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朴素的物理实验方法

来源:www.zsyqw.com发表时间:2018-01-02

朴素的物理实验方法

在物理学发展的漫长历程中,不论是在中国还是在外国,有不少人做过许多实验或观测,作过各种解释,也提出过种种理论,还制造出不少种仪器。古巴比伦人曾用“日晷”和水钟计时,发明了梁式天平;古希腊人阿里斯托芬有过用玻璃点火熔化石蜡的记述;欧几里德记载过用凹面镜聚焦太阳光的试验;阿里斯塔克第一次测定了太阳、地球、月亮之间的相对距离。

特别要提出的是公元前2,3世纪,阿基米德除了做杠杆、滑轮等实验以外,还做了浮力实验,建立了浮力定律。他在《浮体》一文中曾这样叙述:浸没在水中的物体减少的重量等于它所排开的水的重量,漂浮物体在本身的重量中排除了水的重量。这是一个从实验总结为理论的定量实验,即迄今为止还被普遍使用的“阿基米德原理”。

而后,希腊人埃拉托斯特尼第一次测出了地球的大小。他计算的地球两极的直径与现在的数据很相近。希帕克和托勒密等进行过大量的天文观测。罗马人克里奥梅德斯做过光的折射实验,他说,空容器底上的戒指正好被容器的边沿挡住了视线,当容器注满水时戒指就可见了。托勒密还系统地测量了光的入射角和反射角,将其结果列成一个表。阿拉伯人阿勒·哈增做过圆柱面镜、球面镜、锥面镜的反射和折射实验等。

我国古代也有许多关于物理实验和应用的记载。例如《墨经》上记有小孔成像,平面镜、凸面镜、凹面境反射成像的大小,像的正倒与位置的关系等实验。近年出土的湖北随县曾侯乙墓中的编钟、编磬,说明战国初期,我国的声学及乐器制造已有非常高的造诣。汉代开始就有许多关于杠杆、滑轮应用的记载,如记里程车、“被中香炉”(一种常平支架)、张衡的地动仪等。东汉时期利用平面镜组合,制造了开管式潜望镜。《淮南子》中记述了用凹面镜、阳燧等取火。汉代已有了天平式的验湿器。之后,还有不少关于计时器、虹吸管的记载。唐代(僧)一行进行了大规模的测地工作。南唐的谭峭在《化书》中记述了双凸、双凹、平凸、平凹四种透镜的成像。宋代的张世南做过桐油的表面张力实验。宋朝的沈括造过浑仪、玉壶、浮漏、铜表等天文观测及计时仪器,他还做了磁学、声学、光学方面的仪器,最早发现了地磁偏角,这些均记载于《梦溪笔谈》等著作中。13世纪,赵友钦在其《革象新书》的“小罅光景”中描述了一个大型的光学实验,正确地说明了光源的大小、强度,小孔的大小、形状,光源与小孔间的距离与成像大小及像的亮度之间的关系。元代的陈椿曾用莲子、鸡蛋和桃仁测量盐水的浓度。清代更大规模的测地工作,首次把长度单位与地球经线联系起来,定1800尺为1里,200里合地球经线1度,等等。我国历代均有许多天文观测仪器,而且有系统的观测记录。我国的地震记录资料也是极丰富、珍贵的。

由上所述,不论是在外国还是在中国,已经做过大量的实验工作。在系统的观测和记录,在人为的条件下重现物理现象,确定量度标准和量度仪器,制造实验和观测仪器等方面,都能够称得上是物理实验,而且其中有些还是很卓越的。但是,这些实验毕竟还是零星的,定量的实验较少,而定性的实验较多,大多数实验没有提升概括出理论,而大多只限于现象的描述,或者只作了一般的解释而没有形成系统的理论,即使形成了一些理论,也没有再用实验去检验它。

  

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