是值得的。只運(yùn)用歷史題材當(dāng)然要占用有限的學(xué)習(xí)時(shí)間，但是那是值得的。只要經(jīng)過適當(dāng)處理加工，取其精華，去其糟粕，就會(huì)成為寶貴的精要經(jīng)過適當(dāng)處理加工，取其精華，去其糟粕，就會(huì)成為寶貴的精神財(cái)富。神財(cái)富。17運(yùn)用歷史題材，值得提倡n要忠實(shí)于歷史事實(shí)，不可捏造杜撰要忠實(shí)于歷史事實(shí)，不可捏造杜撰n要恰如其分，不可過分夸大要恰如其分，不可過分夸大n不要喧賓奪主，不能代替主課學(xué)習(xí)不要喧賓奪主，不能代替主課學(xué)習(xí)n不要死記硬背，不應(yīng)當(dāng)成知識(shí)點(diǎn)不要死記硬背，不應(yīng)當(dāng)成知識(shí)點(diǎn)n不要照本宣科，避免千篇一律不要照本宣科，避免千篇一律n老師首先要有深入認(rèn)識(shí)老師首先要有深入認(rèn)識(shí)n要努力發(fā)掘資料，開展科學(xué)研究要努力發(fā)掘資料

12、，開展科學(xué)研究n如何運(yùn)用，希望一起探討如何運(yùn)用，希望一起探討n我們?cè)敢鈷伌u引玉，給大家盡可能我們?cè)敢鈷伌u引玉，給大家盡可能地提供一些有用的可靠資料。地提供一些有用的可靠資料。1819伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)伽利略正在演示斜面實(shí)驗(yàn)伽利略正在演示斜面實(shí)驗(yàn)伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) （詳見光盤）20伽利略的平拋實(shí)驗(yàn)伽利略斜面實(shí)驗(yàn)示意圖伽利略斜面實(shí)驗(yàn)示意圖伽利略的平拋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)伽利略的平拋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 高中課本中的平拋實(shí)驗(yàn)裝置高中課本中的平拋實(shí)驗(yàn)裝置（詳見光盤）21庫侖的滑動(dòng)摩擦實(shí)驗(yàn)伽庫侖研究滑動(dòng)摩擦的實(shí)驗(yàn)裝置伽庫侖研究滑動(dòng)摩擦的實(shí)驗(yàn)裝置庫侖對(duì)摩擦起因的說明庫侖對(duì)摩擦起因的說明 22庫侖的滑動(dòng)摩擦實(shí)驗(yàn)

13、庫侖的滑動(dòng)摩擦實(shí)驗(yàn)n我們可以仿照庫侖的思路，分析滑動(dòng)摩擦我們可以仿照庫侖的思路，分析滑動(dòng)摩擦與哪些因素有關(guān)？有什么關(guān)系？與哪些因素有關(guān)？有什么關(guān)系？n還可以追問為什么有關(guān)？也可以進(jìn)一步對(duì)還可以追問為什么有關(guān)？也可以進(jìn)一步對(duì)凹凸說和粘合說作出判斷，看看那一種說凹凸說和粘合說作出判斷，看看那一種說法更高明，從而把探究活動(dòng)延伸到分子力法更高明，從而把探究活動(dòng)延伸到分子力的作用。的作用。n如果同學(xué)們對(duì)這一課題發(fā)生了興趣，還可如果同學(xué)們對(duì)這一課題發(fā)生了興趣，還可以引導(dǎo)他們了解摩擦學(xué)的進(jìn)展。現(xiàn)代摩擦以引導(dǎo)他們了解摩擦學(xué)的進(jìn)展?，F(xiàn)代摩擦學(xué)是工程技術(shù)上不可或缺的一門專業(yè)，涉學(xué)是工程技術(shù)上不可或缺的一門專業(yè)，涉

14、及到機(jī)械工程、材料科學(xué)、表面物理，從及到機(jī)械工程、材料科學(xué)、表面物理，從宏觀到微觀，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)，內(nèi)容極其豐宏觀到微觀，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)，內(nèi)容極其豐富。富。n如果取其中一個(gè)小問題，例如潤(rùn)滑的作用，如果取其中一個(gè)小問題，例如潤(rùn)滑的作用，讓學(xué)生們?cè)囍鳛檎n外小作業(yè)，按照科學(xué)讓學(xué)生們?cè)囍鳛檎n外小作業(yè)，按照科學(xué)家的思路，進(jìn)行力所能及的探究，應(yīng)該會(huì)家的思路，進(jìn)行力所能及的探究，應(yīng)該會(huì)得到相當(dāng)多的收獲。得到相當(dāng)多的收獲。雷尼研究摩擦與雷尼研究摩擦與壓力的實(shí)驗(yàn)裝置壓力的實(shí)驗(yàn)裝置 德薩居利斯的實(shí)驗(yàn)裝置德薩居利斯的實(shí)驗(yàn)裝置 23伽利略的“單擺”實(shí)驗(yàn)物體從物體從C點(diǎn)向左擺動(dòng)，點(diǎn)向左擺動(dòng)，1如無障礙，將止于同一高度的

