物理学史上十大最美丽的实验【图文】
最美丽的十大物理实验 美国的物理学家最近评出的这些实验共同之处是：它们都“抓”住了物理学家眼中“最美丽”的科学之魂，这种美丽是一种经典概念：最简单的仪器和设备，最根本、最单纯的科学结论，就像是一座座历史丰碑一样，人们长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空，对自然界的认识更加清晰。 无论在加速器中裂解亚原子粒子，还是测序基因序列，或分析一颗遥远恒星的摆动，这些让世界瞩目的实验常常动辄耗资百万美元，产生出洪水般汹涌的数据，并需要超高速计算机处理几个月。一些实验小组因此成长为一个个的小公司。 罗伯特•；克瑞丝是美国纽约大学石溪分校哲学系的教员、布鲁克海文国家实验室的历史学家，他最近在美国的物理学家中作了一次调查，要求他们提名历史上最美丽的科学实验。9月份出版的《物理学世界》刊登了排名前10位的最美丽实验，其中的大多数都是我们耳熟能详的经典之作。令人惊奇的是这十大实验中的绝大多数是科学家独立完成，最多有一两个助手。所有的实验都是在实验桌上进行的，没有用到什么大型计算工具比如电脑一类，最多不过是把直尺或者是计算器。 所有这些实验共同之处是他们都仅仅“抓”住了物理学家
眼中“最美丽”的科学之魂，这种美丽是一种经典概念：最简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念，就像是一座座历史丰碑一样，人们长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空，对自然界的认识更加清晰。 从十大经典科学实验评选本身，我们也能清楚地看出2000年来科学家们最重大的发现轨迹，就像我们“鸟瞰”历史一样。 《物理学世界》对这些实验进行的排名是根据公众对它们的认识程度，排在第一位的是展示物理世界量子特征的实验。但是，科学的发展是一个积累的过程，9月25日的美国《纽约时报》根据时间顺序对这些实验重新排序，并作了简单的解释。 去年，科学家们在南极安置一个摆钟，并观察它的摆动。他们是在重复1851年巴黎的一个著名实验。1851年法国科学家傅科在公众面前做了一个实验，用一根长220英尺的钢丝将一个62磅重的头上带有铁笔的铁球悬挂在屋顶下，观测记录它前后摆动的轨迹。周围观众发现钟摆每次摆动都会稍稍偏离原轨迹并发生旋转时，无不惊讶。实际上这是因为房屋在缓缓移动。傅科的演示说明地球是在围绕地轴自转的。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。
难题”之一：P（多项式算法）问题对NP（非多项式算法）问题 难题”之二：霍奇(Hodge)猜想 难题”之三：庞加莱(Poincare)猜想 难题”之四：黎曼(Riemann)假设 难题”之五：杨－米尔斯(Yang-Mills)存在性和质量缺口 难题”之六：纳维叶－斯托克斯(Navier-Stokes)方程的存在性与光滑性 难题”之七：贝赫(Birch)和斯维讷通－戴尔(Swinnerton-Dyer)猜想 难题”之八：几何尺规作图问题 难题”之九：哥德巴赫猜想 难题”之十：四色猜想 美国麻州的克雷（Clay）数学研究所于2000年5月24日在巴黎法兰西学院宣布了一件被媒体炒得火热的大事：对七个“千僖年数学难题”的每一个悬赏一百万美元。以下是这七个难题的简单介绍。 “千僖难题”之一：P（多项式算法）问题对NP（非多项式算法）问题 在一个周六的晚上，你参加了一个盛大的晚会。由于感到局促不安，你想知道这一大厅中是否有你已经认识的人。你的主人向你提议说，你一定认识那位正在甜点盘附近角落的女士罗丝。不费一秒钟，你就能向那里扫视，并且发现你的主人是正确的。然而，如果没有这样的暗示，你就必须环顾整个大厅，一个个地审视每一个人，看是否有你认识的人。生成问题的一个解通常比验证一个给定的解时间花费要多得多。这是这种一般现象的一个例子。与此类似的是，如果某人告诉你，数13，717，421可以写成两个较小的数的乘积，你可能不知道是否应该相信他，但是如果他告诉你它可以因子分解为3607乘上3803，那么你就可以用一个袖珍计算器容易验证这是对的。不管我们编写程序是否灵巧，判定一个答案是可以很快利用内部知识来验证，还是没有这样的提示而需要花费大量时间来求解，被看作逻辑和计算机科学中最突出的问题之一。它是斯蒂文·考克（StephenCook）于1971年陈述的。 “千僖难题”之二：霍奇(Hodge)猜想 二十世纪的数学家们发现了研究复杂对象的形状的强有力的办法。基本想法是问在怎样的程度上，我们可以把给定对象的形状通过把维数不断增加的简单几何营造块粘合在一起来形成。这种技巧是变得如此有用，使得它可以用许多不同的方式来推广；最终导至一些强有力的工具，使数学家在对他们研究中所遇到的形形色色的对象进行分类时取得巨大的进展。不幸的是，在这一推广中，程序的几何出发点变得模糊起来。在某种意义下，必须加上某些没有任何几何解释的部件。霍奇猜想断言，对于所谓射影代数簇这种特别完美的空间类型来说，称作霍奇闭链的部件实际上是称作代数闭链的几何部件的(有理线性)组合。“千僖难题”之三：庞加莱(Poincare)猜想 如果我们伸缩围绕一个苹果表面的橡皮带，那么我们可以既不扯断它，也不让它离开表面，使它慢慢移动收缩为一个点。另一方面，如果我们想象同样的橡皮带以适当的方向被伸缩在一个轮胎面上，那么不扯断橡皮带或者轮胎面，是没有办法把它收缩到一点的。我们说，苹果表面是“单连通的”，而轮胎面不是。大约在一百年以前，庞加莱已经知道，二维球面本质上可由单连通性来刻画，他提出三维球面(四维空间中与原点有单位距离的点的全体)的对应问题。这个问题立即变得无比困难，从那时起，数学家们就在为此奋斗。 “千僖难题”之四：黎曼(Riemann)假设
