改变物理的50个经典实验论文

改变物理的50个经典实验论文

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            物理和数学，化学等学科一样作为我们学生时代的必学学科之一，相信很多读者都受过它的摧残。相信难度最大的应该要算高中阶段（假设大学时期选的专业与物理学无关）的力学和电磁学相关的物理题目，什么受力分析呀，什么惯性呀，牛顿三大定律呀，这些概念至今回想起来估计都有点头疼。虽然物理学让很多人头疼，但是物理学作为一门学科对于我们生活的这个世界而言是有非常重要的地位的。上至天文下到我们的日常生活，物理都是无处不在的。

        问题来了，物理作为一门理科性质的学科，相关的理论概念成体系的提出是其一大特点，但是想要验证这些理论，除了运用运用其他已经证明的定理来进行证明之外就是实验。不过我们在中学阶段所学习的这些物理学的基础理论究竟是如何得来的，物理学界的先辈究竟是如何通过其设计的相关实验来验证这些基础理论的，可能真正感兴趣花时间去了解的没有几人。

            不过不要紧，由未读策划出品，北京联合出版社出版，英国科学家和作家身份的亚当·哈特-戴维斯在这本名为《薛定谔的猫：改变物理学的50个实验》里面对物理学上经典的50个实验进行了阐述。本书作为《巴普洛夫的狗：改变心理学的50个实验》的姊妹篇，其写作排版模式保持了相同的风格。如果看过介绍心理学的那本书相信对于本书的套路模式也或多或少有一个了解了。

        本书中安排的这些实验是按照时间先后顺序排布的，选取的实验既有教科书上最基础理论的小实验，也有涉及宇宙前沿知识的大实验。不管是初入物理学殿堂的读者还是对物理学由深度兴趣的发烧者都能在本书中找到自己感兴趣的内容。

          对于绝大部分读者而言，物理学中已经存在并被提出来的实验有些原来看起来是非常简单的，但是这个设计和提出的过程是值得我们每一位读者去认真思考的。如在早起实验部分中提到的恩培多克勒的关于验证空气是否是一种物质的时候，在当时还没有得到统一意见的时候，他通过一个“淹没的水钟”的实验成功解决了这个困惑已久的争论。作者在这里并没有采用实验报告的形式将这个实验详细的列出，仅仅给出了一个示意图（这和《巴普洛夫的狗：改变心理学的50个实验》的写作方式有点不同），这样即达到了简洁的目的又避免了枯燥。有助于提高我们的阅读兴趣。

         本书作为一本物理学的入门科普书籍，作为一本亲子读物是再合适不过了，从前面的为人熟知的一些生活常识的小实验到后面显得比较高大上的近现代前沿实验，这些都能够极大地培养起初入门者的兴趣。如果能够在中学接触物理学之前就先看看本书的话，相信现在可能有更多的人对物理学这门学科感兴趣，而不是谈之色变。

写一篇针对生活中的一个物理现象进行实验讨论（500字） 物理小论文

竹篮打水并不空
——例说水分子张力
常言道“竹篮打水一场空”，其实细心的你一定会发现，竹篮打水并不空：在竹篮底部和四周的空隙处，张满了无数的水膜。这是什么原因呢？还得从分子间的作用力说起。
我们知道，所有物质都是由分子组成的，组成物质的分子不仅在永不停息地做着无规则的运动，而且分子与分子之间既有着相互作用的引力又有着相互作用的斥力。正常情况下，分子间的引力等于斥力，若设这时分子间的距离d为平衡距离，那么当分子间的距离稍大于平衡距离时，分子间的作用力表现为引力（若大于分子直径10倍，分子间就几乎没有作用力了）；当分子间的距离小于平衡距离时，分子间的作用力表现为斥引力。当竹篮浸在水中时，由于竹篾分子对水分子有引力作用，使得提起竹篮时篾隙间的水分子距离变大，分子间的作用力表现为引力，就形成了无数的水膜。
其实任何水面上都有着一层水膜。这是因为水面一部分运动较快的分子不断跑到空气中去（即水蒸发），使水分子间的距离变大，分子间的引力也就明显大于斥力，从而形成了所谓的张力，使得水面好像有一层薄而又有弹性的“表皮”。这也是许多轻小昆虫能在水面上行走自如的原因之一。要说这里的表面张力还真还不小呢，足可以使一些轻质塑料淘米篮漂浮在水面不下沉。
但如果水膜一部分受到破坏，其他部分在引力的作用下就会发生运动。例如，用剖开去芯的木质铅笔制成一个小船，在船后打钻成的小孔里嵌插蜡油，将小船放到水面上，船就前进了。这是因为与水接触的蜡油，破坏了水表面的张力，使这部分水面的张力突然减小，于是船就向着张力较大的方向移动，另外由于扩散，蜡油分子按一定的速度射向水，因为力的作用是相互的，也产生了推动船前进力。
你看，世界多奇妙，竹篮打水也不空，真是留心处处皆物理，让我们一起来用科学的眼光欣赏这美妙的世界吧！

