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1、物理实验的作用第1页，共15页，编辑于2022年，星期一最美丽的十大物理实验最美丽的十大物理实验 1.用单电子作的杨氏双缝干涉实验（用单电子作的杨氏双缝干涉实验（1961）2.伽利略的落体实验（伽利略的落体实验（1600左右）左右）3.密立根油滴实验（密立根油滴实验（1909）4.牛顿用棱镜将日光分解为七色的实验（牛顿用棱镜将日光分解为七色的实验（16651666）5.杨氏用光作的干涉实验（杨氏用光作的干涉实验（1801）6.卡文迪许用扭秤测定万有引力常数的实验（卡文迪许用扭秤测定万有引力常数的实验（1798）7.埃拉托色尼测定地球周长的实验（约公元前埃拉托色尼测定地球周长的实验（约公元前30
2、0）8.伽利略的斜面实验（伽利略的斜面实验（1600左右）左右）9.卢瑟福用卢瑟福用 粒子散射发现原子核的实验（粒子散射发现原子核的实验（1911）10.佛科摆的实验（佛科摆的实验（1851）物理实验之美物理实验之美第2页，共15页，编辑于2022年，星期一第3页，共15页，编辑于2022年，星期一精美的推动人类文明与进步的物理学画册出版精美的推动人类文明与进步的物理学画册出版 第4页，共15页，编辑于2022年，星期一从物理学史看物理实验的重要性从物理学史看物理实验的重要性经典物理学的建立：经典物理学的建立：近代物理学的建立：近代物理学的建立：力学（伽利略）力学（伽利略）力学（伽利略）力学（
3、伽利略）电磁学（库仑、法拉第、麦克斯韦）电磁学（库仑、法拉第、麦克斯韦）电磁学（库仑、法拉第、麦克斯韦）电磁学（库仑、法拉第、麦克斯韦）光学（杨氏、菲涅耳）光学（杨氏、菲涅耳）光学（杨氏、菲涅耳）光学（杨氏、菲涅耳）三大发现（三大发现（三大发现（三大发现（X X光、放射性、电子）光、放射性、电子）光、放射性、电子）光、放射性、电子）从宏观到微观从宏观到微观从宏观到微观从宏观到微观 两朵乌云（黑体辐射、迈莫实验）两朵乌云（黑体辐射、迈莫实验）两朵乌云（黑体辐射、迈莫实验）两朵乌云（黑体辐射、迈莫实验）从经典到近代从经典到近代从经典到近代从经典到近代第5页，共15页，编辑于2022年，星期一物理学
4、家看物理实验的重要性物理学家看物理实验的重要性牛顿牛顿：“探求事物属性的准确方法是从实验中把他们推导出来。考察我的理论的方法就在于考虑我所提出的实验是否确实证明了这个理论；或者提出新的实验去验证这个理论。”叶企孙叶企孙叶企孙叶企孙：“对于象李政道这样优秀的学生，理论课可以免上，只参加考对于象李政道这样优秀的学生，理论课可以免上，只参加考试；但试；但实验不能免实验不能免，每个必做。，每个必做。”丁肇中丁肇中：“我是一个做实验的工程师。希望通过我的得奖，能提高中国人对实验的认识。没有实验就没有现代科学技术。”杨振宁杨振宁：“象我这样有了一点名气的人也有不好的影响。在国内有许多青年人都希望搞我这一行
5、（指搞理论），但是，象我这样的人，中国目前不是急需。要增加中国的社会生产力需要的是很多会动手的人。”第6页，共15页，编辑于2022年，星期一结结论论：物物理理学学是是一一门门实实验验科科学学。在在物物理理学学的的发发展展过过程程中中，实实验验是是决决定定性性的的因因素素。发发现现新新的的物物理理现现象象，寻寻找找物物理理规规律律，验验证证物物理理定定律律等等等等，都都只只能能依依靠靠实实验验。离离开开了了实实验验，物物理理理理论论就就会会成成为为“无无源源之之水水，无无本本之之木木”，不可能得到发展。，不可能得到发展。从诺贝尔奖看物理实验的重要性从诺贝尔奖看物理实验的重要性1901年以来的年
