理论物理篇1

当人们用望远镜观测银河系以外的星系时，可以发现绝大多数星系光谱都存在红移或蓝移现象，并且越远的星系其光谱红移值越大。根据多普勒效应：星系光谱存在红移说明星系正离我们远去，星系光谱存在蓝移说明星系正向着我们运动。需要指出的是越远的星系红移值也越大，看起来所有的星系都好象以银河系为中心向外爆炸形成的一样，越远的星系离开我们的速度也越大。鉴于此有人提出宇宙大爆炸假说：认为宇宙是由150亿年前发生的一次大爆炸形成的，人类居住的银河系则是宇宙的中心。可是人们在观测银河系和河外星系时，却并没有发现银河系有什么特别之处。有人据此怀疑宇宙大爆炸假说；也有人从星系的演化推算出宇宙的年龄大于150亿年；还有人认为若宇宙大爆炸假说是正确的，那么宇宙辐射在各个方向上就会表现出各向异性；更有人担心宇宙的膨胀没有尽头，遂认为宇宙的膨胀和收缩是交替进行的……。但不管怎样，大部分人还是相信“眼见为实”，由星系光谱的红移现象承认了宇宙大爆炸假说。更有人把红移现象与宇宙背景辐射和宇宙元素丰度并作宇宙大爆炸假说的三大支柱。那么宇宙是否发生过爆炸并仍在向外扩张，年龄是否只有150亿年呢？非也！

1．星系光谱红移原因

20世纪初，当人们用望远镜观测银河系以外的星系时，发现绝大多数星系光谱都有红移现象，并且越远的星系其光谱红移值越大。有人认为星系光谱红移是因为星系正在离我们远去，从而得出这样的结论：所有的星系都是以我们银河系为中心向外爆炸后形成的，越远的星系离开我们的速度也越大；宇宙中所有的星系都在彼此分离，并且越远的星系相互分离的速度越大。值得一提的是，我们银河系正处在爆炸中心，足以值得我们自豪的是：银河系是宇宙中独一无二的星系—因为它是宇宙的中心。更让我们惊奇的是，银河系自身也在不断运动着，然而无论它运动到哪里，它始终是银河系的中心。我们解释不了银河系为什么是宇宙的中心，因为银河系也和其它星系一样，并沒有什么特别之处。有人以为，银河系处于宇宙的中心是一个巧合，虽然银河系从上个世纪至今一直在不断运动，但它走过的距离和整个宇宙空间的尺寸比起来是微不足道的，所以银河系目前仍然处在宇宙的中心，这种看法未免有些牵强。因为人们在观测近处的星系时，发现近处的星系并没有相互分离的趋势，并且也没有证据表明近处的星系正在以某一个中心为起点向外膨胀。因此“银河中心说”颇值得怀疑。还有的人虽然承认宇宙大爆炸假说，但不承认“银河中心说”，他们不认为银河系是宇宙的中心。这种观点同样也是站不住脚的。我们可以这样分析：如果宇宙大爆炸假说是正确的，那么宇宙中所有的星系必定在以某一个中心为起点向外膨胀，星系之间彼此互相分离。目前我们观测到近处的星系并没有相互分离的趋势，并且也没有证据表明近处的星系在以某一个中心为起点向外膨胀。倘若我们不是在宇宙的中心而是处于偏离宇宙中心的任一点处，因为在我们周围的星系都没有相互分离的趋势，也没有以某一个中心为起点向外膨胀，这样一来，倘若宇宙中任一点处的星系都没有相互分离的趋势，那么整个宇宙也不可能在膨胀，即宇宙大爆炸假说是错误的。

前事不忘，后事之师。人类文明发展到今天，“地心说”和“日心说”都被证明是为科学，难道我们还要重蹈覆辙提出“银河中心说”吗？愚以为，我们应当承认这样一个假设，那就是：银河系按目前的速度运动下去，100万年，100亿年以后，我们仍然会发现自己处在宇宙的“中心”，无论我们处在宇宙的任何地方，中心也好，边缘也好，我们都会发现宇宙中越远的星系光谱红移值也越大，就好象我们处在宇宙的“中心”一样。事实上，这个“中心”是光子在宇宙空间中的传播特性引起我们视觉上的错误，“眼见”未必“为实”，我们不能过分相信“眼见”的东西。

红移现象是否由观测者自身的运动引起的呢？不是的！如果红移现象是由观测者自身的运动引起的，那么我们将观测到与我们相向运动的星系光谱将发生蓝移而与我们相背运动的星系光谱将发生红移，然而事实并非如此。再者，虽然我们“坐地日行八万里”，但这个速度和光速比起来实在算不了什么，不至于影响观测结果。换句话说，我们在观测星系红移值时，观测者自身运动速度的影响可以忽略不计。红移现象说明光子与观察者之间的相对速度变小了。产生这种情况有两种可能：第一是星系正离我们远去，第二是光子在穿越宇宙空间时速度变小了。这两种情况都可能导致星系光谱红移。我们认为导致星系光谱红移的原因是后者。光子在穿越宇宙空间时会与各种粒子(比如引力子)相互作用从而使其速度逐渐减小。当然单个粒子与光子作用时间极短，引起光子速度的改变量也是极其微小的，以致于我们观测不到。随着光子穿越宇宙空间距离的增大，与光子作用的粒子数目也逐渐增多，光子速度的减小量也越明显。可以推测：光子在穿越一定的宇宙空间距离后速度将减小到零。由于光子速度为零故相对我们的能量也为零，这样的光子当然不会被我们观测到。可见用光学法观测宇宙空间尺度时有一个极限：150亿光年(也有人认为是200亿光年)。在这个尺度以外的星系发出的光子由于在没有到达地球时速度已经降低到零，所以这样的星系不可能被我们观测到，至少目前还没有办法观测到。也有人认为，红移现象是由光子频率减小引起的，即认同第一种可能：认为星系正离我们远去。这种观点听起来很有道理，却经不起分析。我们知道，星系离我们远去时会引起光子频率减小，但各种不同频率光子的频率减小量应该相同，反应在星系光谱上，各种不同频率光子的红移量应该相同。因此，不论星系离我们多远，星系光谱虽然发生红移但不应该变宽，但事实上远处星系光谱却被拉宽了（星系光谱不会变宽是指星系光谱中任意两条谱线的距离恒定，虽然它们都发生了红移，但它们移动的距离相等，因此各谱线之间的距离不变）。而且能量越小的光子红移值越大，能量越大的光子红移值越小。不同频率光子的频率减小量不同，说明红移现象不是由光子频率减小引起的。即第一种可能站不住脚。假设宇宙中所有的星系都是静止的，宇宙空间中的物质是均匀分布的，那么光子穿越宇宙空间时的速度衰减量仅与其通过的空间距离有关。光子穿越的宇宙空间越长，其速度衰减量也越大。这样星系光谱的红移值仅与其离我们的距离有关，离我们越远的星系红移值也越大，就好象越远的星系正在以越快的速度离开我们一样。这也正是哈勃定律所揭示的：星系远离银河系的速度ν与距离成正比，ν=H*D，其中H为哈勃常数。实际上宇宙中各星系都在不断运动着，宇宙空间中的物质也并非均匀分布的，造成星系光谱红移的原因也很多，所以光谱的实际红移值要考虑许多情况。

2．谱线红移与光子速度衰减

光子与宇宙空间中的粒子是如何作用的呢？可以设想，宇宙空间中存在许多比光子质量小得多的粒子(比如引力子)。由于光子在与粒子作用后仍然是光子，可以认为光子仅与粒子发生了弹性碰撞。既然是弹性碰撞，我们知道，二者质量越接近光子损失的能量越大。由于光子的质量远远大于引力子的质量，所以在不同频率(质量)的光子中，频率(质量)较小的光子损失的能量较大。于是经过同一段宇宙空间以后，在不同频率(质量)的光子中，频率(质量)较大的光子损失的能量较少，频率(质量)较小的光子损失的能量较大，例如红光损失的能量比紫光损失的能量多。由于不同频率(质量)的光子在宇宙空间运动时都损失了能量，这样整个星系的光谱将向红端移动，但由于红光损失的能量多向红端移动的距离大，而紫光损失的能量少向红端移动的距离小，于是整个光谱被“拉宽”了。如果不同频率(质量)光子的能量损失率相同，虽然它们都产生红移，但是它们红移的距离相等，这样星系光谱虽存在红移但不会被“拉宽”，星系光谱存在红移而且被“拉宽”说明两点：第一光子在穿越宇宙空间时速度会衰减，第二不同频率(质量)的光子速度衰减率不同。显然，由于不同频率(质量)光子的能量损失率不同，各种光子的速度衰减量差异将随着空间距离的增加而增大，这样星系光谱被“拉宽”的程度与其离我们的距离有关，离我们越远的星系其光谱被拉宽的程度也越大。另外，星系光谱被拉宽时还有一个特点，那就是能量大的光子被拉宽的程度小，能量小的光子被拉宽的程度大。也就是说，越靠近红端光谱被拉宽的程度越大，越靠近紫端光谱被拉宽的程度越小。考虑到星系引力场的影响，实际情况还要复杂一些。