大学物理实验论文

关于大学物理实验教学实践与思考摘要：实验在物理教学中有着不可替代的重要地位。通过实验提高学习物理的兴趣，培养实践能力、分析能力，形成严谨的、实事求是的世界观，同时还培养学生的实验观察和操作能力，全面提高物理教育教学质量。关键词：物理；实验；教学 实验在物理教学中有着不可替代的重要地位，通过实验提高学习物理的兴趣，培养实践能力、分析能力，形成严谨的、实事求是的世界观。如何进行物理实验教学是教师们研究的问题，下面谈此观点仅供参考。
1.提高教师自身素质是上好实验课的前提
教学中要真正运用好物理实验，提高教学质量，发挥独特的作用，需要提高教师自身素质是上好实验课的前提：①教师要有物理学理论和实验知识；有教育学、心理学和教学法的知识；亲手实践；②具备良好的实验能力和实验技能，通过不断学习实验教学能力和知识水平提高；③有钻研和创新精神；对疑难实验进行专题学习和研究、改进方法，接受新的教育理论和思想，指导教学实践；④积极参加针对物理实验中对实验的设计，测量操作技巧、改进方法及排除故障的创造性能力，实验考核的命题能力等培训及各级物理实验研讨会，提高自身素质。
2.利用实验史和事例，激发氛围
实验教学中：①对物理史上著名实验介绍。如：《科学之旅》中介绍了“伽利略对摆动的探究”从而发现“摆的等时性原理”，并根据这个原理制作“机械摆钟”。点评：展示科学发现、技术发明的过程；展示科学家创造思维和创新精神，同时对学生进行科学精神和创新意识的培养。②介绍典型物理实验事例，培养创新意识和欲望。如：教学凝固后，介绍“姆潘巴”现象及其发现过程，同时介绍中央电视台《走近科学》栏目的片段：上海某中学三位学生在物理老师的指导下，经历几个月、做了上百次实验，获得上万个数据，最后论证“姆潘巴”现象不存在。向学生介绍此事例：A要求学生向坦桑尼亚中学生姆潘巴和上海的几位中学生学习，学习他们敢于质疑、有实验探究的精神；B用榜样的示范作用来激励学生的创新意识和创新精神，从而激发创新氛围。
3.实验教学中需强调的注意事项
动手实验是学生参与实践的具体过程，师在实验前强调实验室规则和要求：(1)实验前必须完成预习内容；(2)按分好的组坐好，不得乱动器材；(3)实验时不能大声喧哗；(4)实验完后将器材摆放整齐，经检查后可离开；(5)不能将器材带出实验室，如有损坏及时说明：另外带危险性或损坏性的实验，要先检查，避免损坏和意外。如：①在用电流表测量电路时，开关应断开，电流表应与被测部分串联，注意电流必须从电流表的正极流入负极流出，被测电流不超过电流表的量程，不能将电流表不经过用电器而直接接在电源的两端。在此检查后闭合开关进行实验：②在“做”观察水的沸腾实验时，注意酒精灯的正确使用。即：不允许用酒精灯去引燃另一盏酒精灯，使用完后不能用嘴去吹灭酒精灯，应用灯帽盖灭，操作过程如果不当，洒出的酒精燃烧，用湿抺布盖灭。
4.提倡动手实验，掌握其方法
学生动手实验的作用：①学生动手实验有利于调动学习兴趣和积极性。据统计：喜欢物理的占84％，不喜欢占3％。②学生对学习内容的巩固程度与学习的方式关系很大。据统计：通过听讲授，能记住25％；能看到实物或现象能记住40％；双方都做到能记住65％；看到实物或现象自己又描述过，能记往83％；既动手边做边描述能记住97％。所以在物理实验教学中让学生动手实验，在实验的基础上讨论、分析，归纳概念和规律，有利于学生理解和掌握知识。③教育家陶行知提倡手脑并用的学习方式，教学中提倡动手实验，正是遵循陶行知先生的教育理论去实践的，培养实验能力。
④动手实验是学习研究过程，在直接参与动手实验过程中，逐渐认识到实验是获得物理事实的根据；是检验假设真理性的标准；逐步领会科学家是如何通过物理实验获得物理事实，得出概念和规律的。点评：通过长期动手实验的训练，能掌握学习和研究的基本方法。
5.实验教学有利于培养观察能力，提高分析能力