物理学最漂亮的十大物 理实验 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
物理学史上最漂亮的十大物理实验 2002年9月出版的《物理学世界》刊登了排名前10位的2000多年来最漂亮的物理实验，其中的大多数都是我们耳熟能详的经典之作。令人惊奇的是，这十大实验中的绝大多数是科学家独立完成的，最多有一两个助手。所有的实验都“抓”住了物理学家眼中“最漂亮”的科学之魂，这种漂亮是一种经典概念：使用最简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念，就像是一座座历史丰碑一样，人们长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空，对自然界的认识更加清晰。 为了能清楚地看出2000年来科学家们最重大的发现轨迹，下面我们根据时间顺序对这些实验作一简单介绍。 第7名：埃拉托色尼测量地球圆周长 古埃及有一个现名为阿斯旺的小镇。在这个小镇上，夏至日正午的阳光悬在头顶，物体没有影子，阳光直接射入深水井中。埃拉托色尼是公元前3世纪亚历山大图书馆的馆长，他意识到这一信息可以帮助他估计地球的周长。在以后几年里的同一天、同一时间，他在亚历山大测量了同一地点的物体的影子。发现太阳光线有轻微的倾斜，在垂直方向偏离了大约7°。假设地球是球状，那么它的圆周应跨越360°。如果两座城市成7°，就是7／360的圆周，就是当时5000个希腊运动场的距离。因此地球周长应该是25万个希腊运动场。今天，通过航迹测算，我们知道埃拉托色尼的测量误差仅仅在5％以内。 第2名：伽利略的自由落体实验 在16世纪末，人人都认为重量大的物体比重量小的物体下落得快，因为伟大的亚里士多德已经这么说了。伽利略，当时在比萨大学任职，他大胆地向公众的观点挑战。着名的比萨斜塔实验已经成为科学中的一个故事：他从斜塔上同时扔下一轻一重的物体，让大
“最美丽”的十大物理实验 最简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念，这些“抓”住了物理学家眼中“最美的”科学之魂的实验，就像是一座座历史丰碑一样，人们长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空，对自然界的认识更加清晰。 罗伯特·克瑞丝是美国纽约大学石溪分校哲学系的教员、布鲁克海文国家实验室的历史学家，他最近在美国的物理学家中作了一次调查，要求他们提名历史上最美丽的科学实验。9月份出版的《物理学世界》刊登了排名前10位的最美丽实验，其中的大多数都是我们耳熟能详的经典之作。令人惊奇的是这十大实验中的绝大多数是科学家独立完成，最多有一两个助手。所有的实验都是在实验桌上进行的，没有用到什么大型计算工具比如电脑一类，最多不过是把直尺或者是计算器。 从十大经典科学实验评选本身，我们也能清楚地看出2000年来科学家们最重大的发现轨迹，就像我们“鸟瞰”历史一样。 《物理学世界》对这些实验进行的排名是根据公众对它们的认识程度，排在第一位的是展示物理世界量子特征的实验。但是，科学的发展是一个积累的过程，9月25日的美国《纽约时报》根据时间顺序对这些实验重新排序，并作了简单的解释 1、托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉实验 牛顿和托马斯·杨对光的性质研究得出的结论都不完全正确。光既不是简单 的由微粒构成，也不是一种单纯的波。20世纪初，麦克斯·普克朗和阿尔伯特· 爱因斯坦分别指出一种叫光子的东西发出光和吸收光。但是其他实验还是证 明光是一种波状物。经过几十年发展的量子学说最终总结了两个矛盾的真理： 光子和亚原子微粒（如电子、 光子等等）是同时具有两种性质的微粒，物理上称它们：波粒二象性。 将托马斯·杨的双缝演示改造一下可以很好地说明这一点。科学们用电子 流代替光束来解释这个实验。根据量子力学，电粒子流被分为两股，被分得更小的粒子流产生波的效应，它们相互影响，以至产生像托马斯·杨的双缝演示中出现的加强光和阴影。这说明微粒也有波的效应。 《物理学世界》编辑彼特·罗格斯推测，直到1961年，某一位科学家才 在真实的世界里做出了这一实验。（排名第一） 2、伽利略的自由落体实验 在16世纪末，人人都认为重量大的物体比重量小的物体下落得快，因为伟大的 亚里士多德已经这么说了。伽利略，当时在比萨大学数学系任职，他大胆地向 公众的观点挑战。著名的比萨斜塔实验已经成为科学中的一个故事：他从斜塔 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。伽利略挑战亚里 士多德的代价也许使他失去了工作，但他展示的是自然界的本质，而不是人类 的权威，科学做出了最后的裁决。（排名第二） 3、罗伯特·米利肯的油滴实验 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J·J·托马斯已经确立电流是由带负电粒子即电子组 成的。1909年美国科学家罗伯特·米利肯开始测量电流的电荷。 米利肯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连接一个电池，让一边成为正电板，另一边 成为负电板。当小油滴通过空气时，就会吸一些静电，油滴下落的速度可以通过改变电板间的电压来控制。 米利肯不断改变电压，仔细观察每一颗油滴的运动。经过反复试，米利肯得出结论：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。（排名第三）
