淺談高中物理實驗對高中物理學習的重要性及意義

摘要：本文主要討論高中物理實驗在高中物理知識學習過程中的重要性和必要性，通過討論和研究高中物理課程中的經(jīng)典實驗項目和實驗方法，從而更加直觀深入的了解由實驗結果總結出來的物理理論知識，進而加深對高中物理學的應用和理解，提高高中物理知識的學習能力，完善解題思路，強化物理實驗的操作能力，提升研究物理學的興趣，并為以后學好物理打下堅實的基礎。

關鍵詞：高中物理 實驗 重要性 意義

一、物理實驗的定義及物理實驗的方法

實驗是自然科學理論研究的一種重要實踐方法。是根據(jù)自然科學的研究目的及意義為根本對象，在一定的知識框架和范疇內，盡可能地排除外源因素的作用和影響，使用專用或者是專業(yè)的設備器材和專業(yè)技能知識，利用數(shù)學模型或者是人工行為對實驗對象進行充分模擬或者多次重復再現(xiàn)過程和現(xiàn)象，從而達到對假設結論進行驗證的目的，得出正確的相關結論，進而總結理論和規(guī)律，這一實踐行為過程被稱為實驗。所以我們可以認為物理學中的物理實驗，就是利用物理學的專業(yè)設備和相關操作知識，對物理學知識范疇內的假設理論和猜想進行反復實踐論證的過程。物理學的實驗過程，首先無論是通過物理數(shù)學建模進行實驗模擬，還是利用物理學專有的設備對物理學發(fā)生的現(xiàn)象進行多次人工重復現(xiàn)象復原，對于物理學中的實驗來說，確定實驗目的及意義是開展實驗過程中最重要的環(huán)節(jié)，也是必不可少的環(huán)節(jié)之一；其次是圍繞將要討論研究的實驗假設或者是將要驗證的理論假設，進行物理數(shù)學建模或者是選取相應的實驗器材對其進行科學和系統(tǒng)的研究討論，在這一過程中要注重強調物理數(shù)學建模的標準性和規(guī)范性，實驗器材選擇的規(guī)范性和合理性，盡量選取受到干擾較少的物理數(shù)學模型和受外源因素影響較少的物理實驗器材；再次是通過合理化標準化的數(shù)學建模來反復模擬發(fā)生的物理現(xiàn)象，或者是通過物理專業(yè)性的實驗器材來展示還原在特定的情況下發(fā)生的相關現(xiàn)象，并對模擬數(shù)據(jù)進行糾偏處理，對實驗結果進行歸納總結，得出相應的物理學知結論；最后是將實驗得出的數(shù)據(jù)結論和實驗目的相對照，討論并確定實驗結果能否證明我們假定的結果成立。言簡意賅的講，物理實驗過程必須要有，實驗根本目的，實驗可行性過程，實驗數(shù)據(jù)的歸納總結，和實驗結論是否成立四大過程則是實驗的重要組成部分。只有這樣的物理實驗所得出的結論才是真實有效的結論。

二、物理實驗對物理學的重要性及意義

在整體的物理理論體系中，物理學理論大致分為三大塊內容，即經(jīng)典物理學理論、相對論和量子物理理論，縱觀高中物理所學習所涉及的內容可以看出，高中物理課程所學的大部分內容屬于經(jīng)典物理學的范疇，讀牛頓的著作《自然哲學的數(shù)學原理》可以了解到，針對經(jīng)典物理學范疇的理論知識和內容基本上都是根據(jù)反復的合理化的物理實驗基礎上總結出的基本理論，也就是說經(jīng)典物理學的基本理論源自于實驗，所以說，想要學習好高中物理學的理論知識，必須掌握經(jīng)典物理學的基礎性實驗，只有這樣才能充分理解物理理論基礎知識，了解實驗的合理化標準流程，進而增強物理理論研究的根本能力，構建合理化的實驗過程，客觀公正的推斷和總結物理理論知識，從而增強對物理學研究的興趣和根本能力。

三、高中物理學中的經(jīng)典實驗

在高中物理學中，較為經(jīng)典的物理實驗可以說有很多，為了進一步了解物理實驗的知識和過程，我們列舉一個高中物理學中的經(jīng)典實驗過程，并加以深入研究，從而加深對物理學實驗的理解。例：卡文迪許扭秤試驗。學過高中物理的人們都知道，卡文迪許扭秤實驗是用來測定萬有引力的。萬有引力定律：萬有引力定律（law of universal gravitation）物體間相互作用的一條定律，任何物體之間都有相互吸引力，這個力的大小與各個物體的質量成正比例，而與它們之間的距離的平方成反比[1]。然而，如果我們想找到質量、距離和萬有引力之間的關系，我們就必須進行物理實驗，從而確定萬有引力定律中各個變量之間的關系。作為經(jīng)典物理實驗，一是卡文迪許扭秤試驗的實驗目的就是要解決萬有引力定律之間各個自變量的相互關系，實驗目的明確；二是容易觀察的顯著變化量由不易觀察的微小變化量轉化而來，這是卡文迪許扭秤試驗的基本思路，微小的變化量再根據(jù)微小量與顯著變化量的關系算出，從而使得變量容易記錄和測定，使得數(shù)據(jù)統(tǒng)計和糾偏簡便化，更易于得出正確結論。在實驗過程中，卡文迪許通過鏡子把細光束在一個很遠的地方反射出來，緊接著把細光束所在點標記出來。用兩個同質量鉛球同時分別吸引扭秤上的兩個鉛球。雖然扭秤在萬有引力的作用下微微偏轉，但是細光束所反射的遠點卻發(fā)生了很大的變化。此實驗的巧妙之處在于將微弱的力的作用進行了放大。三是對實驗數(shù)據(jù)進行相關的總結歸納，最終計算出了萬有引力公式中的常數(shù)G?？ㄎ牡显S實驗的經(jīng)典就在于：實驗目的明確，實驗過程合理化，選取實驗器材得當，對實驗結果歸納總結合理。

四、結語

在物理學知識體系的大廈中，大部分的理論知識和結論都是由物理學的反復模擬和實驗得出來的，可以說如果沒有物理學的實驗，今天的物理學知識體系也不會這么豐腴，物理學的發(fā)展和應用離不開物理實驗，物理實驗是物理知識體系發(fā)展壯大的主要推動力之一，物理實驗對物理學知識的驗證與拓展尤為重要，對物理學的研究與發(fā)展有著重要的意義。

參考文獻：

[1]艾薩克·牛頓.自然哲學的數(shù)學原理[M].重慶出版社，2015.

（作者簡介：張馨元，作者單位：山東省昌樂二中，高中學歷，研究方向：物理方向。）