上面我们谈到光子在宇宙空间运动时速度会逐渐减小，这和人们熟悉的“真空中光速不变”的看法相矛盾。实际上宇宙空间并非真空，即使宇宙空间是绝对真空它还存在引力场。换句话说，光子在真空中速度变不变的问题，实际上是光子受不受引力作用的问题。如果光子不受引力作用，那么真空中光速不变，但这样一来不论星体的引力再强，对光子都没有影响，从而宇宙中也不可能产生“黑洞”了，而现在的黑洞理论基础将不复存在；假如光子受引力作用，则就不应该有“真空中光速不变”的结论。有人对此这样解释：宇宙空间中各星体的引力分布在不同的方向上，它们的作用力相互抵消，因此光子在宇宙空间中的速度不变。这种解释也是站不住脚的。我们知道在太阳系内，引力的方向是指向太阳的；在银河系里引力的方向是指向银河系中心的，所以局部的宇宙空间引力总是有一定的方向的。我们认为光子作为一种物质实体，它的速度并非一成不变的。无论在真空中还是在介质中，它的运动速度都会越来越小。所以，光速不变只是一个神话，光年也不能作为距离单位，因为光子在前一年中走过的路程总比后一年中走过的路程长。

3.光子在引力场中的运动

星光在通过太阳附近时会受到太阳引力的作用而发生弯曲，说明光子也会受到引力的作用。其实光子也有质量，当然会受到引力作用了。通常我们认为：引力场中物质的加速度仅与引力场的强弱有关，而与物质的质量无关。如在地球表面不管是1吨的物体还是1千克的物体，其每秒获得的速度增量都是9.8米/秒。但引力场中光子的加速度与其质量有关：质量越小的光子加速度越大，质量越大的光子加速度越小。既然光子也受引力作用，那么很自然，光子在离开引力场时必然会被减速，在进入引力场时必然会被加速，在垂直于引力方向(或其它方向)运动时受引力影响其运动轨迹也会发生变化。既然光子在离开引力场时会被减速，而且质量越小的光子速度衰减量也越大，那么星体发出的不同频率的光子就有不同的速度。一般而言，星体引力越强，其发出的光速度也越小；当星体引力足够强时甚至可能使一部分光子摆脱不了星体引力的束缚，产生黑洞现象。对同一星体而言，在它发出的光中，质量大的光子速度大，到达地球的时间也越早；质量小的光子速度小，到达地球的时间也越晚。我们通常认为不同频率的光同时到达地球，这其实是错误的。关于这一点我们可以用实验来证实。当星体发生爆发或其它异常时，总是能量较大的X射线或γ射线先被我们观测到，其次才是可见光，然后才是红外线。虽然理论上如此，但在实际观测中总有这样或那样的因素及别的解释使大部分人不相信这一点。如果条件允许的话，我们可以用一个实验来证实我们的观点。在离我们很远的宇宙飞船上以两种不同能量的光子同时发出一种信号，这两种光子的能量差异越大它们到达地球的时间差异也越大。实际上考虑到不同能量的光子在同一介质中的传播速度不同，我们应该想到不同频率的光子在真空中的传播速度也不相同。由于光子在穿越宇宙空间时速度逐渐减小，并且质量小的光子速度衰减得快，可以想象，在经过一段相当长的距离以后，质量小的光子速度已经衰减到零而质量大的光子速度不为零，这样我们就只能观测到质量大的光子。若星体离我们更远一些，则我们只能观测到质量更大的光子……，随着空间距离的增大，最终我们将看不到远处星体发出的光，这个距离就是我们现在认为的宇宙极限--150亿光年。人们在观测宇宙时总有一个错误想法：由于真空中光速不变，所以不管离我们多远的星系，只要足够亮就可以被我们发现。事实上宇宙空间并非真空，光子在其中穿行时速度会逐渐减小，所以任何星系发出的光只能传播一定的距离，也正因为如此，不管我们在宇宙中任何地方，始终只能看到有限的宇宙空间。换句话说，目前我们能够观测到的宇宙空间的尺度实际上是光子在宇宙空间中传播的最远距离。转贴于

4.光子在宇宙空间中的运动

实际上光子在宇宙空间运动时并不总是做减速运动。在光子离开星体时它要挣脱引力的束缚而作减速运动，当它脱离星体的引力场在空间自由运动时，也作减速运动；如果它进入另一个星体的引力场向着该星体运动时，就会在该星体的引力作用下作加速运动。光子就这样减速--加速--减速--加速……不停地穿越宇宙空间，直到其速度为零。倘若星体离我们很近而引力又很小，从该星体发出的光速度衰减量不大，但进入银河系时光子的速度增加量有可能很大，当光子的速度增加量大于其速度衰减量，或者说大于刚离开星体表面时的速度，在我们看来该星体光谱就发生了蓝移。忽略距离因素，由于星体自身在不断运动，这样它相对银河系引力场的强弱也可能发生变化，所以其光谱也可能有规律的发生红移或蓝移。通常情况下，宇宙空间对光子的减速作用总大于加速作用，所以星系的光谱以红移的居多。

光子在引力场中速度变化的问题许多人恐怕不相信也不能理解。一些人认为光子没有静质量，况且光子是一种波，在引力场中的运动规律和宏观物质不同。其实持这种观点的人把光子神话了，弄的不可捉摸了。现在大多数人都接受了“黑洞”的概念，认为当一个星体的引力足够强时甚至连光子也逃脱不了，因而是漆黑的一团。这里实际上指出了光子也会受到引力作用。既然光子也受引力作用，那么它在引力场中的加速与减速自然就可以理解了。稍后我们将看到，引力作用是造成衍射现象的重要因素之一。

5.类星体

一个很明显的事实是：宇宙中离我们越远的星体能量越大，通常类星体离我们的距离都在10亿光年以上，并且远处星体发出的光中能量较大的光子占有很大的成分。有人把这作为支持宇宙大爆炸的依据，认为：若宇宙中物质是均匀分布的话，则在我们银河系或其周围就应该有象类星体这样的高能星体存在。为什么我们在近处发现不了类星体呢？一些人看见远处的星体发出的光中含有大量的X射线或γ射线成分，就推测此类星体存在着目前尚不为我们知道的能量源。这种观点未免有些片面。实际上宇宙中大部分恒星的能量都差不多，能量特别大的和能量特别小的只是极少数，恒星的能量呈中间多、两头少的分布态势。从远处的恒星发出的光，在经过漫长的宇宙空间以后，能量小的光子由于速度衰减率大而停了下来，不被我们观测到；只有X射线和γ射线才能到达地球。所以我们观测到该星体的光子中，X射线和γ射线占有很大的成分，以致于我们误认为这类星体只向外发出X射线和γ射线。实际上这类星体也向外发射可见光和红外线，但是可见光和红外线由于速度衰减到零故我们观测不到。这就导致我们观测到极远处的星体，其颜色通常是蓝色或紫色，事实上可能和该星体的真实颜色相差极大。这说明我们看到的星体的颜色未必就是星体的真实颜色，星体的颜色是由其自身能量状况和离我们的距离决定的，星体离我们的距离越大往往使其颜色中的蓝色和紫色成分增加。另外，我们认为类星体离我们非常远，是因为类星体的红移值很大。也就是说我们没有直接证据表明类星体真的离我们很远。考虑到光子在引力场中的运动，我们知道：当星体的引力足够大时，其发出的光子速度衰减量也较大，因而该星体的光谱也将发生较大的红移。这就是说，引力因素也可以使星系光谱产生红移。倘若星体引力足够大又离我们很近，由于星体红移值较大，往往导致我们认为该星体离我们很远。举例来说，假设有一个引力较大的星体处于银河系的中心，由于该星体引力很强，导致它发出的光子速度衰减量极大，我们在观测其光谱时就会观测到很大的红移值，根据该星体很大的红移值我们就会认为它离我们非常遥远，绝不会想到它就在银河系中心。

如何解释类星体离我们那么远而其发射的X射线和γ射线又是如此强烈呢？只有两种可能。第一，类星体的能量非常大，向外发出的X射线和γ射线非常强；第二，类星体离我们并没有原先认为的那么远，类星体光谱的红移是由类星体的引力造成而并非由距离因素造成的。我们认为两种因素都有。因为如果类星体离我们非常远，那么我们观测到其向外发出的X射线或γ射线就不可能很强；倘若类星体的能量不是很大，它的引力场也不可能很强，不足以使其光谱产生较大的红移。这说明：星系光谱发生红移可能是距离因素造成的，也可能是引力因素造成的，红移值大的星体未必就离我们远。那么，如何区别星体的引力红移和距离红移呢？对观测者而言，由距离因素造成红移的星体发出的光不可能很强，而由引力因素造成红移的星体发出的光往往很强，特别是X射线或γ射线的成分多。类星体的发射光谱和吸收光谱的宽度不同，通常吸收光谱的宽度比发射光谱窄，为什么呢？我们知道，吸收光谱是由于光子经过大气后产生的，这说明类星体周围也存在气体。光子从高温星体内部发出以后，总会有一部分光子没有被气体吸收而直接射向宇宙空间，这些光子形成发射光谱；还有一部分光子在与气体作用后，频率（质量）大的光子损失的能量大，频率（质量）小的光子损失的能量小；光子离开类星体在宇宙空间中运动时，则是频率（质量）大的光子损失的能量小而频率（质量）小的光子损失的能量大，总的看来各种不同频率的光子速度差异减小，所以其光谱红移值也较发射光谱小。实际上类星体的吸收光谱还可能有几种不同的宽度。

