理想實驗在物理教學中的作用

月爾古麗·買買提

摘要：本文詳細論述了理想實驗的概念以及它們在物理學中的地位和作用，并對比分析了理想實驗和真實實驗的辯證關系。

從物理學發展的歷史來看，作為物理學理論的基礎，物理實驗是物理學發展的基本動力。其中理想實驗在物理學發展中起到了非常重要的作用，它能夠糾正某些錯誤概念，也是一個建立新概念，探索新理論的有效途徑。理想實驗不僅對物理學的發展和物理學教學具有積極而深遠的意義而且對培養學生的思維能力方面也有不可估量的價值意義。

關鍵詞：理想實驗；物理學；物理學發展

一、緒論

1.理想實驗及其發展過程

理想實驗從其字面意思我們就可以知道它是一種理想化的實驗，但是這種理想化實驗并不是隨意瞎想和并不是沒有依據的，而是人們已經認識到的自然規律和已學到的科學實驗為前提，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，依據一些本來已證實的理論進行推論和演算，最終經過一系列的分析得到實驗結論。它屬于一種想象中的實驗，在現實生活中是無法實現的，它突破了現實中條件的限制，在思維上提高了科學技術的水平，推動了物理學中的發展。

2. 理想實驗與科學實驗的聯系與區別

真實的科學實驗與理想實驗相比，真實的科學實驗需要動手用具體的實驗裝置去做，這樣就肯定會受到一定的制約，還要考慮到實驗條件的影響和實驗誤差的分析等情況，而理想實驗去排去這些林林種種，只取其精華部分，并且理想實驗是可以充分發揮人們的想象力，可以超過現代科學技術的一種實驗，所以在中學物理某些知識的講解上，我們有時無法讓學生真正的觀察到實驗的過程及現象，只能依靠教師建立理想模型來進行實驗，針對過程來講解，提出猜想和假設，通過理論分析來講解問題。

二、理想實驗在物理學中的作用

現在，理想實驗得到人們的越來越多的重視，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展，它在物理學發展中起了非常重要的作用：

1. 應用理想實驗進行物理教學

（1）真空不可傳聲在初中物理學中有聲音的傳播是需要依靠介質的，在講解這一節課的時候，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的時候，那就要判斷真空中聲音是否傳播。具體實驗如下：首先把一部手機放入玻璃罩內，開始的時候玻璃罩內有空氣，內外壓強相同，我們用另一個手機打入電話時，可以聽到手機鈴聲的聲響，這時教師開始不斷地抽出玻璃罩內的空氣，學生會發現玻璃罩內的手機鈴聲的聲響逐漸的變小，我們會發現隨著玻璃罩內空氣密度的變小，傳播聲音的能力越來越變小，因為我們課堂上的實驗是無法把玻璃罩內抽成絕對的真空，所以無法達到我們想要的理想實驗環境，這時我們就可以利用合理地猜想，假設我們把玻璃罩內的空氣全部抽完，抽成絕對的情況下，我們猜想將不會聽到手機鈴聲。

（2）牛頓第一定律。在講解這一節課的時候，學生們首先會認為亞里士多德的結論“力是維持物體運動的原因”是正確的，就像人們推箱子的時候箱子運動，還有小孩踢球的時候正是因為收到了力的作用，球才會被踢開，針對我們實際觀察的現象都很容易給學生造成這種假象，認為力是維持物體運動的原因。并且在實際上，我們也無法讓物體不受任何力的作用，這個時候，教師就會想到應用我們之前學過的伽利略的實驗，小球在光滑的下面上運動的情況來進行分析，在小球不受任何力的作用下，當小球從一個斜面上滑落下來，緊接著又滑上另一個斜面上會達到與第一個斜面相同高度時停止，不斷地做往復運動，并且每次都達到相同的高度，這時，我們把另一個斜面改成平滑的水平面呢？讓學生來猜想，如果其中的一個斜面改成平滑的水平面，小球無法達到和第一個斜面相同的高度則它會繼續不斷地運動下去，永不停止。這個猜想的提出是因為我們都知道完全無摩擦的運動是不存在的，所以我們運用了理想實驗，從這樣的猜想分析，就得到了牛頓第一定律的結論。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動狀態。

通過以上兩個無法真實演示的理論，應用理想實驗來進行分析的中學物理課程，我們從中了解到，理想實驗對于我們中學物理學習和教學會有很大的幫助。它不僅簡化了許多問題使我們的課堂教學和問題研究更加簡單。還能夠更直接更快速的得到準確的結果。這也是理想實驗被廣泛應用的原因。

2. 利用理想實驗培養學生的想象力和創造力

在物理實驗課上，老師通常會應用一些學過的知識引發學生思考并回顧之前所學過的知識，來引出本節課的內容，引發學生思考和想象，有助于學生自己得出結論，這也說明了物理知識是相互聯系的。對于物理實驗來說也是一樣的的，就像我們介紹的真空不能傳聲這個實驗時，也是通過讓學生對實驗現象一點一點的觀察、分析、理解，總結歸納的，教師引發讓學生自己在思維中創建實驗條件，通過之前的實驗現象讓學生自己來想想當我們把玻璃罩內的空氣全部抽空的情景，并實驗條件達到理想條件，絕對真空條件，猜想是否我們就聽不到玻璃罩里面的手機鈴聲的聲音了。這個問題研究的過程球鍛煉了學生的想象力和創造力。對于學生今后的學習以及科學研究來說是有很大幫助的。在面對類似的難題時，學生就會應用他們的想象力和創造力以及適當的探究方法進行研究。

3.利用理想實驗可以培養學生的自主學習自助思考能力

在學習牛頓第一定律時，由于我們日常生活中的一些情況給學生造成了很多的假象以至于學生們對于亞里士多德的結論是贊同的，當老師提出了不同的結論時就會引發學生對這兩個不同結論的思考和分析，這需要學生自主思考和分析，使自己自覺主動地參與到學習探究過程，這樣就可以培養學生的主動思考，主動學習的能力。

由此可見，理想實驗不僅是物理學中的重要學習內容，也是重要的科學學習方法。在物理學的發展中表現出了不可代替的優越性，深入了解理想實驗并在物理教學中運用它，對開發學生智慧，培養學生想象力和創造力起到絕對性的作用。

參考文獻：

[1]陳明勝 理想實驗及其在物理學發展中的巨大作用[J]黃岡師范教育學院

[2]沈曉玲 中專物理教學，2001，（3）

（作者單位：新疆阿克蘇市第七中學 843000）endprint