观察是人们对客观事物、现象感知过程中的一种最直接的方法。物理课本中的每个概念和规律一般由观察、实验、分析、归纳概念、规律应用、实际问题等构成，为了提高观察能力，在引导观察实验现象时应注意：①从什么地方观察，发生什么现象？现象发生变化过程的条件是什么？②观察同时思考、分析、比较、归纳此现象有什么特征？说明什么问题？③如何判断推理，概括有关性质和规律？逐步形成边观察边思考的习惯、掌握观察方法和提高观察能力。如：观察水被加热至沸腾时，提出问题让学生边实验、边思考：A、开始加热的烧杯底和内壁是否有小气泡？怎样产生的？B、初始阶段如水温度有什么变化？为什么？小气泡在上升至水面过程中其体积有什么变化？C、当水中有大量气泡产生，并迅速上升过程中，体积不断增大，到水面破裂时，温度是否变化？瓶口出现的“白气”是什么？D、如果沸腾时间较长，还会看到水位比加热前有些下降为什么？这将膨胀、热传递、气化、液化等知识有机地联系起来，从而提高观察和思维分析能力。
6.把“测量、验证”型实验变为探究性实验
目前中考实验设计题需要学生具有探究性实验能力的有力体现，这就要求学生具备多种机智或具备发散思维、换元思维、转向思维和创优思维等思维能力。这些能力都靠平时培养。如：教学“恒定电流”后，根据学生以学知识，将“伏安法测电阻”实验改为：有5种不同测量电阻实验的分套器材，请根据各套器材设计不同的实验并比较哪种方法测得电阻值较准确，分析其原因。器材：共用器材为待测电阻R(10Ω，0.5A)，电源，电键，滑动变阻器，导线若干。测量方法；①伏特表、安培表各1 个，共用器材；②伏特表2 个，电阻箱1 个，共用器材；③安培表2 个，电阻箱1 个，共用器材；④伏特表1 个
，电阻箱1 个，共用器材；⑤安培表1 个，电阻箱1 个，共用器材。评析：改进后的实验称为物理教学中的实验探究，此方法的特点是：培养学生创造思维的多向选择性，使学生积极主动地探究知识。
7.借助多媒体将实验达到效果
造成学习物理知识困难的原因是学生缺乏物理实验和分析、概括规律的能力。如：教学《惯性》时，借助多媒体运用抽拉活动片模拟演示小车遇到障碍物阻力而停止运动，而小车上的木块没有受到障碍物的阻力，由于惯性保持原来的运动状态仍向前运动，而因木块底部与小车面的摩擦，使木块底部受到摩擦力作用不能继续向前运动，只好倒向前方，利用多媒体图像再用“慢镜头”展示在学生面前，同时对小车、木块及两者之间的关系进行逐个分析，由于图像清晰，模拟逼真，讲解和观察、理解，能收到良好的效果。
8.开展课外动手实验，发展创造力
教师在物理实验教学中开设课外实验，以开阔视野，拓展知识面，发展动手实验的创造力。如：①组织物理课外兴趣活动小组，指导动手搞小制作。如：制作橡皮测力计、潜望镜、土电话等；②组织用物理知识解决实际问题，培养分析、解决实际问题的能力，如：开展实地测量、电路安装等社会实践活动；③开展科技活动，如：举办物理晚会、撰写物理论文等。在这些活动中，教师悉心辅导，帮助克服困难，让学生有表现的机会，互帮互学，逐步培养有趣的爱好和创造能力及团结协作精神，从中领略到成功的喜悦，同时能发展创造力。
总之，实验教学过程中，不断地激发学习兴趣，培养实验观察能力和操作能力，充分能挖掘各种智力因素，全面提高教育教学质量。
参考文献
[1] 林立，新课标和初中物理教材中学物理,2008.
[2] 浦荣.开发型物理实验的研究和探索 2009.10.30
[3]探究式教学在物理实验中的应用[J].中学物理,2007.
[4]袁冬媛.大学物理实验教程[M].长沙:中南大学出版社，2002.

中学物理十大经典实验与初中力学实验

“初中物理是一门很强调理论结合实验的学科，虽然课本上的定律、概念很多，但是只有与实验相结合，理解和运用这些书面知识才能得心应手。如何才能学好物理呢?我在这里整理了相关资料，快来学习学习吧!