15、如無障礙，將止于同一高度的D點(diǎn)點(diǎn)2E處加一釘子，止于同一高度的處加一釘子，止于同一高度的G點(diǎn)點(diǎn)3F處加一釘子，止于同一高度的處加一釘子，止于同一高度的I點(diǎn)點(diǎn) p請(qǐng)問：伽利略請(qǐng)問：伽利略通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)想通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)想說明什么觀點(diǎn)？說明什么觀點(diǎn)？p 如何證明如何證明C，I，G，D各各點(diǎn)高度相同？點(diǎn)高度相同？24伽利略的溫度計(jì)伽利略的溫度計(jì)伽利略的溫度計(jì) 伽利略用他的溫度計(jì)測(cè)伽利略用他的溫度計(jì)測(cè)定了不同地方和同一地定了不同地方和同一地點(diǎn)在不同時(shí)間和不同季點(diǎn)在不同時(shí)間和不同季節(jié)的相對(duì)溫度。但是，節(jié)的相對(duì)溫度。但是，伽利略的空氣溫度計(jì)要伽利略的空氣溫度計(jì)要受大氣壓強(qiáng)變化的支配，受大氣壓強(qiáng)變化的支配，因此在

16、兩只溫度計(jì)之間因此在兩只溫度計(jì)之間無法進(jìn)行比較。讀者們無法進(jìn)行比較。讀者們能否幫助伽利略改進(jìn)他能否幫助伽利略改進(jìn)他的溫度計(jì)？的溫度計(jì)？25牛頓的碰撞實(shí)驗(yàn)牛頓的碰撞實(shí)驗(yàn)牛頓的牛頓的自然哲學(xué)數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)數(shù)學(xué)原理封面封面 26牛頓詳細(xì)討論了兩球?qū)π呐鲎睬昂笈ｎD詳細(xì)討論了兩球?qū)π呐鲎睬昂罂諝庾枇Φ挠绊懸约皽y(cè)量的改進(jìn)辦法空氣阻力的影響以及測(cè)量的改進(jìn)辦法 A A，B B兩球用平行線兩球用平行線CACA，DBDB懸掛在同一水平線下，如圖所示。倘若拿開懸掛在同一水平線下，如圖所示。倘若拿開B B，將，將A A移至水平線上的移至水平線上的E E，放手后，放手后，A A應(yīng)蕩至同一高度應(yīng)蕩至同一高度F F；倘若

17、拿開；倘若拿開A A，將，將B B移至水平移至水平線的線的G G，放手后，放手后B B也應(yīng)蕩至同一高度的也應(yīng)蕩至同一高度的H H。但實(shí)際上，由于空氣阻力的影響，。但實(shí)際上，由于空氣阻力的影響，總要略微低些?？傄晕⒌托 A球如從球如從R R點(diǎn)放下，經(jīng)過一個(gè)來回后只能回到點(diǎn)放下，經(jīng)過一個(gè)來回后只能回到V V點(diǎn)，可見，點(diǎn)，可見，RVRV是由于空氣阻力造成的阻滯。在是由于空氣阻力造成的阻滯。在RVRV的中間取四分之一，并令的中間取四分之一，并令RSRSTVTV，則，則RSSTRSST3232。于是將近似地代表。于是將近似地代表A A球從球從S S降到降到A A所受的阻力。所受的阻力。27胡克的彈

18、性實(shí)驗(yàn)胡克的彈性實(shí)驗(yàn) 在力學(xué)的應(yīng)用中彈性定在力學(xué)的應(yīng)用中彈性定律占有重要地位，彈性律占有重要地位，彈性定律是定律是1678年首先由胡克年首先由胡克提出的。提出的。28斯梯芬的串球鏈斯梯芬的串球鏈 p荷蘭人斯梯芬荷蘭人斯梯芬1586年的年的靜力學(xué)基礎(chǔ)靜力學(xué)基礎(chǔ)，是從，是從這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)開始。這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)開始。p將將14個(gè)等重的小球均勻個(gè)等重的小球均勻地用線穿起組成首尾相地用線穿起組成首尾相連的一串球鏈，放在斜連的一串球鏈，放在斜面上，他認(rèn)為球鏈的運(yùn)面上，他認(rèn)為球鏈的運(yùn)動(dòng)沒有盡頭是荒謬的，動(dòng)沒有盡頭是荒謬的， 所以兩側(cè)應(yīng)平衡。所以兩側(cè)應(yīng)平衡。p扉頁插圖上方寫著：扉頁插圖上方寫著：“神奇其實(shí)并不神奇神