物理历史上的十大经典实验 2002 年，美国两位学者在全美物理学家中做了一次调查，请他们提名有史以来最出色的十大物理实验，其中多数都是我们耳熟能详的经典之作。令人惊奇的是十大经典物理实验的核心是他们都抓住了物理学家眼中最美丽的科学之魂：由简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念。十大经典物理实验犹如十座历史丰碑，扫开人们长久的困惑和含糊，开辟了对自然界的崭新认识。从十大经典物理实验评选本身，我们也能清楚地看出2000 年来科学家们最重大的发现轨迹，就像我们“鸟瞰”历史一样。 排名第一：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
世界上最美丽的公式 1.马克士威的电磁学方程式 (电的高斯定律、磁的高斯定律、法拉第定律，以及经他修正过的安培定律) 力学的基础由牛顿建立，同样，电磁学的基本在“马克士威的方程式”，解开此方程式才能进入电磁学。由于此方程式先预知了电磁波的存在，然后才发现电磁波确实存在。马克士威于1831年生于英国爱丁堡，数学天才加上敏锐的物理直觉，使他很快成为一位卓越的物理学家。而马克士威去世的那一年，就是爱因斯坦出生之年。 马克士威最重要的贡献，当然是他所提出的一组电磁学方程组——它由四个偏微分方程式组成(亦可转换成积分方程式)，每个方程式对应一个重要的电磁学定律。 有意思的是各定律皆非他所发现，却是他将四个定律放在一起，并整理成形式统一的数学式———电的高斯定律、磁的高斯定律、法拉第定律，以及经他修正过的安培定律。 原则上，宇宙间任何的电磁现象，皆为这四个定律所涵盖。 在提出这组完美的方程组之后，马克士威进一步在这些数学式中寻找新的物理现象，竟以纸笔推算出电磁波的存在，甚至连波速都算了出来。这个理论中的波速竟然和当时已知的光速非常接近，因此他做出一个大胆的假设：电磁波是真正存在的物理实体，而可见光是电磁波的一个特例。 遗憾的是，他有生之年未能见证电磁波存在的客观证据。直到1887年，赫兹在实验室制造并测得电磁波，量到电磁波的波长与波速。实验数据与马克士威的预测完全符合。 进入二十世纪后，电磁波的每个波段(包括无线长波、无线短波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线)都找到了实用价值，成为人类不可一日或缺的伙伴。 我们当时学的时候，翻译成麦克斯韦。马克士威这种发音更像是港澳台那边的方式，一听就不由得想到凤凰台的普通话。其实就是maxwell了。惭愧，当初学电磁波不怎么仔细，考的分不低，底子却不牢固，完全想不起来怎么回事了。
【物理】物理学史上十大最美丽的实验 理实验是枯燥、繁琐、无聊的，但事实上，真正优秀的实验必须首先是美丽的。下面就是世界知名物理学家们联合评选出的物理学史上十大最美丽的实验。 这十大实验中的绝绝大部分是科学家独立完成的，最多有一两个助手。所有的实验都“抓”住了物理学家眼中“最漂亮”的科学之魂，这种漂亮是一种经典概念：使用最简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念，就像是一座座历史丰碑一样，人们长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空，对自然界的理解更加清晰。 第10名： 傅科钟摆实验 2001年，科学家们在南极安置一个摆钟，并观察它的摆动。他们是在重复1851年巴黎的一个著名实验。1851年，法国科学家傅科在公众面前做了一个实验，用一根长220英尺的钢丝将一个62磅的头上带有铁笔的铁球悬挂在屋顶下，观测记录它前后摆动的轨迹。周围观众发现钟摆每次摆动都会稍稍偏离原轨迹并发生旋转时，无不惊讶。实验上这是因为房屋在缓缓移动。傅科的演示说明地球是在围绕地轴自转的。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。 第9名： 卢瑟福发现核子实验 1911年卢瑟福还在曼彻斯特大学做放射能实验时，原子在人们的印象中好像是“葡萄干布丁”，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α微粒时有少量被弹回，这使他们非常吃惊。卢瑟福计算出原子并不是一团糊状物质，绝大部分物质集中在一个中心小核上，现在叫作核子，电子在它周围环绕。 第8名： 伽利略的加速度实验伽利略提炼他相关物体移动的观点。他做了一个6m多长、3m多宽的光滑直木板槽，再把这个木板槽倾斜固定，让钢球从木槽顶端沿斜面滑下，并用水钟测量钢球每次下滑的时间，研究它们之间的关系。亚里士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。伽利略却证明钢球滚动的路程和时间的平方成比例：两倍的时间里，铜球滚动了4倍的距离，因为存有恒定的重力加速度。 古埃及有一个现名为阿斯旺的小镇。在这个小镇上，夏至日正午的阳光悬在头顶，物体没有影子，阳光直接射入深水井中。埃拉托色尼是公元前3世纪亚历山大图书馆的馆长，他意识到这个信息能够协助他估计地球的周长。