中学物理十大经典实验

1、托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉实验

在20世纪初的一段时间中，人们逐渐发现了微观客体(光子、电子、质子、中子等)既有波动性，又有粒子性，即所谓的“波粒二象性”。“波动”和“粒子”都是经典物理学中从宏观世界里获得的概念，与我们的直观经验较为相符。然而，微观客体的行为与人们的日常经验毕竟相差很远。如何按照现代量子物理学的观点去准确认识、理解微观世界本身的规律，电子双缝干涉实验为一典型实例。

杨氏的双缝干涉实验是经典的波动光学实验，玻尔和爱因斯坦试图以电子束代替光束来做双缝干涉实验，以此来讨论量子物理学中的基本原理。可是，由于技术的原因，当时它只是一个思想实验。直到1961年，约恩·孙制作出长为50mm、宽为0.3mm、缝间距为1mm的双缝，并把一束电子加速到50keV，然后让它们通过双缝。当电子撞击荧光屏时显示了可见的图样，并可用照相机记录图样结果。电子双缝干涉实验的图样与光的双缝干涉实验结果的类似性给人们留下了深刻的印象，这是电子具有波动性的一个实证。更有甚者，实验中即使电子是一个个地发射，仍有相同的干涉图样。但是，当我们试图决定电子究竟是通过哪个缝的，不论用何手段，图样都立即消失，这实际告诉我们，在观察粒子波动性的过程中，任何试图研究粒子的努力都将破坏波动的特性，我们无法同时观察两个方面。要设计出一种仪器，它既能判断电子通过哪个缝，又不干扰图样的出现是绝对做不到的。这是微观世界的规律，并非实验手段的不足。

2、伽利略的自由落体实验

伽利略(1564—1642)是近代自然科学的奠基者，是科学史上第一位现代意义上的科学家。他首先为自然科学创立了两个研究法则：观察实验和量化方法，创立了实验和数学相结合、真实实验和理想实验相结合的方法，从而创造了和以往不同的近代科学研究方法，使近代物理学从此走上了以实验精确观测为基础的道路。爱因斯坦高度评价道：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一”。

16世纪以前，希腊最著名的思想家和哲学家亚里斯多德是第一个研究物理现象的科学巨人，他的《物理学》一书是世界上最早的物理学专著。但是亚里斯多德在研究物理学时并不依靠实验，而是从原始的直接经验出发，用哲学思辨代替科学实验。亚里斯多德认为每一个物体都有回到自然位置的特性，物体回到自然位置的运动就是自然运动。这种运动取决于物体的本性，不需要外部的作用。自由落体是典型的自然运动，物体越重，回到自然位置的倾向越大，因而在自由落体运动中，物体越重，下落越快;物体越轻，下落越慢。

伽利略当时在比萨大学任职，他大胆地向亚里斯多德的观点挑战。伽利略设想了一个理想实验：让一重物体和一轻物体束缚在一起同时下落。按照亚里斯多德的观点，这一理想实验将会得到两个结论。首先，由于这一联结，重物受到轻物的牵连与阻碍，下落速度将会减慢，下落时间将会延长;其次，也由于这一联结，联结体的重量之和大于原重物体;因而下落时间会更短。显然这是两个截然相反的结论。

伽利略利用理想实验和科学推理，巧妙地揭示了亚里斯多德运动理论的内在矛盾，打开了亚里斯多德运动理论的缺口，导致了物理学的真正诞生。

人们传说伽利略从比萨斜塔上同时扔下一轻一重的物体，让大家看到两个物体同时落地，从而向世人展示了他尊重科学，不畏权威的可贵精神。

3、罗伯特·密立根的油滴试验

很早以前，科学家就在研究电。人们知道这种无形的物质可以从天上的闪电中得到，也可以通过摩擦头发得到。1897年，英国物理学家托马斯已经得知如何获取负电荷电流。1909年美国科学家罗伯特·密立根(1868—1953)开始测量电流的电荷。

他用一个香水瓶的喷头向一个透明的小盒子里喷油滴。小盒子的顶部和底部分别放有一个通正电的电极和一个通负电的电极。当小油滴通过空气时，就带了一些静电，它们下落的速度可以通过改变电极的电压来控制。当去掉电场时，测量油滴在重力作用下的速度可以得出油滴半径;加上电场后，可测出油滴在重力和电场力共同作用下的速度，并由此测出油滴得到或失去电荷后的速度变化。这样，他可以一次连续几个小时测量油滴的速度变化，即使工作因故被打断，被电场平衡住的油滴经过一个多小时也不会跑多远。