6.黑洞与星体引力

最初在人们考虑黑洞时，认为它的引力强到连光子也逃脱不了，因而是漆黑的一团，黑洞是宇宙中物质的坟墓。后来人们认为黑洞可以向外发出X射线和γ射线。同样是光子，能量大的可以逃脱，能量小的逃脱不了，说明(黑洞的)引力对光子的作用是不一样的。事实上我们知道当星体的引力逐渐增强时，总是质量较小的光子逃脱不了，质量较大的光子则可以摆脱星体的引力，并不是所有的光子全部被吸入星体中。所以从这个意义上来说，狭义上的黑洞仅指引力强到可见光不能脱离的星体，即在可见光波段观测不到的星体；广义上的黑洞指引力强到使一部分光子不能脱离的星体，即在某一能量较小的波段观测不到的星体，这里广义上的黑洞甚至可能非常亮，可以被我们肉眼看到，但在红外线波段或能量更小的波段却观测不到。从理论上讲，“黑洞”并不黑，至少它可以向外发射X射线和γ射线或能量更高的光子，完全不向外抛射粒子的黑洞是不存在的。那么宇宙中黑洞存在吗？当然存在了。当星体离我们足够远，以致于该星体发出的红外线速度衰减为零而不被我们观测到时，它就像一个“黑洞”；若星体离我们再远一些，可见光不再为我们观测到，只能观测到X射线和γ射线，这时它就是漆黑的一团，成为名副其实的黑洞；而宇宙中150亿光年以外的星体对我们来说是完全彻底的黑洞，因为我们完全观测不到它们。除了因空间距离造成“黑洞”现象以外，星体的引力也可以造成黑洞现象。黑洞现象并不是我们原先想象的那样：“当星体的引力足够大时，所有的光子都被吸入星体中，整个星体变成黑暗的一团”。当星体的引力逐渐增大时，它对光子的束缚作用也逐渐增强。星体的引力足够大时，红外线光子将摆脱不了星体引力的束缚，而可见光、紫外线则可以摆脱星体引力的束缚；星体的引力再增大时，可见光将摆脱不了星体引力的束缚，而紫外线则可以摆脱星体引力的束缚；若星体的引力再增大，可能只有γ射线放出。应该明确指出：黑洞现象是与星系光谱的红移紧密相连的。若某一星体的光谱不存在红移现象，则它一定不是黑洞；若某一星体的光谱存在红移现象，则它可能是黑洞也可能是距离因素造成的。

总的来说，我们对黑洞的认识经历了三个阶段：第一阶段认为黑洞的引力足够强，所有的光子都不能摆脱黑洞的引力，因而整个星体是黑暗的一团；第二阶段认为黑洞可以向外发出强烈的X射线或γ射线，人们认识到黑洞的引力对不同能量光子的作用不同；第三阶段也就是现在正在探索的阶段。应该明确指出：与黑洞现象紧密联系的因素有两个，引力因素和距离因素。以往我们在考虑黑洞现象时往往只考虑引力因素而忽略了距离因素，这就导致我们认为整个宇宙空间仅有150亿光年，对150亿光年以外的宇宙空间，认为看不见的就是不存在的。

7.恒态宇宙

也许有人会问，既然光子的速度能够降低到零，那么宇宙中会不会堆积越来越多的光子呢？不会的！光子作为物质的一种存在方式，它不是永恒的，在一定条件下光子可以转化为别的物质，也就是说光子是有一定寿命的。任何一个光子不可能永远存在下去，它必将转化为别的物质形式。宇宙中的物质无时无刻不在运动，所以宇宙中不会堆积越来越多的光子。虽然我们目前并不知道光子是如何转化为别的物质的，但我们依然相信整个宇宙是稳定的、恒态的，而局部宇宙则可能是不稳定的，处于演化过程中的。同样的道理，整个宇宙也不会被光子均匀照亮。由于光子在宇宙空间中运动时速度逐渐减小，所以任何星体发出的光只能传播到有限远处。也正因为如此，我们所观测到的宇宙始终是有限的。如果想观测更远的宇宙空间，一个方法是派出宇宙飞船，另一个办法是在宇宙空间中建立许多中转站，在光信号速度未衰减到零以前接受、放大、转播它。理论上讲，只要中转站的数量足够多，我们就可以看见任意远处的宇宙空间。转贴于

8.浩瀚宇宙

假设我们能够乘座一艘高速飞行的宇宙飞船遨游太空，在刚离开地球时，我们可以观测到150亿光年的宇宙，离我们越远的星体其红移值也越大，远处的星体放出强烈的X射线或γ射线。随着我们飞行距离的增大，我们会发现银河系的红移值越来越大，并且其颜色逐渐偏蓝，而原先我们观测到呈蓝色或紫色的星体颜色逐渐偏红，最终银河系将消失在我们的视野之外。当我们飞到离银河系150亿光年的地方，我们发现展现在我们面前的宇宙范围仍然有150亿光年；而原先我们认为正在以很大速度分离的星体或膨胀的宇宙空间并没有膨胀。无论我们飞到哪里，始终只能看见150亿光年的宇宙空间，也始终能够看见150亿光年的宇宙空间，宇宙是无限的；并且我们始终是宇宙的“中心”，因为所有的星体看起来所有的星体都好象以我们为中心向外爆炸形成的一样，越远的星系(红移值越大)离开我们的速度也越大。我们认为，宇宙是无始无终的，物质的存在是永恒的，对某一特定的物质形态有其产生和消亡的过程，但整个宇宙不存在产生和消亡的过程，它是自始至终存在并且不会消亡的。同时也应该看到，宇宙是无限的，不会仅仅只有150亿光年的空间。

从上个世纪以来，人们已经探索到了上百亿光年的宇宙空间，然而这只不过是苍海一粟。也许还要几十年甚至上百年人类才能认识到宇宙的无限性，但只要天下有志之士携手合作，这一天定会早日到来。

二、浅谈光的衍射

通常情况下光总是直线传播。但当光线经过足够窄的窄缝时将形成明暗相间的衍射条纹。由于光子不带电，在电磁场中不偏转，所以光子的衍射不是电磁力作用的结果，而是引力子与光子作用产生的。光子与引力子作用不是一个简单的碰撞过程，而是一个极为复杂的过程。在光子与引力子相遇的一瞬间它们形成一个混合体，这就打破了结合前光子内部各部分的平衡，混合体内部存在着排斥力和凝聚力两种作用。若排斥力占主导作用，则混合体将在极短的时间内“裂变”放出引力子；若凝聚力占主导作用，则混合体将形成一个新的光子。那么满足什么条件的混合体(光子)才是稳定的呢？经典电磁理论指出：所有光子的能量均为某个最小能量的整数倍。也即所有光子的质量均为某个最小质量的正整数倍，只有这样的光子才能稳定存在。当然这并不表明能量为某个最小能量的非整数倍的光子就不存在，只不过由于它们极不稳定，在形成后瞬间就“裂变”生成能够稳定存在的光子，目前我们还没有观测到或注意到这类光子罢了。从这里我们可以看出，与原子核一样，所有光子的质量均为某个最小质量的正整数倍，说明光子也有一定的内部结构，某些质量的光子由于极不稳定，在其形成后瞬间就“裂变”生成能够稳定存在的光子，这就造成稳定存在的光子质量的不连续。言归正传，由于引力子质量远远小于光子的质量，所以光子不可能吸收一个引力子形成新的光子(因为这样的光子是不稳定的)。但是若在同一时刻，光子与许多引力子相互作用，而这些引力子质量之和又大于最小光子的质量，光子就有可能吸收质量和等于最小光子质量的引力子数目而形成新的光子。举例来说，若最小光子的质量是引力子质量的10万倍，那么当同一瞬间有15万个引力子作用于光子时，光子只可能吸收10万个引力子，另外5万个引力子不被光子吸收，仅对光子产生微小的冲量。倘若在同一瞬间有9万个引力子作用于光子，那么这9万个引力子都不会被光子吸收，它们仅对光子产生微小的冲量。光子可能吸收的引力子数目只可能是10万的正整数倍。只有光子吸收引力子形成新的光子才能全部吸收引力子的冲量，否则的话，光子仅受到极小的冲量。

现有一个宽度为α的窄缝，绝大多数光子经过窄缝时虽然与许多引力子作用，但大多不会形成新的光子，这样大部分光子仅以极其微小的发散角投射到屏幕上，形成宽度略大于α的中央亮纹。由于衍射条纹是对称分布的，所以我们只讨论一半。拿中央亮纹以上的条纹来说，这些条纹是由缝中心到缝顶部经过的光子偏转形成的。从缝中心到缝顶部经过的光子，若吸收10万个引力子则形成稳定的新光子，而新光子由于全部吸收了引力子的冲量因而向上发生较大的偏移，从而在屏幕上形成宽度为0.5α的第一条亮纹。从缝中心到缝顶部经过的光子，若吸收20万个引力子则它向上的偏移量是第一条亮纹偏移量的两倍，形成第二条亮纹。同样形成第3条、第4条、第5条……第n条亮纹。中央亮纹以下的亮纹也是这样形成的，并且中央亮纹的宽度约为其它亮纹宽度的两倍。由于从缝中心到缝顶部引力逐渐增大，所以与光子作用的引力子数目也可能逐渐增多。假设在离开缝中心向上的极小位移处，在该处最多只可能有10万个引力子与光子发生作用，那么经过该处的光子最多只可能偏移到第一条亮纹处。换句话说它最多只可能对第一条亮纹的形成做贡献，对第2条、第3条、第4条……第n条亮纹都没有贡献。由此在向上某处经过的光子最多只可能吸收20万个引力子，但也可能吸收10万个引力子，故经过该处的光子对第1条、第2条亮纹的形成做出贡献而对第3条至第n条亮纹都没有贡献……；从缝顶部经过的光子可能吸收10万*1、10万*2、10万*3……10万*n个引力子，所以从该处经过的光子对第1条、第2条、第3条至第n条亮纹的形成都有贡献。这样形成的亮纹亮度依次为第一条>第二条>第三条>……>第n条。若缝变窄，则在离开缝中心向上的极小位移处，光子最多可能有20万个引力子，经过该处的光子对第1条、第2条亮纹的形成都有贡献，这样就减小了第1条、第2条亮纹亮度的差异。也就是说，缝越窄条纹亮度越向两边分散，缝越宽条纹亮度越向中央集中。当缝很宽时，条纹亮度几乎全部集中在中央区域，两边的光子数几乎为零。这就是我们看到的光的直线传播现象。由于光子并不是一种波，其偏离直线传播(衍射)现象是由引力子引起的，所以光的衍射现象与缝的宽度无关。物体在阳光下的阴影边缘常常较模糊，这说明光子在经过物体表面时受到引力作用而偏离了直线传播。理论上来说只要光子的运动方向和引力方向不在一条直线上，光子就会偏离原来的运动轨迹，并且引力场越强光子弯曲的程度也越大。星光在经过恒星以后通常会发生弯曲，有时我们甚至能够看到星体后面的其它星体发出的光。