在以后几年里的同一天、同一时间，他在亚历山大测量了同一地点的物体的影子。发现太阳光线有轻微的倾斜，在垂直方向偏离了大约7°。假设地球是球状，那么它的圆周应跨越360°。如果两座城市成7°，就是7／360的圆周，就是当时5000个希腊运动场的距离。所以地球周长应该是25万个希腊运动场。今天，通过航迹测算，我们知道埃拉托色尼的测量误差仅仅在5％以内。 第6名： 卡文迪什扭秤实验 牛顿的另一伟大贡献是他的万有引力定律，但是万有引力到底多大？ 18世纪末，英国科学家亨利·卡文迪什决定要找出这个引力。他将小金属球系在长为6英尺（1英尺等于0.305米）木棒的两边并用金属线悬吊起来，这个木棒就像哑铃一样。再将两个350磅（1磅等于0.4536千克）的铜球放在相当近的地方，以产生充足的引力让哑铃转动，并扭转金属线。然后用自制的仪器测量出微小的转动。测量结果惊人地准确，他测出了万有引力恒量的参数，在此基础上卡文迪什计算地球的密度和质量。卡文迪什的计算结果是地球的质量为6.0 x10^24kg． 第5名： 托马斯·杨的光干涉实验 在多次争吵后，牛顿让科学界接受了这样的观点：光是由微粒组成的，而不是一种波。但牛顿也不是永远准确的。1830年，英国医生、物理学家托马斯·杨用实验来验证这个观点。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。然后他用一个厚约三十分之一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。这说明两束光线能够像波一样相互干涉。这个实验为一个世纪后量子学说的创立起到了至关重要的作用。
人文物理资料 一、经典物理力学发展的基础 、资本主义萌芽带来的契机 （ ）社会物质条件：欧洲社会生产力迅速发展，农耕得到改进，风力水力得到普遍使用。特别是我国的四大发明经蒙古，丝绸之路传入欧洲，更为其发展推波助澜。哥伦布 ?? 年发现美洲，麦哲伦 ?年环游世界，这些都刺激了资产阶级对生产技术的兴趣，科学的发展有了社会物质条件。 （ ）社会文化思想方面 出现了以文艺复兴和宗教改革为标志的思想解放运动。但丁的神曲，米开朗基诺的雕塑，莎氏比亚的?罗米欧与朱丽叶?的出现，代表了人们要求思想自由，科学要求摆脱神学附庸地位，反对迷信和权威的心声。 （ ）代表人物及其观点 ?培根 ?证明前人说法的唯一方法，只有观察和实践。? ?达 芬奇：?实验在任何情况下都是我的老师。? 二、哥白尼与?天体运行论? 日心说的提出 ??天体运行论?于 ?年写成，它被誉为自然科学的独立宣言。 三、第谷与开普勒对天体的研究成就 四、运动学的奠基人 ?伽利略 主要贡献 之一：论证了哥白尼的日心说的正确性 之二：他发现物体下落的速度与时间成正比以及抛射物体的抛物线规律 之三：他发现了摆的等时性
五、 牛顿的伟大综合和理论飞跃 牛顿的《自然哲学之数学原理》第一次显示了科学理论所具有的知识飞跃和能动作用，它为后来的物理研究开拓了一条传统思路，奠定了经典力学的基础，促进了物理学向前发展。 主要贡献 之一： ??年发现了二项式定理 之二： 微积分的创立是牛顿最卓越的数学成就 之三： 构筑力学大厦、奠定了经典物理学的基础 惯性定律、牛顿第二定律、作用力与反作用力定律、万有引力定律、能量守恒定律、动量守恒定律 之四：光学上的巨大成就 ●进行了著名的色散试验 ，发现了白光是由各种不同颜色的光组成的 ●设计和制造了反射望远镜 ●发现并解释了“牛顿环”的光学干涉现象 ●牛顿还提出了光的“微粒说”，认为光是由微粒形成的，并且走的是最快速的直线运 动路径 、最美丽的十大物理实验 用单电子做的杨氏双缝干涉实验（ ? ）； ? 伽利略的落体实验（ ??左右）； 密立根油滴实验（ ）； 牛顿用棱镜将日光分解为七色的实验（ ??? ??）； ? 杨氏用光做的干涉实验（ ? ）； ? 卡文迪许用扭杆测定万有引力常数的实验（ ???）；
“最美丽”的十大物理实验 乔治·约翰逊 最简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念，这 些“抓”住了物理学家眼中“最美的”科学之魂的实验，就像是一座座历史丰碑一样，人们长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空，对自然界的认识更加清晰。 罗伯特·克瑞丝是美国纽约大学石溪分校哲学系的教员、布鲁克海文国家实验室的历史学家，他最近在美国的物理学家中作了一次调查，要求他们提名历史上最美丽的科学实验。9月份出版的《物理学世界》刊登了排名前10位的最美丽实验，其中的大多数都是我们耳熟能详的经典之作。令人惊奇的是这十大实验中的绝大多数是科学家独立完成，最多有一两个助手。所有的实验都是在实验桌上进行的，没有用到什么大型计算工具比如电脑一类，最多不过是把直尺或者是计算器。 从十大经典科学实验评选本身，我们也能清楚地看出2000年来科学家们最重大的发现轨迹，就像我们“鸟瞰”历史一样。 《物理学世界》对这些实验进行的排名是根据公众对它们的认识程度，排在第一位的是展示物理世界量子特征的实验。但是，科学的发展是一个积累的过程，9月25日的美国《纽约时报》根据时间顺序对这些实验重新排序，并作了简单的解释。 埃拉托色尼测量地球圆周长 古埃及的一个现名为阿斯旺的小镇。在这个小镇上，夏日正午的阳光悬在头顶：物体没有影子，阳光直接射入深水井中。埃拉托色尼是公元前3世纪亚历山大图书馆馆长，他意识到这一信息可以帮助他估计地球的周长。在以后几年里的同一天、同一时间，他在亚历山大量了同一地点的物体的影子。发现太阳光线有轻微的倾斜，在垂直向偏离大约7度角。 剩下的就是几何学问题了。假设地球是球状，那么它的圆周应跨360度。如果两座城市成7度角，就是7／360的圆周，就是当时5000个希腊运动场的距离。因此地球周长应该是25万个希腊运动场。今天，通过航迹测算，我们知道埃拉托色尼的测量误差仅仅在5％以内。（排名第七） 伽利略的自由落体实验