经过反复试验，密立根得出结论：电荷的值是某个固定的常量，最小单位就是单个电子的带电量。他认为电子本身既不是一个假想的也不是不确定的，而是一个“我们这一代人第一次看到的事实”。他在诺贝尔奖获奖演讲中强调了他的工作的两条基本结论，即“电子电荷总是元电荷的确定的整数倍而不是分数倍”和“这一实验的观察者几乎可以认为是看到了电子”。

“科学是用理论和实验这两只脚前进的”，密立根在他的获奖演说中讲道，“有时这只脚先迈出一步，有时是另一只脚先迈出一步，但是前进要靠两只脚：先建立理论然后做实验，或者是先在实验中得出了新的关系，然后再迈出理论这只脚并推动实验前进，如此不断交替进行”。他用非常形象的比喻说明了理论和实验在科学发展中的作用。作为一名实验物理学家，他不但重视实验，也极为重视理论的指导作用。

4、牛顿的棱镜分解太阳光

对光学问题的研究是牛顿(1642—1727)工作的重要部分之一，亦是他最后未完成的课题。牛顿1665年毕业于剑桥大学的三一学院，当时大家都认为白光是一种纯的没有其他颜色的光;而有色光是一种不知何故发生变化的光(亚里斯多德的理论)。1665—1667年间，年轻的牛顿独自做了一系列实验来研究各种光现象。他把一块三棱镜放在阳光下，透过三棱镜，光在墙上被分解为不同颜色，后来我们将其称作光谱。在他的手里首次使三棱镜变成了光谱仪，真正揭示了颜色起源的本质。1672年2月，牛顿怀着揭露大自然奥秘的兴奋和喜悦，在第一篇正式的科学论文《白光的结构》中，阐述了他的颜色起源学说，“颜色不像一般所认为的那样是从自然物体的折射或反射中所导出的光的性能，而是一种原始的、天生的性质”。“通常的白光确实是每一种不同颜色的光线的混合，光谱的伸长是由于玻璃对这些不同的光线折射本领不同”。

牛顿《光学》著作于1704年问世，其中第一节专门描述了关于颜色起源的棱镜分光实验和讨论，肯定了白光由七种颜色组成。他还给这七种颜色进行了命名，直到现在，全世界的人都在使用牛顿命名的颜色。牛顿指出，“光带被染成这样的彩条：紫色、蓝色、青色、绿色、黄色、橙色、红色，还有所有的中间颜色，连续变化，顺序连接”。正是这些红、橙、黄、绿、青、蓝、紫基础色不同的色谱才形成了表面上颜色单一的白色光，如果你深入地看看，会发现白光是非常美丽的。

这一实验后人可以不断地重复进行，并得到与牛顿相同的实验结果。自此以后七种颜色的理论就被人们普遍接受了。通过这一实验，牛顿为光的色散理论奠定了基础，并使人们对颜色的解释摆脱了主观视觉印象，从而走上了与客观量度相联系的科学轨道。同时，这一实验开创了光谱学研究，不久，光谱分析就成为光学和物质结构研究的主要手段。

5、托马斯·杨的光干涉试验

牛顿在其《光学》的论著中认为光是由微粒组成的，而不是一种波。因此在其后的近百年间，人们对光学的认识几乎停滞不前，没有取得什么实质性的进展。1800年英国物理学家托马斯·杨(1773—1829)向这个观点提出了挑战，光学研究也获得了飞跃性的发展。

杨在“关于声和光的实验与研究提纲”的论文中指出，光的微粒说存在着两个缺点：一是既然发射出光微粒的力量是多种多样的，那么，为什么又认为所有发光体发出的光都具有同样的速度?二是透明物体表面产生部分反射时，为什么同一类光线有的被反射，有的却透过去了呢?杨认为，如果把光看成类似于声音那样的波动，上述两个缺点就会避免。

为了证明光是波动的，杨在论文中把“干涉”一词引入光学领域，提出光的“干涉原理”，即“同一光源的部分光线当从不同的渠道，恰好由同一个方向或者大致相同的方向进人眼睛时，光程差是固定长度的整数倍时最亮，相干涉的两个部分处于均衡状态时最暗，这个长度因颜色而异”。杨氏对此进行了实验，他在百叶窗上开了一个小洞，然后用厚纸片盖住，再在纸片上戳一个很小的洞。让光线透过，并用一面镜子反射透过的光线。然后他用一个厚约1/30英寸的纸片把这束光从中间分成两束，结果看到了相交的光线和阴影。这说明两束光线可以像波一样相互干涉。这就是著名的“杨氏干涉实验”。