6、以来的100多年中，获诺贝尔奖的理论物理学家多年中，获诺贝尔奖的理论物理学家与实验物理学家的比为：与实验物理学家的比为：1：2.2其中，其中，1971年以来的年以来的30多年中，获诺贝尔奖的理论物理多年中，获诺贝尔奖的理论物理学家与实验物理学家的比为：学家与实验物理学家的比为：1：6.5第7页，共15页，编辑于2022年，星期一化学：光谱分析、放射性测量、激光分离同位素、量子化学化学：光谱分析、放射性测量、激光分离同位素、量子化学生物：各类显微镜（光学显微镜、电子显微镜、生物：各类显微镜（光学显微镜、电子显微镜、X光显微镜、光显微镜、原子力显微镜），原子力显微镜），DNA操纵、切割、重组以及双
7、螺旋操纵、切割、重组以及双螺旋 结构的分析结构的分析医学：诊断医学：诊断X光、光、CT、核磁共振、超声波、核磁共振、超声波 治疗治疗放射性、激光、微波、放射性、激光、微波、g g 刀刀结论结论：物理实验是物理学在其他学科中应用的桥梁物理实验是物理学在其他学科中应用的桥梁材料：物性测试、新材料的发现（如材料：物性测试、新材料的发现（如C60、高温超导材料等）、高温超导材料等）新材料制备方法的研究（如离子束注入、激光蒸发等）新材料制备方法的研究（如离子束注入、激光蒸发等）物理实验对物理学在其他学科中应用的意义物理实验对物理学在其他学科中应用的意义气象：观察气象：观察多普勒雷达多普勒雷达 物理气象学
8、物理气象学研究大气中的声、光、电、辐射、研究大气中的声、光、电、辐射、蒸发、凝结、云、雾等物理现象及其产生原因、蒸发、凝结、云、雾等物理现象及其产生原因、演变过程和规律演变过程和规律的学科。的学科。第8页，共15页，编辑于2022年，星期一确定大地的形状确定大地的形状 亚里士多德时期，亚里士多德时期，埃拉托色尼是一位埃拉托色尼是一位 杰出的数杰出的数学家、天文学家、运动学家、诗人、地理学学家、天文学家、运动学家、诗人、地理学家，排名第二的全能学者家，排名第二的全能学者他已经明确提出，他已经明确提出，大地是一个球体大地是一个球体 第9页，共15页，编辑于2022年，星期一地球是个球型的证据地球是
9、个球型的证据n人们如果来到海边就能看到地平线本身便是人们如果来到海边就能看到地平线本身便是个巨大的圆弧个巨大的圆弧 第10页，共15页，编辑于2022年，星期一n月食时地球的阴影显然是个圆形月食时地球的阴影显然是个圆形 北京时间北京时间2008年年2月月21日（元宵节）上午日（元宵节）上午9时时43分分-13时时09分天空发生了一次月全食，由于这次月球食分天空发生了一次月全食，由于这次月球食发生在中国的白天，因此中国公众无缘直接目睹这发生在中国的白天，因此中国公众无缘直接目睹这次天象。次天象。右上图右上图为乌拉圭首都蒙得维的亚出现的月为乌拉圭首都蒙得维的亚出现的月全食。全食。第11页，共15页
10、，编辑于2022年，星期一思考题思考题1：月全食时为什么月亮呈暗红？：月全食时为什么月亮呈暗红？第12页，共15页，编辑于2022年，星期一哈哈勃勃望望远远镜镜拍拍摄摄的的地地球球照照片片地球是个球形的直接证据地球是个球形的直接证据 天体物理学的观测结果天体物理学的观测结果第13页，共15页，编辑于2022年，星期一 问题问题2：当你躺在海滩上看到太阳落下而消失在平静的海：当你躺在海滩上看到太阳落下而消失在平静的海面时，如果紧接着站起来，会再一次看到太阳落下。假如能面时，如果紧接着站起来，会再一次看到太阳落下。假如能测出这两次太阳落下对应的时间间隔，你就可以估计出地球测出这两次太阳落下对应的时
11、间间隔，你就可以估计出地球的半径。的半径。那么，这样的简易观察是那么，这样的简易观察是如何能用来测量地球的？如何能用来测量地球的？第14页，共15页，编辑于2022年，星期一d 2+r2=(r+h)2，式中，式中d=HE,d 2=2rh+h2，h r,d 2=2rh /360 =t/24h,d =r tan，h,r 2h/tan2 设设 t=11.1s,=0.04625,h=1.70m,r 5.22 106m,在公认的地球（平均）半径（在公认的地球（平均）半径（6.37 106m）的）的20范围之内范围之内 Dennis Rawlins,Am.J.Phys.47(2),1979,126-128d第15页，共15页，编辑于2022年，星期一