三、论电子结构与原子光谱现象

1.电子发光

原子是如何发光的？要弄清这个问题首先必须明白光子是由原子的哪一部分发出的。我们知道，原子是由原子核和核外的电子组成的，原子核的结合能很大，不可能发出光子，所以光子只可能是电子发出的。在化学反应中伴随着电子的得失，常常有能量(光子)放出，光电效应、激光现象及其它一些实验也证明了光子是由电子发出的，所以可以肯定原子发光其实是电子发出光子。既然电子可以放出光子，那么光子必然是电子的组成部分，或者说电子有一定的内部结构，光子是其组成部分之一；由于光子不带电，说明电子内部电荷的分布是不均匀的，因为如果电子内部电荷是均匀分布的，则光子就应该带电。原子中原子核和电子之间的距离很小，它们之间的静电力很强，因为电子内部电荷分布不均匀，所以在原子核强大的静电力作用下电子内部电荷将重新分布，甚至可能发生裂变，这就为电子放出光子创造了条件。当电子裂变放出光子后，它的各个组成部分结合的更加紧密，在适当的时候可能吸收一个光子，这就为电子吸收光子储存能量创造了条件。而电子正是通过不停地吸收、放出光子来和外界交换能量的。稍后我们将看到，原子正是通过电子不断吸收、放出光子来和外界完成能量交换的。一般来说，电子质量越大其内部各部分结合的越松散，在静电力作用下越容易发生裂变；电子质量越小其内部各部分结合的越紧密，在静电力作用下越不容易发生裂变。与原子核“幻数”相似，总有特定质量的电子的结合力相当大，比其它质量电子的结合力大许多，这些特定质量的电子往往对应于某些稳定的轨道。

有人认为物质发光是由于物质中的原子或分子受到扰动的结果，认为光子是由原子或分子发出的。其实这是一种错误的看法。我们知道，原子是由原子核和核外电子组成的，光子是一种物质实体，或者是由原子核发出的，或者是由电子发出的，除此以外再没有别的选择。说光子是由原子发出的，这是一种不确切的说法。

2.原子核和电子之间的磁力作用

两个相距一定距离的异种点电荷在静电力作用下必然会吸引在一起，因为静电力作用在两点电荷连线上。而原子核和电子不会吸引在一起。这就启示我们在原子核和电子中必然存在一种其它作用力。这个力就是原子核和电子之间的磁力。我们知道，在通以相同方向电流的两条平行导线间会产生磁力作用，在磁力作用下它们将彼此吸引，原子核和电子的相向运动正相当于通以相同方向电流的两条平行导线，在它们之间也将产生磁力作用。静电力的作用总是使电子获得指向原子核的向心速度，而原子核和电子之间的磁力则使电子获得切向速度，并且原子核和电子之间的相对速度越大，它们之间的磁力也越大。当原子核和电子之间彼此相对静止在一定远处时，在静电力和磁力的共同作用下，它们并不会吸引在一起。因为静电力使电子获得向心速度，磁力使电子获得切向速度，电子并不是沿着直线靠近原子核，而是沿着螺旋线靠近原子核。开始时螺旋线的半径为无穷大，电子作直线运动；一旦电子相对原子核的速度不为零，磁力开始起作用，电子的运动轨迹开始发生弯曲；当电子与原子核靠近到一定的距离时，电子和原子核之间的静电力恰好等于电子作圆周运动所需的向心力，此时电子处于平衡状态，螺旋线变成了圆。同样在电子离开原子核时也是沿着螺旋线运动的。在静电力作用下，电子总要尽量靠近原子核，在磁力作用下，电子有远离原子核的离心趋势，正是在这两种力作用下，电子处于稳定的平衡状态中。电子在原子核中处于稳定状态时，它的轨迹是圆。因为当电子的轨迹不是圆时，它总要受到磁力的作用，这个力使电子的切向速度增加、运动轨迹向圆靠近。而电子受磁力作用时它的运动轨迹就要发生变化，就不是稳定的，只有当电子的轨迹是圆时才不受磁力的作用，所以说电子在原子核中的稳定轨迹是圆。太阳系中的行星在太阳引力作用下，其运动轨迹可以是圆或椭圆，但在原子系统中，电子在原子核静电力作用下，其稳定轨迹只可能是圆而不可能是椭圆。转贴于

3.基态电子的稳定性

处于基态的电子为什么是稳定的？为什么不会被原子核吸收？人们通常认为：做加速运动的电荷会向外辐射能量.如果电子在原子核中做圆周运动，则它就有加速度，必然会不断地向外辐射电磁波，随着电子能量的减小它将沿着螺旋线落入原子核中，这样整个原子就是不稳定的，然而事实并非如此。于是人们推测电子在原子核中不可能做圆周运动。我们认为以上推断是错误的，电子的确在原子核中做圆周运动，其理由如下：第一，电子辐射电磁波并不是一个只出不进的过程。电子时刻不停地向外辐射能量，也在时刻不停地吸收光子，这是一个动态平衡过程。如果电子吸收的能量大于其辐射的能量则原子的温度升高，如果电子吸收的能量小于其辐射的能量则原子的温度降低，倘若没有外界能量输入，原子总会由于向外辐射能量而降低温度，只要物体的温度在绝对零度以上就会向外辐射电磁波。第二，电子在原子中的质量并非一成不变的。一般而言，电子离核越近质量越小，离核越远质量越大(这一点我们稍后证明)。第三，电子和原子核之间并非只有静电力作用，还存在磁力作用。正因为磁力作用的存在使电子在靠近原子核时切线速度不断增大，从而使其离心力逐渐增大，以致于可以与静电力抗衡维持电子在原子核中的稳定。

这里需要我们证明随着电子离核距离的减小，离心力的增加速度大于静电力的增加速度。设电子稳定时质量为M，速度为V，与原子核相距R，原子核电量为Q，此时静电力F正好等于电子作圆周运动的向心力，

离心力大于静电力，所以此时电子作离心运动，将回到距核R的轨道上。同样当电子受到远离原子核的扰动后，静电力F大于电子作圆周运动的向心力，电子将向原子核运动，最终要回到距核R的轨道上，这里不再证明。

另外我们认为，做加速运动的电荷会向外辐射电磁波这个提法不够确切，应该说做加速运动的自由电荷会向外辐射电磁波，而电子在原子核中做圆周运动时不会向外辐射电磁波。两者有什么区别呢？我们知道，在原子核和电子结合成原子的过程中要向外放出能量，即自由电子要在原子核静电力作用下裂变放出光子才能够成为原子中的电子，原子中的电子和自由电子是有区别的。自由电子的质量大于原子中的电子的质量，自由电子各部分结合得较为松散，受到外界扰动(有加速度)时会向外辐射电磁波；而原子中的电子质量小，各部分结合得较为紧密，受到外界扰动(有加速度)时未必会向外辐射电磁波，只有当外界扰动(加速度)足够大时才会裂变辐射电磁波，所以电子可以在原子中做圆周运动而并不向外辐射电磁波。

4.稳定轨道的形成

对于处于基态的电子来说，每秒会有许多光子与其作用。这些作用有指向原子核的，也有指向核外的。电子在吸收一个或几个光子以后质量增加，形成新的电子。我们先考虑指向核外的扰动。设电子在吸收一个或几个光子以后质量增加为M+Δm，与原子核相距R+Δr，我们知道，一定质量的电子总有与一条特定轨道与之对应，比如电子的质量为M时其轨道半径为R，那么当电子质量为M+Δm时就可能停留在半径为R+Δr的轨道。但这里我们少考虑了一个条件，那就是质量为M+Δm的电子的结合能。我们知道电子在每秒内会受到许多光子的扰动，假设质量为M+Δm的电子运行在半径为R+Δr的轨道上，若它受到一个指向原子核的扰动，离核距离变为R+Δr-r，此时原子核静电力对它的作用增强，若它的结合能小的话则电子立即裂变放出光子重新回到其原来的轨道R上；如果质量为M+Δm的电子内部的结合能非常小，以至于受到微小的扰动时立即裂变放出光子，那么它在半径为R+Δr的轨道上停留的时间也趋近于零，换句话说半径为R+Δr的轨道根本不存在；如果质量为M+Δm的电子内部的结合能非常大，以致于受到很大的扰动时它才裂变放出光子，那么电子就能够在半径为R+Δr的轨道上停留一段时间，这段时间就是原子的平均寿命。假设有一群电子处于同一激发态，由于每个电子受到的扰动情况不一样，有的电子受到的扰动大有的电子受到的扰动小，而只有电子受到足够大的扰动并运动到离核足够近的地方才会裂变放出光子，所以电子裂变回到基态的时间也不一样。处于同一激发态的原子的平均寿命和两个因素有关：一是电子的结合能，二是电子受到的扰动。电子内部的结合能与原子核“幻数”相似，只有特定质量的电子的结合能才是很大的，所以电子的轨道也是特定的、不连续的，其它质量的电子由于结合能很小，裂变时间极短，所以它们不可能稳定停留在原子中，也形成不了稳定轨道甚至根本就没有轨道。我们再来考虑指向原子核的扰动。设电子在吸收一个或几个光子以后质量增加为M+Δm，与原子核相距R-Δr，此时原子核对电子的静电力增强，电子立即裂变放出质量为Δm的光子，由前面的证明我们知道，此时电子的速度增大，离心力大于静电力，电子最终将停留在半径为R的稳定轨道上。也许有人会怀疑，这样看来电子可能存在的稳定轨道岂不是唯一的了？实际上由于电子在原子核外有几个不同的稳定质量，所以它也有几条稳定轨道，一定的质量总是与某一条特定轨道相对应。从这里我们可以看出，电子在原子核中的稳定轨道往往对应于电子结合能极大的质量，结合能小的质量由于在原子中不稳定因而不会形成稳定轨道。转贴于