杨氏实验是物理学史上一个非常著名的实验，杨氏以一种非常巧妙的方法获得了两束相干光，观察到了干涉条纹。他第一次以明确的形式提出了光波叠加的原理，并以光的波动性解释了干涉现象。随着光学的发展，人们至今仍能从中提取出很多重要概念和新的认识。无论是经典光学还是近代光学，杨氏实验的意义都是十分重大的。爱因斯坦(1879—1955)指出：光的波动说的成功，在牛顿物理学体系上打开了第一道缺口，揭开了现今所谓的场物理学的第一章。这个试验也为一个世纪后量子学说的创立起到了至关重要的作用。

6、卡文迪许扭矩实验

牛顿的万有引力理论指出：两个物体之间的吸引力与它们质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比。但是万有引力到底多大?

18世纪末，英国科学家亨利·卡文迪什(1731—1810)决定要找到一个计算方法。他把两头带有金属球的6英尺长的木棒用金属线悬吊起来。再用两个350磅重的皮球分别放在两个悬挂着的金属球足够近的地方，以吸引金属球转动，从而使金属线扭动，然后用自制的仪器测量出微小的转动。

测量结果惊人的准确，他测出了万有引力的引力常数G。牛顿万有引力常数G的精确测量不仅对物理学有重要意义，同时也对天体力学、天文观测学，以及地球物理学具有重要的实际意义。人们在卡文迪什实验的基础上可以准确地计算地球的密度和质量。

7、埃拉托色尼测量地球圆周

埃拉托色尼(约公元前276一约前194)公元前276年生于北非城市塞里尼(今利比亚的沙哈特)。他兴趣广泛，博学多才，是古代仅次于亚里斯多德的百科全书式的学者。只是因为他的著作全部失传，今天才对他不太了解。

埃拉托色尼的科学工作极为广泛，最为著名的成就是测定地球的大小，其方法完全是几何学的。假定地球是一个球体，那么同一个时间在地球上不同的地方，太阳线与地平面的夹角是不一样的。只要测出这个夹角的差以及两地之间的距离，地球周长就可以计算出来。他听说在埃及的塞恩即今天的阿斯旺，夏至这天中午的阳光悬在头顶，物体没有影子，光线可以直射到井底，表明这时的太阳正好垂直塞恩的地面，埃拉托色尼意识到这可以帮助他测量地球的圆周。他测出了塞恩到亚历山大城的距离，又测出夏至正中午时亚历山大城垂直杆的杆长和影长，发现太阳光线有稍稍偏离，与垂直方向大约成7°角。剩下的就是几何问题了。假设地球是球状，那么它的圆周应是360°。如果两座城市成7°角(7/360的圆周)，就是当时5000个希腊运动场的距离，因此地球圆周应该是25万个希腊运动场，约合4万千米。今天我们知道埃拉托色尼的测量误差仅仅在5%以内，即与实际只差100多千米。

8、伽利略的加速度试验

伽利略利用理想实验和科学推理巧妙地否定了亚里斯多德的自由落体运动理论。那么正确的自由落体运动规律应是怎样的呢?由于当时测量条件的限制，伽利略无法用直接测量运动速度的方法来寻找自由落体的运动规律。因此他设想用斜面来“冲淡”重力，“放慢”运动，而且把速度的测量转化为对路程和时间的测量，并把自由落体运动看成为倾角为90°的斜面运动的特例。在这一思想的指导下，他做了一个6米多长，3米多宽的光滑直木板槽，再把这个木板槽倾斜固定，让铜球从木槽顶端沿斜面滚下，然后测量铜球每次滚下的时间和距离的关系，并研究它们之间的数学关系。亚里斯多德曾预言滚动球的速度是均匀不变的：铜球滚动两倍的时间就走出两倍的路程。伽利略却证明铜球滚动的路程和时间的平方成比例：两倍的时间里，铜球滚动4倍的距离。他把实验过程和结果详细记载在1638年发表的著名的科学著作《关于两门新科学的对话》中。

伽利略在实验的基础上，经过数学的计算和推理，得出假设;然后再用实验加以检验，由此得出正确的自由落体运动规律。这种研究方法后来成了近代自然科学研究的基本程序和方法。

伽利略的斜面加速度实验还是把真实实验和理想实验相结合的典范。伽利略在斜面实验中发现，只要把摩擦减小到可以忽略的程度，小球从一斜面滚下之后，可以滚上另一斜面，而与斜面的倾角无关。也就是说，无论第二个斜面伸展多远，小球总能达到和出发点相同的高度。如果第二斜面水平放置，而且无限延长，则小球会一直运动下去。这实际上是我们现在所说的惯性运动。因此，力不再是亚里斯多德所说的维持运动的原因，而是改变运动状态(加速或减速)的原因。