19、奇其實(shí)并不神奇”。29運(yùn)動(dòng)沒有盡頭是荒謬的運(yùn)動(dòng)沒有盡頭是荒謬的n斯梯芬：斯梯芬：15861586年：年：靜力學(xué)基礎(chǔ)靜力學(xué)基礎(chǔ)：“運(yùn)動(dòng)沒有盡頭是荒運(yùn)動(dòng)沒有盡頭是荒謬的謬的” ” 。（詳見光盤）30拉瓦錫和拉普拉斯的冰卡計(jì)拉瓦錫和拉普拉斯的冰卡計(jì) 拉瓦錫和拉普拉斯用冰卡計(jì)測(cè)量物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)過程中所放出的熱量以及物體燃燒和動(dòng)物呼吸時(shí)所散發(fā)的熱量，證明 燭焰放出的熱量燭焰放出的熱量 ：放出的二氧化碳放出的二氧化碳 動(dòng)物呼吸放出的熱量動(dòng)物呼吸放出的熱量 ：呼出的二氧化碳呼出的二氧化碳兩個(gè)比值近似相等。這個(gè)結(jié)果對(duì)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的建立有兩個(gè)比值近似相等。這個(gè)結(jié)果對(duì)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的建立有重要意義。重要

20、意義。 冰卡計(jì) 把豚鼠放在冰卡計(jì)里做實(shí)驗(yàn)31焦耳的電熱當(dāng)量實(shí)驗(yàn)焦耳的電熱當(dāng)量實(shí)驗(yàn) 1841年焦耳為了確定金屬導(dǎo)線的年焦耳為了確定金屬導(dǎo)線的熱功率，讓導(dǎo)線穿過一根玻璃管，熱功率，讓導(dǎo)線穿過一根玻璃管，再將它密纏在管上。然后將玻璃再將它密纏在管上。然后將玻璃管放入盛水的容器中，通電后用管放入盛水的容器中，通電后用溫度計(jì)測(cè)量水產(chǎn)生的溫度變化。溫度計(jì)測(cè)量水產(chǎn)生的溫度變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)，他先用不同尺寸的導(dǎo)線，實(shí)驗(yàn)時(shí)，他先用不同尺寸的導(dǎo)線，繼而又改變電流的強(qiáng)度，結(jié)果判繼而又改變電流的強(qiáng)度，結(jié)果判定定“在一定時(shí)間內(nèi)伏打電流通過在一定時(shí)間內(nèi)伏打電流通過金屬導(dǎo)體產(chǎn)生的熱與電流強(qiáng)度的金屬導(dǎo)體產(chǎn)生的熱與電流強(qiáng)度的平方及導(dǎo)

21、體電阻的乘積成正比。平方及導(dǎo)體電阻的乘積成正比?！边@就是著名的焦耳定律，又稱這就是著名的焦耳定律，又稱i2R 定律。定律。 （詳見光盤） 32奧斯特的磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn)奧斯特的磁效應(yīng)實(shí)驗(yàn) 奧斯特信奉康德哲學(xué),認(rèn)為自然界各種基本力是可以相互轉(zhuǎn)化的。早在1812年, 奧斯特就發(fā)表過一篇論文, 論證化學(xué)力和電力的等價(jià)性, 文中寫道：“我們應(yīng)該檢驗(yàn)的是： 究竟電是否以其最隱蔽的方式對(duì)磁體有類似的作用”。 在奧斯特的頭腦里, 經(jīng)常盤據(jù)著這個(gè)疑問。他深信電和磁有某種聯(lián)系, 只是不知道應(yīng)該怎樣來實(shí)現(xiàn)它。當(dāng)時(shí), 電流的研究早已揭示導(dǎo)體通過電流時(shí)會(huì)發(fā)熱, 甚至?xí)l(fā)光。他推測(cè), 既然電流通過細(xì)導(dǎo)體會(huì)發(fā)熱, 通過更細(xì)的導(dǎo)體