41个有趣的物理小实验及原理讲解 一、瓶内吹气球 思考：瓶内吹起的气球，为什么松开气球口，气球不会变小？ 材料：大口玻璃瓶，吸管两根：红色和绿色、气球一个、气筒 操作： 1、用改锥事先在瓶盖上打两个孔，在孔上插上两根吸管：红色和绿色 2、在红色的吸管上扎上一个气球 3、将瓶盖盖在瓶口上 4、用气筒打红吸管处将气球打大 5、将红色吸管放开气球立刻变小 6、用气筒再打红吸管处将气球打大 7、迅速捏紧红吸管和绿吸管两个管口 8、放开红色吸管口，气球没有变小 讲解：当红色吸管松开时，由于气球的橡皮膜收缩，气球也开始收缩。可是气球体积缩小后，瓶内其他部分的空气体积就扩大了，而绿管是封闭的，结果瓶内空气压力要降低——甚至低于气球内的压力，这时气球不会再继续缩小了。 二、能抓住气球的杯子 思考：你会用一个小杯子轻轻倒扣在气球球面上，然后把气球吸起来吗？ 材料：气球1～2个、塑料杯1～2个、暖水瓶1个、热水少许 流程： 1、对气球吹气并且绑好 2、将热水（约70℃）倒入杯中约多半杯 3、热水在杯中停留20秒后，把水倒出来 4、立即将杯口紧密地倒扣在气球上 5 、轻轻把杯子连同气球一块提起
说明： 1、杯子直接倒扣在气球上，是无法把气球吸起来的。 2、用热水处理过的杯子，因为杯子内的空气渐渐冷却，压力变小，因此可以把气球吸起来。 延伸： 小朋友，请你想一想还有什么办法可以把气球吸起来？ 三、会吸水的杯子 思考：用玻璃杯罩住燃烧中的蜡烛，烛火熄灭后，杯子内有什么变化呢？ 材料：玻璃杯（比蜡烛高）1个、蜡烛1支、平底盘子1个、打火机1个、水若干 操作： 1. 点燃蜡烛，在盘子中央滴几滴蜡油，以便固定蜡烛。 2. 在盘子中注入约1厘米高的水。 3. 用玻璃杯倒扣在蜡烛上 4. 观察蜡烛燃烧情形以及盘子里水位的变化 讲解： 1. 玻璃杯里的空气（氧气）被消耗光后，烛火就熄灭了。 2. 烛火熄灭后，杯子里的水位会渐渐上升。 创造： 你能用排空的容器自动收集其它溶液吗？ 四、会吃鸡蛋的瓶子 思考：为什么，鸡蛋能从比自己小的瓶子口进去？ 材料：熟鸡蛋1个、细口瓶1个、纸片若干、火柴1盒 操作： 1、熟蛋剥去蛋壳。 2、将纸片撕成长条状。
世界十大经典物理实验 这些经典实验的共通之处是他们都仅仅“抓”住了物理学家眼中“最美丽”的科学之魂：最简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念，就像是一座座历史丰碑一样，扫开人们长久的困惑和含糊，开辟了对自然界的崭新认识。从十大经典科学试验本身，我们也能清楚地看出2000年来科学家们最重大的发现轨迹，就像我们“鸟瞰”历史一样。让我们从第十名开始，回顾这些经典的实验。 第十名米歇尔·傅科钟摆实验1851年法国科学家傅科当众做了一个实验，用一根长220英尺的钢丝吊着一个重62磅重的头上带有铁笔的铁球悬挂在屋顶下，观测记录它的摆动轨迹。周围观众发现钟摆每次摆动都会稍稍偏离原轨迹并发生旋转时，无不惊讶。实际上这是因为房屋在缓缓移动。傅柯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。目前在人大附中中，还有一个傅科钟摆的模型。第九名卢瑟福的阿尔法粒子散射实验1911年卢瑟福还在 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”，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阿尔
法微粒时有少量被弹回，这使他们非常吃惊。卢瑟福计算出原子并不是一团糊状物质，大部分物质集中在一个中心小核上，现在叫作原子核，电子在它周围环绕。 第八名伽利略的加速度实验伽利略进行他的物体移动研究。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滑下。然后测量铜球每次下滑的时间和距离，研究它们之间的关系。亚里士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。因为存在重力加速度。 第七名埃拉托色尼测量地球圆周 在公元前3世纪，埃及的一个名叫阿斯瓦的小镇上，夏至正午的阳光悬在头顶。物体没有影子，太阳直接照入井中。埃拉托色尼意识到这可以帮助他测量地球的圆周。在几年后的同一天的同一时间，他记录了同一地点的物体的影子。发现太阳光线有稍稍偏离，与垂直方向大约成7度角。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度。如果两座城市成7度角，就是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。今天我们知道埃拉托色尼的测量误差仅仅在5%以内。