把真实实验和理想实验相结合，把经验和理性(包括数学论证)相结合的方法，是伽利略对近代科学的重大贡献。实验不是也不可能是自然观象的完全再现，而是在人类理性指导下的对自然现象的一种简化和纯化，因而实验必须有理性的参与和指导。伽利略既重视实验，又重视理性思维，强调科学是用理性思维把自然过程加以纯化、简化，从而找出其数学关系。因此，是伽利略开创了近代自然科学中经验和理性相结合的传统。这一结合不仅对物理学，而且对整个近代自然科学都产生了深远的影响。正如爱因斯坦所说：“人的思维创造出一直在改变的宇宙图景，伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它。这就是伽利略的发现的重要意义”。

9、卢瑟福散射与原子的有核模型

卢瑟福(1871—1937)在1898年发现了a射线。1911年卢瑟福在曼彻斯特大学做放射能实验时，原子在人们的印象中就好像是“葡萄干布丁”，即大量正电荷聚集的糊状物质，中间包含着电子微粒，但是他和他的助手发现向金箔发射带正电的a射线微粒时有少量被弹回，这使他们非常吃惊。通过计算证明，只有假设正电球集中了原子的绝大部分质量，并且它的直径比原子直径小得多时，才能正确解释这个不可想象的实验结果。为此卢瑟福提出了原子的有核模型：原子并不是一团糊状物质，大部分物质集中在一个中心的小核上，称之为核子，电子在它周围环绕。

这是一个开创新时代的实验，是一个导致原子物理和原子核物理肇始的具有里程碑性质的重要实验。同时他推演出一套可供实验验证的卢瑟福散射理论。以散射为手段研究物质结构的方法，对近代物理有相当重要的影响。一旦我们在散射实验中观察到卢瑟福散射的特征，即所谓“卢瑟福影子”，则可预料到在研究的对象中可能存在着“点”状的亚结构。此外，卢瑟福散射也为材料分析提供了一种有力的手段。根据被靶物质大角散射回来的粒子能谱，可以研究物质材料表面的性质(如有无杂质及杂质的种类和分布等)，按此原理制成的“卢瑟福质谱仪”已得到广泛应用。

10、米歇尔·傅科钟摆试验

1851年，法国著名物理学家傅科(1819—1868)为验证地球自转，当众做了一个实验，用一根长达67m的钢丝吊着一个重28kg的摆锤《摆锤直径0.30m)，摆锤的头上带有钢笔，可观测记录它的摆动轨迹。傅科的演示说明地球是在围绕地轴旋转。在巴黎的纬度上，钟摆的轨迹是顺时针方向，30小时一周期;在南半球，钟摆应是逆时针转动;而在赤道上将不会转动;在南极，转动周期是24小时。

这一实验装置被后人称为傅科摆，也是人类第一次用来验证地球自转的实验装置。该装置可以显示由于地球自转而产生科里奥利力的作用效应，也就是傅科摆振动平面绕铅垂线发生偏转的现象，即傅科效应。实际上这等同于观察者观察到地球在摆下的自转。

初中力学经典实验

力学部分

实验一：天平测量

【实验器材】天平(托盘天平)。

【实验步骤】

1.把天平放在水平桌面上，取下两端的橡皮垫圈。

2.游码移到标尺最左端零刻度处(游码归零，游码的最左端与零刻度线对齐)。

3.调节两端的平衡螺母(若左盘较高，平衡螺母向左拧;右盘同理)，直至指针指在刻度盘中央，天平水平平衡。

4.左物右码，直至天平重新水平平衡。(加减砝码或移动游码)

5.读数时，被测物体质量=砝码质量+游码示数(m 物=m 砝+m 游)

【实验记录】此物体质量如图：62 g

实验二：弹簧测力计测力

【实验器材】细线、弹簧测力计、钩码、木块

【实验步骤】

测量前：

1.完成弹簧测力计的调零。(沿测量方向水平调零)