22、甚至?xí)l(fā)光, 進(jìn)一步減小導(dǎo)體的直徑, 為什么不能指望激發(fā)出磁來呢? 于是他拿一根細(xì)白金絲, 讓它接到電源上, 在它前面放一根磁針,他和別人一樣, 企圖用白金絲的尖端吸引磁針。然而, 盡管白金絲灼熱了, 燒紅了, 發(fā)光了, 磁針也紋絲不動(dòng)。奧斯特沒有灰心, 邊思考, 邊試驗(yàn)。他從發(fā)熱和發(fā)光的現(xiàn)象推測(cè),既然熱和光都是向四周擴(kuò)展的, 會(huì)不會(huì)磁的作用也是向四周擴(kuò)展? （詳見光盤）33阿拉哥的銅盤實(shí)驗(yàn)阿拉哥的銅盤實(shí)驗(yàn) p18241824年阿拉果把磁針當(dāng)作單擺，讓年阿拉果把磁針當(dāng)作單擺，讓它在銅盤上方擺動(dòng)，發(fā)現(xiàn)磁針的擺動(dòng)它在銅盤上方擺動(dòng)，發(fā)現(xiàn)磁針的擺動(dòng)會(huì)很快衰減；如果讓磁針停下不動(dòng)，會(huì)很快衰減；如果讓磁針

23、停下不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)下面的銅盤，就會(huì)發(fā)現(xiàn)磁針也跟轉(zhuǎn)動(dòng)下面的銅盤，就會(huì)發(fā)現(xiàn)磁針也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)。著轉(zhuǎn)動(dòng)。p當(dāng)時(shí)阿拉果無力對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)作出當(dāng)時(shí)阿拉果無力對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)作出解釋，只是如實(shí)地向公眾宣布了實(shí)驗(yàn)解釋，只是如實(shí)地向公眾宣布了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果。p奧認(rèn)為銅盤在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生了磁性。奧認(rèn)為銅盤在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生了磁性。p安培提出銅盤在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生了電流。安培提出銅盤在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生了電流。塞貝克則認(rèn)為是塞貝克則認(rèn)為是“磁霧磁霧”的阻尼作用。的阻尼作用。（詳見光盤）34法拉第的電磁感應(yīng)實(shí)法拉第的電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn) 法拉第和奧斯特一樣, 篤信自然力的統(tǒng)一, 很早就開始尋找 “磁生電”的跡象。從1824年到1828年, 法拉第多次進(jìn)行電磁

24、學(xué)實(shí)驗(yàn)。他仔細(xì)分析了電流的磁效應(yīng), 認(rèn)為電流與磁的相互作用除了電流對(duì)磁、 磁對(duì)磁、 電流對(duì)電流, 還應(yīng)有磁對(duì)電流的作用。他想, 既然電荷可以感應(yīng)周圍的導(dǎo)體使之帶電, 磁鐵可以感應(yīng)鐵質(zhì)物體使之磁化, 為什么電流不可以在周圍導(dǎo)體中感應(yīng)出電流來呢?于是就開始了一系列的探索。（詳見光盤）35牛頓的分光實(shí)驗(yàn)牛頓的分光實(shí)驗(yàn) 自古以來，人類對(duì)雨后的彩虹有著強(qiáng)烈的興趣。亞里士多德認(rèn)為各種顏色的產(chǎn)生是由于光受到不同阻滯所引起。陽光進(jìn)入媒質(zhì)（例如水），從表面區(qū)域折射回來的是紅色或黃色，從深部折射回來的是綠色或藍(lán)色。1648年，布拉格的馬爾西用三棱鏡演示色散成功。不過他解釋錯(cuò)了。他認(rèn)為紅色是濃縮了的光，藍(lán)色是稀釋了的光；之所以會(huì)出現(xiàn)五顏六色，是由于光受物質(zhì)的不同作用，因而呈現(xiàn)各種不同的顏色。究竟各種色彩的產(chǎn)生是由于光與物質(zhì)的作用，還是光所具有的本性，牛頓用一系列實(shí)驗(yàn)作出了回答。（詳見光盤）電影片段36托馬斯托馬斯楊的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊的雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 1807年托馬斯楊描述了他的雙縫實(shí)驗(yàn).他寫道：“使一束單色光照射一塊屏，屏上面開有兩個(gè)小洞或狹縫，可認(rèn)為這兩個(gè)洞或縫就是光的發(fā)散中心，光通過它們向各個(gè)方向繞射。在這種情況下，當(dāng)新形成的兩束光射到一個(gè)放置在它們前進(jìn)方向上的屏上時(shí)，就會(huì)形成寬度近于相等的若干條暗帶。圖形的中心則總是亮的。”（詳見光盤）37丁鐸爾的全反射實(shí)驗(yàn)丁鐸爾的全反射實(shí)驗(yàn) p 光的全反