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理想实验法
理想实验法(又称思想实验法,实验推理法)是科学研究中的一种重要方法,它把可靠事实和理论思维结合起来,可以深刻地揭示自然规律,它是在实验基础上经过概括抽象,推理得出规律的一种研究问题的方法,但得出的规律却又不能用实验直接验证。科学家们为了解决科学理论中的某些难题,以原有的理论知识(如原理、定理、定律等)作为思想实验的“材料”,提出解决这些难题的设想作为理想实验的目标,并在想象中给出这些实验“材料”产生“相互作用”所需要的条件,然后,按照严格的逻辑思维操作方法去“处理”这些思想实验的“材料”,从而得出一系列反映客观物质规律的新原理,新定律,使科学难题得到解决,推动科学的发展,理想实验法又称推理法。初中阶段我们接触过伽利略理想实验。
(1)如图甲所示的是伽利略著名的斜面理想实验,实验设想的步骤有:
①减小第二个斜面的倾角,小球在该斜面上仍然要达到原来的高度
②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面
③继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球将沿水平面做持续的匀速运动
④如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的高度
请将上述步骤按照正确的顺序排列
(只填写序号)
牛顿曾研究过这样一个问题:他发现人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面,于是牛顿提出了一个“大炮”的设想,如图乙所示的是他画的“大炮”草图﹣﹣在地球上的一座高山上架起一只水平大炮,以不同的速度将炮弹平射出去,射出速度越大,弹落地点就离山脚越远。他推想:当射出速度足够大时,炮弹将会如何运动呢?牛顿通过科学的推理得出了一个重要的结论,这就是只要这门炮的威力足够大,炮弹的速度足够快,炮弹就可以围绕地球不停的转而不会掉下来。故事中牛顿实际也用到了理想实验的研究方法。
(2)研究中牛顿基于的可靠事实是
。
(3)牛顿当年的推测已变成了现实,人们应用他的推论,利用现代科技制成了
。
(4)想想看,之前初中物理学习中,在研究什么问题时用到过理想实验的方法?请举一例。