高中物理解题常用经典套路与实验总结 为了便于进行高中物理解题，我们应该为自己总结出高中物理解题时常用经典套路，如何才能学好物理呢?小编在这里整理了相关资料，快来学习学习吧! 高中物理解题常用经典套路总结 1、' 皮带' 模型:摩擦力.牛顿运动定律.功能及摩擦生热等问题. 2、' 斜面' 模型:运动规律.三大定律.数理问题. 3、' 运动关联' 模型:一物体运动的同时性.独立性.等效性.多物体参与的独立性和时空联系. 4、' 人船' 模型:动量守恒定律.能量守恒定律.数理问题. 5、' 子弹打木块' 模型:三大定律.摩擦生热.临界问题.数理问题. 6、' 爆炸' 模型:动量守恒定律.能量守恒定律. 7、' 单摆' 模型:简谐运动.圆周运动中的力和能问题.对称法.图象法. 8.电磁场中的' 双电源' 模型:顺接与反接.力学中的三大定律.闭合电路的欧姆定律.电磁感应定律. 9.交流电有效值相关模型:图像法.焦耳定律.闭合电路的欧姆定律.能量问题. 10、' 平抛' 模型:运动的合成与分解.牛顿运动定律.动能定理(类平抛运动). 11、' 行星' 模型:向心力(各种力).相关物理量.功能问题.数理问题(圆心.半径.临界问题). 12、' 全过程' 模型:匀变速运动的整体性.保守力与耗散力.动量守恒定律.动能定理.全过程整体法. 13、' 质心' 模型:质心(多种体育运动).集中典型运动规律.力能角度. 14、' 绳件.弹簧.杆件' 三件模型:三件的异同点,直线与圆周运动中的动力学问题和功能问题. 15、' 挂件' 模型:平衡问题.死结与活结问题,采用正交分解法,图解法,三角形法则和极值法. 16、' 追碰' 模型:运动规律.碰撞规律.临界问题.数学法(函数极值法.图像法等)和物理方法(参照物变换法.守 恒法)等. 17.' 能级' 模型:能级图.跃迁规律.光电效应等光的本质综合问题. 18.远距离输电升压降压的变压器模型. 19、' 限流与分压器' 模型:电路设计.串并联电路规律及闭合电路的欧姆定律.电能.电功率.实际应用. 20、' 电路的动态变化' 模型:闭合电路的欧姆定律.判断方法和变压器的三个制约问题. 21、' 磁流发电机' 模型:平衡与偏转.力和能问题. 22、' 回旋加速器' 模型:加速模型(力能规律).回旋模型(圆周运动).数理问题. 23、' 对称' 模型:简谐运动(波动).电场.磁场.光学问题中的对称性.多解性.对称性. 24、电磁场中的单杆模型:棒与电阻.棒与电容.棒与电感.棒与弹簧组合.平面导轨.竖直导轨等,处理角度为力电角度.电学角度.力能角度. 闻名世界的十大经典物理实验 . 一、伽利略的自由落体试验 伽利略的自由落体试验是十大经典物理实验之一，在16世纪末，人人都认为重量大的物体比重量小的物体下落的快因为伟大的亚里士多德是这么说的。伽利略，当时在比萨大学
物理学的实验美 1.前言 2005年9月份出版的《物理学世界》刊登了选出的排名前10位的最美丽实验，其中的大多数都是我们耳熟能详的经典之作。令人惊奇的是这十大实验中的绝大多数是科学家独立完成，最多有一两个助手。所有的实验都是在实验桌上进行的，没有用到什么大型计算工具比如电脑一类，最多不过是把直尺或者是计算器。 所有这些实验共同之处是他们都仅仅“抓”住了物理学家眼中“最美丽”的科学之魂，这种美丽是一种经典概念：最简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念，就像是一座座历史丰碑一样，人们长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空，对自然界的认识更加清晰。 从十大经典科学实验评选本身，我们也能清楚地看出2000年来科学家们最重大的发现轨迹，就像我们“鸟瞰”历史一样。 本研究性学习探究其中的5篇实验。 一.双缝实验 1.起源 托马斯?杨（Thomas Young，1773—1829） 于1801年进行了一次光的干涉实验，即著名的杨氏双孔干涉实验，并首次肯定了光的波动性。随后在他的论文中以干涉原理为基础，建立了新的波动理论，并成功解释了牛顿环，精确测定了波长。 1803年，杨把干涉原理用以解释衍射现象。 1807年，杨发表了《自然哲学与机械学讲义》（A course of Lectures on Natural Philosophy and the Mechanical Arts），书中综合整理了他在光学方面的理论与实验方面的研究，
并描述了双缝干涉实验，后来的历史证明，这个实验完全可以跻身于物理学史上最经典的前五个实验之列。但是他认为光是在以太媒质中传播的纵波。这与光的偏振现象产生了矛盾，然而杨并未放弃光的波动说。 杨的著作点燃了革命的导火索，光的波动说在经过了百年的沉寂之后，终于又回到了历史舞台上来。但是它当时的日子并不好过，在微粒说仍然一统天下的年代，杨的论文开始受尽了权威们的嘲笑和讽刺，被攻击为“荒唐”和“不合逻辑”。在近20年间竟然无人问津，杨为了反驳专门撰写了论文，但是却无处发表，只好印成小册子。但是据说发行后“只卖出了一本”。 1818年菲涅耳（Augustan Fresnel，1788—1827）在巴黎科学院举行的一次以解释衍射现象为内容的科学竞赛中以光的干涉原理补充了惠更斯原理，提出了惠更斯-菲涅耳原理，完善了光的衍射理论并获得优胜。早于1817年在面对波动说与光的偏振现象的矛盾时，杨觉察到如果光是横波或许问题可以得到解决，并把这一想法写信告诉了阿拉果（D.F.Arago，1786—1853），阿拉果立即把这一思想转告给了菲涅耳。于是当时已独自领悟到这一点的菲涅耳立即用这一假设解释了偏振现象，证明了光的横波特性，使得光的波动说进入一个新的时期。 2.实验方法 做本实验用的全部装置如图所示，在可旋转式光具座导轨1的一端用滑块固定光源2，光源灯泡由J1201型低压电源的交流输出供电，3是光源用单缝，缝宽0.11mm，光具架4 装在另一滑块上，4中间安装双缝5，缝宽0.016～0．020mm，缝距0.080mm，导轨另一端用长滑块固定。 6是观察筒。各光具的光轴要和导轨平行并大致共轴．光源灯泡是“12V 50W”卤钨灯，为了延长它的寿命，开始先用6V点亮，避免很大的冲击电流，然后根据实验所需的亮度逐渐升高电压，但不得超过12V 实验前的调整：只装上光源2，在导轨另一端装毛玻璃屏，转动光源，使射出的光束在屏的中央形成光斑．再装上光源单缝、光具架和双缝，单缝取竖直方向，双缝外环上的指示线对准光具架上的零刻线，双缝距离单缝5～10cm．此时顺着光的传播方向看，通过单缝的
