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目录1

第一章　观察1

第一节 故事与反思1

一、中学生姆潘巴的精心观察对权威的牛顿冷却定律提出挑战1

二、反思4

第二节　典型事例5

一、哥白尼通过观察建立了“日心说”5

二、古德利克发现恒星大陵五的暗伴星7

三、细心观察是物理学家卢瑟福的特点7

四、爱因斯坦的三大著名预言7

六、观察手段的飞跃性变革8

五、对宇宙线的观察加深了对物质结构的认识8

第三节 实例与练习9

例1．观察布朗运动9

例2．谁是纵火犯11

例3．实物的形状11

例4．眼睛不会欺骗你吗12

练习与解答13

第四节 本章提要20

一、观察的意义20

二、观察的要素21

三、观察的方法21

四、观察方法的局限性22

第一节 故事与反思24

一、近代实验科学的奠基人——伽利略24

第二章　实验24

二、反思28

第二节 典型事例29

一、自由落体实验30

二、木卫蚀观察实验30

三、摩擦生热实验30

四、双缝干涉实验30

五、热功当量实验30

六、莱顿瓶放电实验31

七、以太漂移实验31

八、α粒子散射实验31

九、日全蚀观察实验31

十、证实存在第六种夸克的实验31

例1．欧姆定律的发现32

第三节 实例与练习32

例2．测定光速的实验39

练习与解答44

第四节 本章提要52

一、实验的意义52

二、实验的特点52

三、实验的要素53

四、实验的类型53

五、实验的步骤53

六、实验的局限性54

第三章　思维实验55

第一节 故事与反思55

一、思维实验战胜了主观臆想55

二、反思58

第二节 典型事例59

一、阿基米德的思维实验59

二、富兰克林的思维实验59

三、安培的思维实验59

四、卡诺的思维实验60

五、麦克斯韦的思维实验60

六、爱因斯坦的思维实验60

七、海森堡的思维实验60

第三节 实例与练习60

例1．落体运动的思维实验60

例2．理想气体状态方程的思维实验62

例3．思维实验创建了相对论的时空观62

例4．对一个思维实验正确性的讨论67

练习与解答69

第四节 本章提要73

一、什么是思维实验73

二、思维实验的特征73

三、思维实验的作用74

四、思维实验的局限性75

第四章　类比76

第一节 故事与反思76

一、惠更斯用类比建立了光的波动说76

二、反思79

第二节 典型事例79

一、台风旋转方向的揭示79

二、电场和磁场的描绘80

三、物质粒子波粒二象性的推论81

四、波动力学的建立82

五、铀核裂变的发现83

六、微型化领域的开辟83

第三节 实例与练习84

例1．定滑轮与等臂杠杆的类比84

例2．串联弹簧与串联电容的类比85

例3．用不等臂天平测物体质量与用光具测玻璃罩中物体高度的类比86

练习与解答87

第四节 本章提要94

一、什么是类比法94

二、类比法在科学研究中的重要作用95

三、类比法的局限性96

第五章　模型97

第一节 故事与反思97

一、原子模型的历史故事97

二、反思105

第二节　典型事例106

一、毕达哥拉斯构思宇宙整体模型106

二、哥白尼建立“日心说”新宇宙模型107

三、牛顿广泛运用理想模型107

四、德拜建立固体比热模型107

五、工程技术专家假设理想变压器模型108

六、玻尔提出复核模型108

七、麦克斯韦充分运用模型法108

例1．质点模型109

八、薛定谔和海森堡的量子力学理论——数学模型109

第三节 实例与练习109

练习与解答111

例2．弹性碰撞与完全非弹性碰撞模型115

练习与解答117

例3．理想气体模型121

练习与解答123

例4．习题中的模型举例124

练习与解答125

第四节 本章提要128

一、什么是模型128

二、为什么要引入模型129

五、模型的种类130

三、如何正确地建立模型130

四、怎样使用模型来研究物质的运动130

六、模型在认识中所起的作用131

七、模型的局限性131

第六章　数学方法132

第一节 故事与反思132

一、数学方法的开创者——笛卡儿132

二、反思134

第二节 典型事例135

一、运用数学计算法发现海王星135

二、将物理实验和数学方法结合起来描述自由落体运动规律137

六、借助数学方法研究物理学规律138

五、运用张量分析和黎曼几何揭示时空的辩证关系138

四、数学方法的发明发展促进了物理学的研究和发展138

三、运用数学方法推导万有引力定律138

七、运用数学演绎法和计算法预言正电子的存在139

第三节 实例与练习139

例1．借助函数及其图象研究物理规律139

例2．利用比值的特性建立物理概念141

例3．运用数学方法导出有规律性的物理学推论144

例4．运用数学方法解答物理习题146

练习与解答158

第四节 本章提要165

一、什么是数学方法165

三、数学方法在物理学研究中的作用166

二、数学方法的特点166

四、数学方法在物理学应用中的局限性167

第七章　假说169

第一节 故事与反思169

一、法拉第的成功之路169

二、反思173

第二节 典型事例174

一、正电子的发现174

二、热的早期假说——“热素说”与“热的唯动说”175

三、中微子的发现176

四、哥白尼的“日心说”等176

第三节 实例与练习177

实例 巴耳末公式的诞生177

练习与解答179

第四节 本章提要180

二、假说的特征181

三、假说在科学研究中的作用181

一、什么是假说181

四、科学假说应遵循的原则182

五、提出假说的科学步骤182

六、假说的局限性183

第八章　分析与综合184

第一节 故事与反思184

一、牛顿与万有引力定律的故事184

第二节 典型事例190

一、能的转化与守恒定律的建立190

二、反思190

二、光的颜色问题的解决192

三、太阳上基本元素的确认192

四、氢光谱线的综合192

五、元过程法的形成193

六、科学概念的综合193

七、热运动本质的揭示193

第三节 实例与练习194

例1．用分析法与综合法解题的一般程序194

例2．分析与综合“互补”196

例3．惠斯通电桥故障的分析与综合197

练习与解答203

一、什么是分析法与综合法209

二、分析法与综合法在科学研究中的作用209

第四节 本章提要209

三、分析与综合的辩证关系210

四、分析法与综合法的类型210

五、分析法与综合法的局限性211

第九章　归纳与演绎212

第一节 故事与反思212

一、归纳与演绎的故事212

二、反思219

第二节 典型事例220

一、归纳法所起的巨大作用220

二、共变法是科学研究中仪器仪表的设计基础220

三、爱因斯坦运用归纳法提出光量子学说221

四、归纳法与演绎法的典型例证——门捷列夫元素周期律221

六、演绎法的预见性222

五、维恩运用演绎法获得位移公式222

第三节 实例与练习223

例1．怎样求火箭运行中的即时速度223

例2．求地球的质量224

例3．一般与个别不能混淆225

练习与解答226

第四节 本章提要234

一、什么是归纳法和演绎法234

二、归纳法的类型235

三、演绎法的一般推理形式237

四、归纳法与演绎法在科学认识中的重要作用238

五、归纳法与演绎法在科学研究中的局限性239

参考文献240