5.电子结构与不同跃迁轨道

对于处于同一激发态的一群电子而言，设电子的质量为M+Δm，它们可能会有不同的跃迁轨道，放出的光子的能量(质量)也不同，但总是跃迁到离核近的电子放出的光子的能量(质量)大。电子从激发态回到基态的过程并不是先放出光子再回到基态，而是先回到比基态更近的地方放出光子然后才回到基态。当电子回到离核R-Δr处时，在静电力作用下电子裂变放出质量为Δm的光子，此时离心力大于静电力，电子将回到半径为R的稳定轨道上。那么电子为什么会有多条跃迁轨道呢？这说明处于同一激发态的电子内部结构(结合力)不同，有的结合力大，有的结合力小，结合力小的光子在离核较远的地方裂变，放出的光子能量也较小；结合力大的光子在离核较近的地方裂变，放出的光子能量也较大，电子的跃迁方式是由其内部结构决定的。同一质量的电子可能有多种裂变方式，再次向我们说明电子具有内部结构，在考虑原子光谱时一定要考虑电子的内部结构。处于激发态的电子在向基态跃迁时会发出光子；把原子的内层电子打掉以后外层电子会放出光子并向离核更近的轨道跃迁。这些现象启示我们：电子离核越近质量越小，电子离核越远质量越大。从这里也可以看出，电子质量越小其内部结合力越大。因为离核越近电子受到的静电力越大，而电子能够稳定存在说明其内部结合力越大。在同一个原子中，内层电子的质量小于外层电子的质量；同一个电子离核越近质量越小。

理论物理篇2

关键词：物权行为、物权行为理论、绝对物权行为理论

一

自萨维尼提出物权行为理论以来，争论百年而终无定论，时至今日对物权行为理论持肯定说与否定说的观点仍相持不下，但双方的争论仍然未能跳出“留学德国的学者多持赞同说，留学英美和日本的学者多持否定说”这一基本定式。目前，坚持肯定说的学者无法利用现有的理论体系清晰地回答否定说的合理质疑，反对者也无法将物权行为理论彻底击溃，这已经成为民法学界一个难以解开的谜题。本文认为，法律是世俗的行为规范，而决不是魔术，更不是不食人间烟火的精灵，思维方式固然会有所差异，但似乎也不会对一项制度设计达到无法彼此理解的尴尬境地。在物权行为理论的发源地德国，根本不存在关于思维方式的差异问题，但关于物权行为理论的争论同样十分激烈，这就表明争论的来源仍来自于物权行为理论自身。在肯定说和否定说僵持不下的胶合状态之际，明智之举似乎是选择支持其中的一方，因为无论如何，都会拥有一批同盟军，决不至于陷入孤立无援而“两头都不讨好”的危险境地。然而，既然我不能被目前的物权行为理论彻底说服，又无法将物权行为理论中的科学性彻底抛弃，最终我还是决定走第三条道路，大胆地对物权行为理论进行检讨和重构，试图破解物权行为理论的谜题。

二

萨维尼强调物权行为独立于债权行为而具有无因性，实际上只有在“债权行为无效而物权行为有效”场合才真正具有价值。然而，根据萨维尼的物权行为理论，当债权行为无效而物权行为有效时，虽然物权行为已经发生变动，但并不意味着物权的取得人可以高枕无忧，其最终的结果却是：虽然买受人根据物权行为取得了所有权，但鉴于债权行为的无效，其必须按照不当得利将其取得的物权予以返还。从实际效果来看，物权行为理论所强调的无因性，似乎只是虚晃一枪，最终却使无因性理论的结果被迂回曲折地否定掉。既然物权行为具有独立性，且物权行为的效力不应受债权行为的影响，那么债权行为无效，为何要把基于有效物权行为而产生的利益予以返还？如果债权行为无效，物权行为有效，而最终却因为债权行为无效而将物权行为所产生的法律结果认定为不当得利，这究竟采取的是有因性还是无因性？物权与债权在主体、效力上的本质差别已是不争的事实，但根据萨维尼的物权行为理论，为什么物权行为中的意思表示主体却可以和债权行为中的意思表示主体完全重合？笔者认为，绝对权与相对权之间的区分不无道理，但物权行为理论本身仍有不少令人费解之处，其理论仍有待完善。

由于“物权行为”概念的诞生是整个物权行为理论的逻辑起点，也是构建整个物权行为理论的基石，因此，本文就把对物权行为概念的研究作为对整个物权行为理论进行分析检讨的第一步。

在当前的法律行为理论中，以意思表示的主体为标准进行划分，法学界几乎一致将法律行为划分为单方法律行为、双方法律行为和多方法律行为。目前的立法、司法和法学论著中既没有绝对法律行为和相对法律行为的概念，也没有认可特定人与不特定人之间存在绝对法律行为的观点。我姑且将这种引起特定权利人和不特定义务人之间绝对权变动的法律行为称为绝对法律行为。

如果一项绝对法律关系的变动是基于法律行为而引起的，那么基于私权自治原则，法律关系的主体就应当是法律行为中作出意思表示的民事主体，自然而然的逻辑结果就是：在引起绝对权变动的这种法律行为中，作出意思表示的民事主体理所当然就是特定的权利人和不特定的义务人。简言之，如果绝对权和相对权是存在的，绝对法律关系和相对法律关系是存在的，那么绝对法律行为和相对法律行为同样也是存在的！

法学界普遍承认绝对权的存在，也都承认绝对法律关系存在的客观性，但无人认可绝对法律行为，这恰恰是我们法学研究中的理论盲点！如果不承认绝对法律行为的存在，就无法解释绝对权变动的原因，也无法解释引起绝对权变动的法律行为的性质。正是因为没有绝对法律行为的概念，所以德国物权行为理论才会争论百年而相持不下。物权行为理论的创始人萨维尼在《当代罗马法体系》一文中写道：“交付是一个真正的契约，因为它具备契约概念的全部特征：它包括双方当事人对占有物和所有权转移的意思表示”。根据萨维尼的论述，物权行为中的意思表示是由债权行为中双方当事人作出的。至此，一个理论上的矛盾开始凸显：物权与债权在主体、效力上的本质差别已是不争的事实，但在引起物权变动时，物权行为中的意思表示主体却和债权行为中的意思表示主体完全重合！显然，萨维尼认识了相对权与绝对权之间的本质差异并把它作为研究物权变动的出发点，也认为应当将区分原则贯彻到法律行为领域，所以他认为引起绝对权变动的法律行为和引起相对权变动的法律行为应该是不同的，这是他对物权行为和债权行为进行区分的理由，这是物权行为理论的闪光点，但是萨维尼所提出的“物权行为”这一概念则是逻辑错误的产物，他只是简单地将债权行为中的物权变动意思直接剥离出来，然后生硬地贴上物权行为的标签。萨维尼不仅没有将区分原则真正地贯彻到法律行为领域，而且他所提出的“物权行为”中的意思表示其实也只是债权行为中关于物权变动的意思表示，并非独立的法律行为。事实上，如果切实在法律行为领域贯彻区分原则，就应当将法律行为区分为绝对法律行为和相对法律行为，其中绝对法律行为是引起绝对权变动的原因。简言之，物权行为理论清晰地认识了相对权与绝对权、绝对法律关系和相对法律关系之间的本质差异，但它没有能够把这种区分贯彻到法律行为领域，由此导致了物权行为理论的倾斜，萨维尼物权行为理论的症结恰恰就在这里。

三

绝对法律行为是破解物权行为理论这一谜题的金钥匙！笔者认为，引起物权变动的不是萨维尼所说的物权行为，而应该是绝对物权行为。所谓绝对物权行为，就是特定权利人和全体不特定义务人之间关于引起物权变动的绝对法律行为。绝对物权行为是绝对法律行为制度在物权领域的运用。笔者认为绝对物权行为才是引起物权变动的真正原因。“绝对物权行为”与“物权行为”的重大区别就在于是否考虑不特定人的意思表示。根据绝对物权行为理论，完整的不动产物权变动过程是由债权行为、绝对物权行为和国家确认行为三个阶段共同完成的。事实表明，绝对物权行为在逻辑上具有合理性，在制度设计上具有可操作性，它不仅对绝对权变动中的利害关系人而言至关重要，而且对法律行为理论、物权制度设计和法学思考方法均有重大影响。物权法中存在着不少重大争议，例如：在我国物权立法中是否要采用物权行为理论、如何确定我国的物权变动模式、不动产登记的性质、无权处分中买卖合同的效力、抛弃是否是法律行为、权利瑕疵担保义务如何履行、登记机关如何进行实质审查等，这些重大争议根据绝对物权行为理论都可以迎刃而解。