"最美丽"的十大物理实验 原作者：GEORGE JOHNSON ，王丹红吴曼/编译 美国的物理学家最近评出的这些实验共同之处是：它们都"抓"住了物理学家眼中"最美丽"的科学之魂，这种美丽是一种经典概念：最简单的仪器和设备，最根本、最单纯的科学结论，就像是一座座历史丰碑一样，人们长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空，对自然界的认识更加清晰。 无论在加速器中裂解亚原子粒子，还是测序基因序列，或分析一颗遥远恒星的摆动，这些让世界瞩目的实验常常动辄耗资百万美元，产生出洪水般汹涌的数据，并需要超高速计算机处理几个月。一些实验小组因此成长为一个个的小公司。 罗伯特?克瑞丝是美国纽约大学石溪分校哲学系的教员、布鲁克海文国家实验室的历史学家，他最近在美国的物理学家中作了一次调查，要求他们提名历史上最美丽的科学实验。9月份出版的《物理学世界》刊登了排名前10位的最美丽实验，其中的大多数都是我们耳熟能详的经典之作。令人惊奇的是这十大实验中的绝大多数是科学家独立完成，最多有一两个助手。所有的实验都是在实验桌上进行的，没有用到什么大型计算工具比如电脑一类，最多不过是把直尺或者是计算器。 所有这些实验共同之处是他们都仅仅"抓"住了物理学家眼中"最美丽"的科学之魂，这种美丽是一种经典概念：最简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念，就像是一座座历史丰碑一样，人们长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空，对自然界的认识更加清晰。 从十大经典科学实验评选本身，我们也能清楚地看出2000年来科学家们最重大的发现轨迹，就像我们"鸟瞰"历史一样。 《物理学世界》对这些实验进行的排名是根据公众对它们的认识程度，排在第一位的是展示物理世界量子特征的实验。但是，科学的发展是一个积累的过程，9月25日的美国《纽约时报》根据时间顺序对这些实验重新排序，并作了简单的解释。 埃拉托色尼测量地球圆周长 古埃及的一个现名为阿斯旺的小镇。在这个小镇上，夏至日正午的阳光悬在头顶：物体没有影子，阳光直接射入深水井中。埃拉托色尼是公元前3世纪亚历山大图书馆馆长，他意识到这一信息可以帮助他估计地球的周长。在以后几年里的同一天、同一时间，他在亚历山大测量了同一地点的物体的影子。发现太阳光线有轻微的倾斜，在垂直方向偏离大约7度角。 剩下的就是几何学问题了。假设地球是球状，那么它的圆周应跨越360度。如果两座城市成7度角，就是7／360的圆周，就是当时5000个希腊运动场的距离。因此地球周长应该是25万个希腊运动场。今天，通过航迹测算，我们知道埃拉托色尼的测量误差仅仅在5％以内。（排名第七） 伽利略的自由落体实验 在16世纪末，人人都认为重量大的物体比重量小的物体下落得快，因为伟大的亚里士多德已经这么说了。伽利略，当时在比萨大学数学系任职，他大胆地向公众的观点挑战。著名的比萨斜塔实验已经成为科学中的一个故事：他从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。伽利略挑战亚里士多德的代价也许是他失去了工作，但他展示的是自然界的本质，而不是人类的权威，科学作出了最后的裁决。（排名第二） 伽利略的加速度实验 伽利略继续提炼他有关物体移动的观点。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滑下，并用水钟测量铜球每次下滑的时间，研究它们之间的关系。亚里士多德曾预言滚动球的速度是均匀不变的：铜球滚动两
专题简介 物理是来自于实验的自然科学，实验对于物理学的前进与发展起着至关重要的作用。可能很多人认为物理实验是枯燥、繁琐、无聊的，但事实上，真正优秀的实验必须首先是美丽的。下面就是世界知名物理学家们联合评选出的物理学史上十大最美丽的实验。 这十大实验中的绝大多数是科学家独立完成的，最多有一两个助手。所有的实验都“抓”住了物理学家眼中“最漂亮”的科学之魂，这种漂亮是一种经典概念：使用最简单的仪器和设备，发现了最根本、最单纯的科学概念，就像是一座座历史丰碑一样，人们长久的困惑和含糊顷刻间一扫而空，对自然界的认识更加清晰。 第10名： 傅科钟摆实验 2001年，科学家们在南极安置一个摆钟，并观察它的摆动。 他们是在重复1851年巴黎的一个著名实验。1851年，法国 科学家傅科在公众面前做了一个实验，用一根长220英尺的 钢丝将一个62磅的头上带有铁笔的铁球悬挂在屋顶下，观测 记录它前后摆动的轨迹。周围观众发现钟摆每次摆动都会稍 稍偏离原轨迹并发生旋转时，无不惊讶。实验上这是因为房 屋在缓缓移动。傅科的演示说明地球是在围绕地轴自转的。 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。