2.记录该弹簧测力计的测量范围是 0~5 N，最小分度值是 0.2 N。

测量时：拉力方向沿着弹簧伸长方向。

【实验结论】如图所示，弹簧测力计的示数 F=1.8 N。

实验三：验证阿基米德原理

【实验器材】弹簧测力计、金属块、量筒、水

【实验步骤】

1.把金属块挂在弹簧测力计下端，记下测力计的示数F1。

2.在量筒中倒入适量的水，记下液面示数 V1。

3.把金属块浸没在水中，记下测力计的示数 F2 和此时液面的示数 V2。

4.根据测力计的两次示数差计算出物体所受的浮力(F 浮=F1-F2)。

5.计算出物体排开液体的体积(V2-V1)，再通过 G水=ρ(V2-V1)g 计算出物体排开液体的重力。

6.比较浸在液体中的物体受到浮力大小与物体排开液体重力之间的关系。(物体所受浮力等于物体排开液体所受重力)

【实验结论】

液体受到的浮力大小等于物体排开液体所受重力的大小

实验四：测定物质的密度

(1)测定固体的密度

【实验器材】天平、量筒、水、烧杯、细线、石块等。

【实验步骤】

1.用天平测量出石块的质量为 48.0 g。

2.在量筒中倒入适量的水，测得水的体积为 20 ml。

3.将石块浸没在量筒内的水中，测得石块的体积为cm 3 。

【实验结论】

根据公式计算出石块的密度为 2400 kg/m 3 。

多次实验目的：多次测量取平均值，减小误差

(2)测定液体的密度

【实验步骤】

1.测出容器与液体的总质量(m总)。

2.将一部分液体倒入量筒中，读出体积 V。

3.测容器质量(m容)与剩余液体质量(m剩=m总-m容) 。

4.算出密度：ρ

实验五：物质质量&体积与那些因素有关

【实验器材】量筒、天平、水、体积不等的若干铜块和铁块。

【实验步骤】

1.用天平测出不同铜块和铁块的质量，用量筒测出不同铜块和铁块的体积。

2.要记录的物理量有质量，体积。

3.设计表格：

【实验结论】

1.同种物质，质量与体积成正比。

2.同种物质，质量和体积的比值相同。

3.不同物质，质量和体积的比值不同。

4.体积相同的不同物质，质量不同。

实验六：探究二力平衡的条件

【实验器材】弹簧测力计、一张硬纸板、细绳、剪刀等。

【实验步骤】

探究当物体处于静止时，两个力的关系;探究当物体处于匀速直线运动状态时，两个力的关系。

1.如图 a 所示，作用在同一物体上的两个力，在大小相等、方向相反的情况下，它们还必须在同一直线，这二力才能平衡。

2.如图 b、c 所示，两个力在大小相等、方向相反且在同一直线上的情况下，它们还必须在同一物体上，这二力才能平衡。

【实验结论】

二力平衡的条件： 1.大小相等(等大)2.方向相反(反向)3.同一直线(共线)4.同一物体(同体)

实验七：探究液体内部压强与哪些因素有关

【实验器材】U 形管压强计、大量筒、水、盐水等。

【实验步骤】

1.将金属盒放入水中一定深度，观察 U 形管液面高度差变大，这说明同种液体，深度越深，液体内部压强越大。

2.保持金属盒在水中的深度，改变金属盒的方向，观察 U 形管液面的高度差相同，这现象说明：同种液体，深度相同，液体内部向各个方向的压强都相等。

3.保持金属盒的深度不变，把水换成盐水，观察 U 形管液面高度差变化，可以探究液体内部的压强与液体密度(液体种类)的关系。

同一深度，液体密度越大，液体内部压强越大。

【注意】

在调节金属盒的朝向和深度时，眼睛要注意观察 U 形管压强计两边液面的高度差的变化情况。

在研究液体内部压强与液体密度的关系时，要保持金属盒在不同液体中的深度相同。

实验八：探究杠杆平衡的条件

【实验器材】带刻度的均匀杠杆、铁架台、弹簧测力计、钩码和细线等。

【实验步骤】

1.把杠杆的中点支在铁架台上，调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的是方便直接在杠杆上读出力臂值。(研究时必须让杠杆在水平位置平衡后，才能记录实验数据)

2.将钩码分别挂在杠杆的两侧，改变钩码的位置或个数使杠杆在水平位置保持平衡。

3.所需记录的数据是动力、动力臂、阻力、阻力臂。

4.把钩码挂在杠杆上，在支点的同侧用测力计竖直向上拉杠杆，重复实验记录数据，需多次改变杠杆所受作用力大小，方向和作用点。(多次实验，得出普遍物理规律)

【实验结论】

杠杆的平衡条件是：当杠杆平衡时，动力×动力臂=阻力×阻力臂，若动力和阻力在支点的异侧，则这两个力的方向相同;若动力和阻力在支点的同侧，则这两个力的方向相反。