理论物理篇3

一、激发求知欲望

捷克教育家夸美纽斯认为：“教育者的艺术表现在使学生能够透彻地、迅速地、愉快地学习知识技能。”教学的技巧和艺术就要使学生渴望获得知识和不断追求真理，并带有强烈的情绪色彩去探索、认识客观世界，所以教学过程必须遵循这一真理，要精心设计教学程序，以启迪学生的心灵，点燃其思维的火花，来激发学生的情感、兴趣和意志，使学生的认识活动成为一种乐趣，成为精神上的需要。物理教学艺术的表现，首先在于能激发学生强烈的求知欲望。

1.设计物理情景，激发学生学习兴起。

即使是刚学物理的学生，头脑中对物理知识的了解总有些“前科学概念”其中包含了理解和误解。如在教“光的折射”现象时，介绍一个实验情景：实验装置是一个玻璃槽中装水，水中插上一个塑料泡沫片，在塑料泡沫片上粘贴一条用塑料纸剪成的鱼，让几个学生各用一根钢丝猛刺水中的鱼，由于学生总认为眼睛所看到的鱼的位置那么准确界定一样，在这样错误的前科学概念的影响下，自然出现在日常生活实践中对一些自然现象凭自己的经验或直觉形成错误的判断。教师把泡沫片从水中提起来，发现三根钢丝都落在鱼的上方，接着说：要知道这个道理，就得学习“光的折射”现象。这样的引入，将光学原理融入日常生活中来，可操作性，创设的简易实验把学生带人一个渔民叉鱼的情景中去，符合初中学生对新鲜事物好奇好动的特点，因而能很快地集中学生的注意力，这就为接下来用实验研究光的折射结论创造了良好的认知起点。只有通过教师精心设计物理情景，才能使教学内容变美、变活，深入到学生的心灵之中，实现物理教学的情感转移，学生将对物理学和物理教师的情感转化为学习的动力，这样才能产生出艺术的效果。

2.指导学生“实验探索”，体会学习的乐趣。

教科书中呈现的知识，通常是科学家们早已发现，已形成定论的知识，固然学生在学习时并不是去寻求人类尚未知晓的事物或联系，但它不会消极被动地接受教育者所灌输的一切，把自己充当接受知识的容器，而会以自己的认识基础、心理状态为依据，有选择地吸收外部输入的各种信息，教学艺术的“基调”就在于找准学生心理状态的“固有频率”，使教学信息收发达到同步，激起学生情感的“共鸣”。同时，物理知识的传授，它应是一个学生自己思考，亲自获得知识的探索过程，从这一意义上看，学习活动不仅是由认知和情感共同参与的过程，也是一个知识“再发现”或“重新发现”的过程。“实验探索”可以深化学习兴趣，这一过程，教师应处于主导地位，精心备课，设计好合理的教学程序，引导学生去探索知识，学生应处在探索知识的主体地位上，教师应让学生动眼、动手、动脑、动口积极主动、生动活泼地学习。要克服传统教学中教师讲的过多，统的过死的弊端，使学生完全置身于物理的环境中学习物理。如“密度”教学时，就可以指导学生“实验探索”，教师对教材可作创造性的处理，而不必完全形式化的依据教材展开和进行。密度是初中力学中非常重要的概念，也是个教学难点。本节课可以用实验——探索贯穿全课。首先教师提出问题，教师拿出两块大小不同涂上颜色的金属块，问学生能否很有把握的判定它们是否属于同种物质？当学生感到困难时，教师指出：鉴别物质可以根据物质的特性来鉴别，只凭气味、颜色、软硬等这些物质的明显特性来鉴别是不够的，我们还必须探索物质的一种更隐蔽的特性，这种特性可以从物质的质量和体积的关系中发现。要求学生分组讨论，设计出研究几种物质的质量与体积关系的实验方案。教师可根据学生的实际水平，进行诱导启发：每一种物质的质量与体积能够改变（如分别取几块大小不同的铁、铝等固体，几杯体积不同的水、酒精等液体），分别测出每一种物质几组对应的质量和体积，再来研究质量和体积之间的关系。接着让学生分组设计实验，开展全班讨论，确定出最佳实验方案，让学生自选器材，分组实验，得出数据，引导学生分析数据，对于同种物质体积越大，质量越大，让学生猜想，它们之间可能存在什么关系，估计学生会说：质量与体积成正比。教师指出：质量与体积究竟是不是成正比关系，必须通过数据处理才能下结论。当学生发现同种物质质量与体积比值是一个恒量（成正比），不同种物质其比值不同，便可找出物质隐蔽着的重要特性m／v，其大小是由物质种类所决定的，反映了物质种类的一种特性，物理学上把物质具有这种特性叫做密度，这样紧紧围绕密度这个概念，创设情景置疑，让学生大胆猜想，并设计实验验证猜想，教师善于启发诱导，丝丝人扣，让学生动手实验主动探究，发现物理规律，当实验探索发现伴随着学生的学习过程时，学习将会充满乐趣，将会产生强大的学习动力。

二、展示物理科学美

罗丹有一句名言：“生活中并不缺少美，而是缺少美的发现。问物理教学同样如此，但物理本身并不是美学，要想使物理教程从枯燥的铅字变成闪烁美的光彩的科学诗篇，关键在于我们教师平常教学中是否认真发掘物理科学美，是否去展示其美学特征，是否去创设美的意境，让学生潜移默化受到物理科学美的陶冶，这就是教学的艺术。

1.展示物理学美学特征。

物理学的研究对象大到天体，小到共振粒子，从实体到另一形态的场、光等都是物质的。物质又是运动的，如机械运动、分子热运动、光波传播，实际上是不同形态的物质的不同运动形式，它们的运动是有规律的，自然界是合理的，简单的、有序的，因此，科学家们在探索真理的过程中，往往以科学美作为追求的目标，通过他们的努力而形成的物理理论，在内容上、形式上是那么自然、简单、和谐，都放射出美的光辉。教师平时教学中应向学生展示物理知识的美的一面，激发学生爱美天性。例如：物理内容的简单美，表现在物理概念、规律的表达上，科学、准确、简洁。热是众多物理学家争论了一个多世纪的问题，却以“大量分子的无规则运动”十个字做了结论；物理学的对称美，给人一种圆满。匀称的美感，运动与静止，匀速与变速，引力和斥力，反射和折射，“磁生电”和“电生磁”，平面镜成化电荷的正负。磁场的两极等揭示了自然界物质存在、构成、运动及其运动规律的对称性而产生的美感。物理学理论内部相互间的自洽而展现和谐美，自由落体、竖直上抛、下抛以及各种直线的匀加速与匀减速运动都可以统一于运动学的速度和位移两个公式中，牛顿力学公式，可以把地上的物体与天上的星体统一起来。由此可见，教学中只要我们善于发掘，物理学的“简洁美”、“对称美”、“和谐美”等美学特征在中学物理中便有许多例证。我们要让物理学美的素材震撼学生的心田。

2.培养学生的审美能力在教学艺术活动中，教师的教学能否产生艺术效果，有赖于教材、教师的精心备课和表演水平，还要看学生是否具有一定的艺术情趣，而影响学生艺术情趣其中一条因素就是审美能力，所以教师在展示科学美的同时，要着重培养学生对科学美的审美能力。物理科学美的体验不关是视觉或听觉的，更多的是靠学生的心智去体验，由学生的体验产生的美的感受而产生的愉悦程度与学生的审美能力有关。所以，教师平常教学中，要引导学生积极主动地去探索自然界的奥秘，使他们在探索中领会许多事物的本质与联系，感受到知难而进，解疑释惑，获得新知识的愉快，从而培养学生的审美能力。

三、促进学生发展

当前，世界面临着激烈的经济竞争和人才竞争，我们的教育目标应立足于培养学生适应科学技术的发展和未来的生存能力。物理教学必须根据物理学科的特点为完成教育培养目标作出贡献，应致力于促进学生的全面发展，培养学生不断获取新知识的能力和创造力。在教学过程中应如何促进学生的发展？这体现着教师的艺术水平。

1.促进学生积极思维。长期以来，由于受到片面追求升学率的影响，使学校教育失之偏颇，引向应试教育的误区，由此形成了一整套应试机制和模式，只注意到教学要依赖于学生发展的一个方面，忽视了教育要促进学生的全面发展，采取传统的注入式教学方法，使教学处于教师“给”与学生“收”的单调局面，学生在学习物理中处于被动随从的地位，这对促进学生的发展毫无神益，要想促进学生的发展，培养学生的能力，发展其智力，首先必须使学生的大脑积极主动地思维起来，我们在教学中要善于设计一些让学生”跳一跳能吃到果子”的问题，让学生思维，可以通过设计实验情景，故事借景，习题情景，漫画情景等激发学生思维。如在教“压强”应用时，可出示一张漫画，题目是“三毛应该怎么办”，画的是三毛陷入沼泽地里，正在下沉，情况万分危急、周围又无人帮助，请你为三毛出主意，设计这样紧扣学生心弦的情景问题，把学生带入物理情景中，利用学生善良的天性调动其思维的积极性，大家都主动地为三毛出主意，达到促进学生积极思维的目的，同时也促进了学生的发展，培养了学生运用知识解决问题的能力。