第9名： 卢瑟福发现核子实验 1911年卢瑟福还在曼彻斯特大学做放射能实验时，原子在人们的印象中好像是“葡萄干布丁”，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α微粒时有少量被弹回，这使他们非常吃惊。卢瑟福计算出原子并不是一团糊状物质，大部分物质集中在一个中心小核上，现在叫作核子，电子在它周围环绕。 第8名： 伽利略的加速度实验 伽利略提炼他有关物体移动的观点。他做了一个6m多长、3m多宽的光滑直木板槽，再把这个木板槽倾斜固定，让钢球从木槽顶端沿斜面滑下，并用水钟测量钢球每次下滑的时间，研究它们之间的关系。亚里士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。伽利略却证明钢球滚动的路程和时间的平方成比例：两倍的时间里，铜球滚动了4倍的距离，因为存在恒定的重力加速度。
思想实验，哲学家或科学家们常常用它来论证一些容易让人感到迷惑的 理念或假说，主要用于哲学或理论物理学等较为抽象的学科，因为这类实验往往难以在现实世界中开展。这些实验看似简单，其间却蕴含着很多“剪不断、理还乱”的哲理。它们就像是一顿丰盛的精神盛宴，等待餐 客前来饕餮。然而，这类盛宴往往菜式复杂，并非人人都能“饱餐一顿”。因此，我们列出世界上最有名的十大思想实验，并在哲学、科学或伦理 方面对这些实验进行了阐释： 10. 电车难题（The Trolley Problem） “电车难题”是十分有名的伦理学思想实验，其内容如下：一个疯子将5名无辜的人绑在一条手推车轨道上，而一辆失控的电车正向他们冲去。
幸运的是，你可以拉动操纵杆将电车转至另一轨道。然而，该名疯子在 那条轨道上也绑了一个人。此时此刻，这根操纵杆，你拉，还是不拉？ 深度解析： 这道“电车难题”由哲学家菲利帕·富特（Philippa Foot）提出，目的在于批判伦理学的主要理论，特别是其中的功利主义（utilitarianism）。此类理论认为，“将大多数人的利益最大化”才是最道德的。根据功利主 义哲学，牺牲1个人可以挽救5个人，则毫无疑问应该拉动操纵杆。但 这样做的问题在于，拉了操纵杆，你就成为杀死“１个人”的同谋，那么很明显你做了一件不道德的事，因为你对此人之死负有部分责任。同时，还有人认为，但凡遇到这种情况，你就必须有所作为，不作为同样会被 视为不道德。简而言之，不管你做不做、怎样做，都无法让自己在道德 的世界里无懈可击，而这正是问题之关键。很多哲学家都以“电车难题”来说明：在现实世界中，人们通常会让自己的道德标准不断妥协，因为 真实而完满的道德，并不存在于这个世上。 9. 奶牛在田野（The Cow in the Field）
物理学史上最美的十个实验第一名 Double-slit electron diffraction 托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉实验 Neither Newton nor Young was quite right about the nature of light. Though it is not simply made of particles, neither can it be described purely as a wave. In the first five years of the 20th century, Max Planck and then Albert Einstein showed, respectively, that light is emitted and absorbed in packets —called photons. But other experiments continued to verify that light is also wavelike. It took quantum theory, developed over the next few decades, to reconcile how both ideas could be true: photons and other subatomic particles — electrons, protons, and so forth — exhibit two complementary qualities; they are, as one physicist put it, "wavicles." To explain the idea, to others and themselves, physicists often used a thought experiment, in which Young's double-slit demonstration is repeated with a beam of electrons instead of light. Obeying the laws of quantum mechanics, the stream of particles would split in two, and the smaller streams would interfere with each other, leaving the same kind of light- and dark-striped pattern as was cast by light. Particles would act like waves.