关于物理学物理学史在中学物理实验中渗透

摘 要：传统的物理学习，通过记住大量陌生的公式，定律，再进行大量反复习题，直至能熟练应用公式定律解决问题，这种以逻辑方法为主的教育形式忽视了科学知识构建的过程。物理学史引入物理课堂，特别是引入物理实验中，可以让学生了解知识形成的过程，帮助学生深入理解物理知识，增加学生对物理的兴趣，有助于培养学生的科学素养。
关键词：物理学史；物理实验；科学素养
1002-7661（2013）08-094-01

一、物理学史引入实验教学的必要性

作为素质教育的方式，物理学史常常会引入到课堂理论教学中。但这种方式往往更多地局限于教师普通的讲授，多采用口头描述的形式。往往容易让历史与理论割裂，不能达到增加学生兴趣帮助理解物理概念的效果。如果引入不当，这样的方式可能演变成枯燥的物理理论课程中增加了枯燥的历史课程。但是如果在实验课程中引入物理学史，可以直接生动地重温当年大师们的探索历程，跟随他们的思维脚步，有助与学生的主动思考和积极参与。

二、实验教学中引入物理学史的作用

1、从历史的角度认识物理概念和规律

物理学史在中学物理课堂的应用较多，很多教师常通过讲解让学生了解物理学的发展历史以期增加学生对物理知识的掌握。但是实验在物理学科的发展中起到极其重要的作用，让同学们参与一些经典的物理实验，是一个重温历史的过程，也让学生在实际动手的过程中，对物理有更基础更本原的认识。

2、通过物理学史实验培养和提高学生的科学研究方法

介绍物理学史实验，让学生不仅了解最终实验的结果和结论，更重要的是能够了解设计实验的初衷，了解设计实验的思路和方法。学生可以以史为镜，学习到很多科学的分析过程，不仅仅是对物理，甚至是其他课程的研究性学习，对培养学生的科学素养都有着良性的作用。

三、物理实验中引入物理学史的方法

在实际操作过程中，根据物理实验的难度，和历史的不同联系，可以有不同的操作方法，以下以两个例子来说明：

1、设计性实验

奥斯特电流磁效应发现后，很多科学家开始思考，电能生磁，磁能否生电。法拉第最早在1822年，开始了“电生磁，磁生电”的设想，经过了10年的探索，最终探测到感应电流。课堂上提供材料，学生自己设计实验。
例一：闭合回路放于磁铁旁，观察指针是否偏转
例二：例一中的磁铁换成电流的磁场（带电闭合电路），观察指针是否偏转
请学生如实记录实验现象（越详细越好）并分析原因。
根据理论我们知道，变化的磁场才能产生电流。所以学生会观察到磁铁刚插入时或者电路由断变通时电流计指针偏转，但很快指针回零。学生可能会忽略开始瞬间的变化。让学生了解到细致观察的重要性，以及实验的条件对实验结果的影响。
通过一系列的分析和思考，让学生知道有无示数。都是实验现象，都不能忽略。对于不同的实验现象怎样进行分析，并设计修改实验，从而得到科学的结论。可以从中看出探究过程，让学生掌握科学研究的办法。结合历史，对比实际操作，一方面增强学生分析问题的能力，另一方面，有助于学生科研自信心的建立，激发学生探索的兴趣。

2、直接重复历史实验

有些物理学实验非常经典，或者有些实验的理论较复杂时，教师可以以简化的方式还原历史实验。让学生了解实验的精妙，了解科研探索需要的严谨态度，以及不畏艰难的品质。
密立根油滴实验绝大部分安排在大学实验中，但因其设计思想简洁而巧妙，但其操作过程却要求学生细致耐心，对学有余力的中学生是一个较好的研究型实验。
它的实验原理如下：
一带电油滴在水平的平行板均匀电场中受到重力mg，电场力qE和空气阻力的作用。油滴平衡时空气阻力为0，有mg=QE，即Q=mgd/U
不同油滴的电荷量是摘自：本科毕业论文结论www.618jyw.com
基本电荷量e的整数倍。测量的油滴不够多，可以用e去除q，看q/e是否接近某个整数n，再用这个整数n去除q，得到电子电量e经一系列的运算揭示了微观世界与宏观世界的关系：Q=ne
这一实验基本还原了密立根当年所作的实验。
虽然实验原理清晰简单，但实际操作中有很多环节需要重视。举例来说，当从监视器中不能观察到油滴时，有多种可能因素。比如没有恰当使用油壶，或者喷油孔堵塞或者监视器观察时光学系统没有对焦准确，或者是监视器未调节好，怎样分析影响实验的因素，并排除不当因素，是对学生动手及分析能力很好的锻炼。
电子电荷最早是通过测量云室内的带电水滴的荷质比及水滴质量得到的，早期测量的误差达到60%以上。密立根在前人基础上最重要的改进，是用带电油滴来代替水滴，和现在的测量结果比较，误差不到1%。密立根由于对电子电荷的精确测量以及确立了电荷的分立性，获得了诺贝尔物理学奖。
通过同学们的研究性学习，可以让学生们了解大师的实验设计思路，也能理解实际操作过程中会遇到的困难，以及科学研究过程中大师们所具备的认真严谨的态度。
本文中只涉及两种方法在物理实验课程中引入物理学史，还需更多地实践和探索找到更适合学生的物理学史实验。
四、结论
无论是过程与方法维度还是情感态度与价值观维度，物理学史引入物理实验都有着显著的优点。但实际操作时，可能有诸多困难。一，大部分学校不重视实验教学，实验教学所占比重较少。结合物理学史的研究性实验课程如何设计并和学校常规课程结合需要一个过程；二，需要大量仪器及场地，需要更多的经费投入；三，对物理教师的要求提高。在物理学史引入中学物理课堂，特别是直接和学生的动手实验相结合的路上，还有许多工作要做。
参考文献
宇 燕.奥斯特实验的意义.青岛大学学报（自然科学版）.
朱卫华，徐光衍主编.大学物理实验.