2.引导学生独立的学习。

理论物理篇4

然而从总的情况看，目前探索性实验的研究仍然是初步的，还有一些理论和实践上的问题有待探讨。比如，实验的教学功能有哪些？如何设计这种实验？显然，这些问题都是高中物理探索性实验研究中尚需深入探索的领域。

本文在前人研究的基础上，总结作者多年来高中物理探索性实验设计的具体实践经验，结合现代认知心理学理论，从实验设计这个探索性实验最基本的环节入手，对高中物理探索性实验的设计进行了初步的研究，试图从理论上初步形成高中物理探索性实验的设计指导思想、设计原则，从而给探索性实验的进一步研究以新的启示。

我们对探索性实验的定义是：由教师给出实验课题，提供实验器材，提出实验要求，让学生自己拟定实验方案，制订实验步骤，独立地通过实验的观测和分析去探索研究，从而发现“新”的物理现象，并通过建立物理模型来解释实验现象，总结出他们原来并不知道的规律性认识的实验。

一、高中物理探索性实验的设计指导思想

探索性实验作为物理实验的一种形式，它既有别于测定性实验，又有别于一般的验证实验。探索性实验的目的在于使学生获得物理实验研究方法的训练，让学生接触探索、发明、发现的过程和方法。在探索发现的过程中，发展学生理性的、批判的思想方法，体验学者研究的苦衷和愉悦，培养他们的发现、探究能力。而要达到这种目的，首先要求教师树立正确会设计指导思想。那么，探索性实验的设计应该该具备什么样的指导思想呢？瑞士心理学家皮亚杰的发生认识论理论可以给我们以很好的启示。

皮亚杰认为，人的行为具有一种定向性平衡。本来处于平衡状态的图式，由于人与事物的相互作用而破坏了平衡状态，出现了平衡化。为此，人再进行反应又恢复平衡，这种重新达到平衡状态的心理反应过程，称为平衡化。平衡化又可分为同化和顺应两种形式。同化是主体面临新的情境时，总是将新的知觉要素或刺激整合到原有的图式中，引起主体原有认知结构量的变化，以加强和丰富主体的动作；而当主体的图式不能同化客体时，主体只有改变原有图式或建立新的图式，引起主体认知结构发生质变才能适应或容纳新的刺激，这叫顺应。正是在同化、顺应的交替转换过程中，新的认识不断整合为更高级复杂的认知结构。

学生的心理发展，就是这种认知结构从平衡到不平衡再到新的平衡的过程。皮亚杰认为，引起儿童认知上的冲突，引起最佳或最大限度的不平衡，才能激发儿童的求知欲和好奇心。按照他的平衡学说，冲突是认知结构重新组织和随后发展的基础。

探索性物理实验作为学生的一种积极主动的认识建构手段，其目的和作用不仅仅只是作为一般的建构手段，而是作为学生建构逻辑结构的手段。要达到这种目的，就要使学生在进行探索性实验时发生认知冲突。这要求探索性实验设计首先要足够“新颖”。正是这种“新颖”的刺激，才会激发学生对探索的兴趣，才能引起学生探索的欲望，才使得它与主体原有的“定势”相矛盾、相对立，才能产生认识上的不协调和冲突。比如，我们设计的“测定没有系统误差存在时干电池的电动势和内电阻”实验，要求学生自己设计电路、得出数据，并求出没有系统误差存在时电池的电动势与内电阻，这比高中教材上的实验“新颖”。

那么，设计的“新颖”要达到什么程度呢？这涉及一个“度”的问题，太弱的刺激由于不能引起认知上的不平衡，因而也就不能引起同化和顺应。相反，如果外部刺激超过主体认知结构同化的范围，那么同化和顺应都无法进行，主体的反应也无从谈起。这正如皮亚杰所说的那样：“一个人既不注意太熟悉的东西，因为已经司空见惯了，他也不注意太不熟悉的东西，因为和他图式中的任何东西都没有联系。”

为了引起学生认知上的冲突，引起最佳或最大限度的不平衡，探索性实验的设计还要遵循“适度”原则。“适度”是指设计既要与学生已有的知识经验有一定联系，同时又要有一定的难度。这样的设计如同树上的果子一样，学生必须“跳一跳”才能摘下来，这样就最大限度地激发了学生的求知欲和好奇心。当他们依靠已有的知识解决了一个新问题时，往往会在紧张的智力劳动之后带来精神上的满足。这种求知欲满足后，又会产生新的刺激，激励他们进一步去探索新的课题，从而转化为学习上的一种内驱力。

概括以上两个方面可知，探索性实验的设计指导思想应该是“新颖、适度”。

二、高中物理探索性实验的设计原则

根据上面所提出的探索性物理实验的设计思想，结合我们多年具体设计中的体会与经验，我们认为有必要进一步制订探索性实验的设计原则。这是因为，设计指导思想的确立能使我们从总体上把握设计的方向，而设计原则的制订则会对设计的指导更臻于具体，并对探索性实验的设计选题、设计思路等方面给予理论指导，从而指导我们设计出符合学生认知水平发展的实验来。

（一）探索性设计原则

探索性设计原则是指：所设计的实验包含的物理规律往往隐藏在较深的层次，需要学生去挖掘；实验的条件和结果之间往往存在着较大的距离，需要学生去跨越；解决问题的方法与途径往往不太明确，需要学生通过尝试错误，提出假设并验证假设来寻找。提出这一原则基于以下原因：探索性实验作为一种发现学习活动，首先需要学生进行深入仔细的观察，并对外界输入信息和刺激进行过滤，唤起并指引注意作出有选择的记忆检索，并结合输入信息进行评价，从而提出假设，进行试误性尝试，以便检验假设。这样，学生在解决问题的过程中，不仅能学会并形成一定的认知策略和技巧，同时也激发了他们的智慧潜力，并有助于形成内在的学习动机。因此，探索性实验的性质本身要求我们的设计要在条件与目的之间设置“障碍”，学生在越障的过程中，实际上是通过思维的中介在条件与目的之间架起一座认知“桥梁”。这种越障过程既包括发散性思维，同时又包括辐合思维。发散性思维不直接加工信息，它主要提供解决问题的方向与方法，它属于执行控制过程，它属于影响问题求解过程的认知策略范畴。待问题求解的方向与方法确定后，又需要辐合思维进行逻辑推理，按已确定的方向深入下去直至解决问题，从而在这一探究的过程中培养学生的创造性思维。

从探索性实验的教育目的来看，由于探索性实验是建构学生良好认知结构的手段与方式，其信息刺激是一种新颖、适宜的刺激，因而，决定了实验设计一定要具有探索性。探索性的意义在于它给出的新颖、适宜的刺激能在学生的头脑中引起认知冲突和危机，从而促使学生积极、主动地建构他们的认知结构。特别需要指出的是，学生的探究行为作为一种动作或活动，它不同于演示实验中学生的观察，也不同于学生分组实验中的操作。上述观察和操作虽都包含物质动作和精神动作，但是精神动作的参与少，同时缺少两者的转化。这种情况正是造成目前实验教学不受欢迎的一个重要原因。而学生的探究行为则表现为物质动作与精神动作自始至终的交织与转化。这种交织与转化的前提来自由于探索而引起的认知冲突。这样，学生在探索性实验中进行的抽象思维就不只是来自感觉因素的联结，而是来自感知与行动的相互协调。这事实上就回答了我们经常为之困惑的一个问题：为什么说物理理论的思维训练与运用实验的思维训练其效果大相径庭？进一步，我们也朝着解决探索性实验教育功能的方向迈出一大步，这就是探索性实验探索性的价值之所在，也正是我们制订这一原则的理由与根据。

（二）趣味性设计原则

趣味性设计原则是指：探索性实验的设计要充分考虑学生的心理特点和认知水平，实验设计要求生动、有趣，能使学生在进行实验探索时，自始至终保持很高的兴趣。

在探索性实验设计中强调趣味性原则是因为，探索性实验作为一种学习活动，不能依靠教师的督促使学生完成，而要通过设计良好的实验本身来激发学生的兴趣，使学生从好奇出发，进而发生兴趣，只有这样，才能使学生自觉自愿地参与实验探究活动。

探索性实验作为学生探究行为的目标或诱因，它还具有诱发和激励主体的有目标指向行为的作用和功能。生动有趣的实验本身会使学生产生暂时性的兴趣，而解决问题的探究以及成功地解决问题，又会使学生的暂时性兴趣转化为持久兴趣。兴趣作为主体的一种内驱力，它刺激主体并引起反应（活动和动作），反应的结果则导致主体需要的满足。当需要（探索的愿望）和内驱力（兴趣）指向某种特定的目标（探索性实验）时，主体便获得了动机。

（三）理论联系实际设计原则

理论联系实际设计原则是：探索性物理实验的设计不仅有观察、测量的过程，而且需要建立物理模型，对实验的现象和结果用根据物理模型得出的表达式进行解释，从而培养学生运用理论解决实际问题的能力。

在设计中提出这一原则的理由是：多年来我们对物理实验的教学功能缺乏深入的研究，存在着一种普遍的观点，认为实验是附属于论、服务于理论的手段。实验的目的和作用常被归纳为正确观察、测量、读数和记录数据。根据实验数据验证物理规律。其实，物理实验不仅仅是用作训练技能，验证规律，而且它也是探索物理现象和规律的手段之一。它与物理理论相伴而行，密不可分。

提出理论联系实际原则的理由还在于：物理模型在学生的探究过程中还有三种功能。1、它具有相关功能。它以合理的方式把我们研究的物理现象和结论联系在一起。2．它具有解释功能。物理模型可用来说明或解释观测现象和得出的结论。3．它具有启发功能。它能提出进一步研究的新假说、新问题和新实验。当学生在探究过程中认识到物理模型的上述功能后，就会逐步走出观测资料和实验归纳的局限，接受并学会提出和检验物理模型的方法。

（四）简易性设计原则

简易性设计原则是指；实验的设计要尽可能采用较少的仪器，所使用的仪器要尽可能简单，设计的选题要尽可能与日常生活实际相联系，实验的原理要尽可能在高中物理范围之内。

提出这个原则的理由基于以下几点。首先，探索性实验作为实验教学的一种形式，它由教师给出实验课题、提供实验器材、提出实验要求，让学生自己设计实验方案，并选取日常生活中的一些物品作实验器材，自制一些简单的仪器或零件。就地取材，用简单的器材做实验的方法还富于教育意义。因为这样做能使学生感到物理就在自己身边，研究物理并不神秘，从而调动学生的学习积极性、主动性，培养创造精神。

采用简单的器材还容易突出实验的物理原理，而不为那复杂的结构所干扰，因而能获得更好的效果。事实上，实验的效果往往与仪器的复杂程度成反比。麦克斯韦在评价简单仪器时曾说过：“这些实验的教育价值，往往与仪器的复杂性成反比，学生用自制的仪器虽然经常出毛病，但他却会比用仔细调整好的仪器学到更多的东西。仔细调整的仪器学生易干依赖，而不敢拆成零件。”这很好地说明了简单仪器特有的教育价值。比如，我们设计的“探索热水瓶的保温性能”实验，所使用的器材仅是一只温度计（100℃），而其研究对象却是家家都有的热水瓶。要求学生探索热水瓶内的热水温度（T）与时间（t）的函数关系T＝f（t〕。这个实验由于器材简单、情境活泼，很容易激发学生的兴趣。并且易于突出其物理本质，又富于探索性。这样的实验设计较好地体现了探索性实验的特点。

（五）科学性设计原则

科学性设计原则是指：在探索性物理实验的设计中，首先，必须保证实验的设计不出现科学性错误，这是最根本的要求。其次，实验设计要具有科学思想和科学方法的教育因素。

为什么要提出这个原则呢？这是因为，我们对学生进行科学教育的基本要求就是要向学生传授科学知识，同时物理知识本身的科学性也要求我们在实验中尊重科学事实。提出这个原则的另一层含义在于，由于一个较好的探索性实验设计本身就是一项小型科研，在选题及设计过程中对于设计者也是一种探究活动，其结果很难在设计之始加以预测。因此，如果在设计中没有科学的态度和方法，或者没有认真处理实验数据，往往稍有疏忽就会出现科学性错误。比如，“用沿线变阻器作限流器和分压器使用时输出特性的研究”的探索性实验，本身是一个很好的实验设计，但也出现了科学性错误，如图l。为什么说这个图是错误的呢？分析其原因，可能是设计者没有认真对待实验数据，以致出现当Rr时直线与R<<r时曲线相交的错误结论。其实，若在实验中对实验数据认真处理，是不难得出正确结论的，如图2。

由图2可知，当负载电阻值不同时，输出调节范围也不一样。如ε＝3V，r＝20Ω，使用r＝200Ω的滑线变阻器作分压器，则电压的调节范围如表一。

运用全电路欧姆定律，我们还可以求出输出电压最大值的表达式

理论物理篇5

笔者之一曾在美国考察访问过八所中学，给笔者留下深刻印象的是：美国中学物理教师普遍很重视实验。他们一般都有自己的专用教室，各班学生轮流来上课。教室里四周靠墙的桌子上，常常摆了一圈演示实验仪器。教室旁边还有一间准备室，准备室里也放满了教师的各种教具与实验器材。这些演示教具和实验器材大多是教师自己设计制作的。许多自制的实验器材构思巧妙，结构简单，效果良好。例如，ROYAL中学的贝克尔先生设计的将沉重的长方木从中点水平支起来，用塑料的高尔夫杆套经毛皮摩擦后吸引长方木一端使之水平旋转的静电实验；磁铁在竖直的铜管中缓缓下落的涡流阻尼实验，塑料瓶中装有界限明显的两色液体的模仿龙卷风的实验；数字显示不同物体的温度的实验等；VANNUYS中学的罗伯特先生用苹果和南瓜在教学楼顶上做的自由落体实验；自制木头飞机在铁丝上滑行投弹的平抛实验及“射击猴子”实验；SANFERNANDO中学的克朗代尔博士的水流反冲实验，用玩具枪在不同角度做的斜抛运动实验等。这些实验器材大部分是他们自己掏腰包购买材料，不惜时间精力制作起来的，表现了美国中学物理教师对实验的重视和敬业精神。他们通常一天5节课，另一节用于备课和批改作业等，天天如此，还有的周课时达到30多节的。即便如此，他们也是想方设法设计各种教具及实验器材以改进教学。

值得一提的是“射击猴子”问题，这在中国的中学物理课本上也有：树上吊着一只猴子，有一管猎枪的枪口直接对准猴子，猎枪开火的一瞬间，猴子从树上掉下，问枪弹能否击中猴子。我国的有关报刊曾专门对此问题进行过讨论，稿件几乎全是从理论和计算方面来证明或是讨论的。而在美国，笔者先后四次看到不同的美国教师用实验回答这个问题。最精密的实验是加州洛杉矶大学（UCLA）的霍夫曼博士设计的用激光瞄准远距离射击，在猴子快要落地时命中的演示实验。最简单的实验是上面提到的罗伯特先生设计的实验：他用一根3米长的塑料管做为猎枪，用木头削制子弹，猴子用电磁铁吊在空中，电磁铁开关用一导线连至塑料管口。他从管子另一头瞄准猴子，用嘴使劲一吹，子弹飞出管口，断开电源，猴子落下，飞出的子弹恰好击中下落的猴子。如此简单的实验，就能得到良好效果。这一“射猴”例子生动地说明了美国中学物理教师对实验的重视程度。

美国教师认识到，实验教学比起直接讲述来，确实要花费更多的时间和精力，而且在得到结论方面常常反不如直接讲述来的简洁而明确。但物理科学是一门实验科学，学生从物理实验中所获得的感性认识，探索能力和动手技巧等，不是直接讲述所能给予的，而且物理实验在增加物理教学的趣味性方面，也有它不可替代的作用。所以，虽然在美国中学物理教材中一般并没有列举需要作什么样的物理实验，教学大纲上也没有规定这部分内容［1］，但美国中学物理教师普遍很重视实验，这已成为一种风气和共识。

二、关于物理实验的规范性及多样性

在我国比较正规的中学中，学生分组实验的规范性及实验条件的优越，显然是大部分美国中学所不及的。笔者曾看过他们的一份实验讲义，上面列举了七，八个实验，内容涉及力学，电磁学，声学，热学等多项内容，在实验的规范性及与教学内容的紧密配合方面，显然不如我们的学生分组实验。曾到中国中学访问过的美国教师对中国中学中实验设备的齐全、实验经费的充足感到十分羡慕。他们说：“中国的中学是很富裕的。”所以美国学生动手做实验的条件反而不及我国学生优越。我们应该重视我们在这一方面的长处，加强管理，提高仪器设备的利用率，充分挖掘实验仪器在培养学生能力方面的潜力。

但从另一方面说，仪器的缺乏也激发了美国中学师生在实验方面的创造性。如上所述，美国中学物理教师自制了大批的教具和实验器材，此外他们还领导学生搞各种各样的课外实验活动。例如，有一所学校的老师领着一个学生实验小组利用仪器接收从人造卫星上发来的信号，并以此验证相对论的理论。笔者曾参加洛杉矶1992年中学生发明竞赛的评判工作。他们中学生制作的各种各样的参赛展品摆满了一个体育馆的偌大一周圈门廊，充分显示了他们中学生课外实验活动的丰富多彩。笔者在美国参加过多次学术会议，其中教师以及学生演示他们设计制作的各种实验常常是会议的一项重要内容。

前两年，计算机在美国中学物理实验教学中已开始使用，但还不是那么普遍。在笔者访问过的八所美国中学中，有一所中学的物理教室中摆满了一周遭黑白屏幕的计算机，学生们正在上有关的课程。他们的课本就叫做“计算机模拟物理实验”［2］，目录如下：

实验一统计规律

1．随机事件的分布2．分布的平均值和标准误差

实验二抛体运动

1．平抛2．斜抛3．猎人和猴子。

实验三非匀加速运动

1．空气阻尼2．谐振动3．非谐振动

实验四行星运动

1．环绕一个恒星运动2．环绕两个恒星运动

实验五波动

1．正弦波2．波的迭加3．驻波。

实验六电场

1．两个点电荷2．三个点电荷3．未知电荷。

与教材相适应有配套的软盘。学生当时正在津津有味地做着“猎人射击猴子”的模拟实验。由目录可知，这一教材是综合性的，并不直接配合某一部分物理教学内容，但部分弥补了他们学生分组实验内容的不足，同时也能使学生获得操作计算机的基本技能。此外，有些计算机模拟的物理实验也是用实物实验很难实现的，例如“行星运动”。所以，预计计算机模拟物理实验以后会有大的发展。

三、对我国中学物理实验教学中某些问题的反思