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本书为新形态·课程思政特色书。本书以物理实验为主题，阐述人们心目中美丽的十大物理实验、改变历史的伟大物理实验、思想实验和物理学上的“四大神兽”等，以崭新的脉络和思路、高度凝练的方法，勾勒出物理实验对物理学发展、人类科技进步和人类文明进程的影响，展示在伟大的物理学成就中熠熠生辉的物理实验的智慧光芒。本书以阐述物理学中重要知识点的概念为主线，结合物理学中的思想、前沿成果、物理学家的优异品质等进行介绍，旨在提高学习者的科学素养和创新能力。本书力求行文深入浅出，普及科学知识，提高读者科学审美。本书可为物理学教学提供课程思政素材，供大学教师和学生阅读，也可供有一定物理基础的中学生和对科学知识感兴趣的读者阅读。

第一章  美丽的十大物理实验	2
第一节  埃拉托色尼测量地球圆周长	5
第二节  伽利略自由落体实验和加速度实验	7
一、伽利略自由落体实验	8
二、伽利略加速度实验	9
三、伽利略实验的伟大意义	11
第三节  牛顿的棱镜分解太阳光	12
第四节  卡文迪什扭秤实验	15
第五节  托马斯·杨的光干涉实验和双缝演示应用于电子干涉实验	19
一、托马斯·杨的光干涉实验	19
二、托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉实验	23
第六节  傅科钟摆实验	25
第七节  密立根的油滴实验	27
第八节  卢瑟福发现核子实验	30
第二章  改变历史的伟大物理实验	33
第一节  奥斯特电流磁效应实验	35
第二节  法拉第电磁感应实验	36
第三节  赫兹验证电磁波实验	40
一、麦克斯韦电磁理论	41
二、赫兹验证电磁波实验	41
三、赫兹验证电磁波实验的伟大意义	43
第四节  迈克尔逊?莫雷光速测量实验	44
一、实验装置	45
二、光速测量实验	46
三、实验的伟大意义	47
第五节  戴维逊?革末电子衍射实验	50
一、德布罗意物质波理论	50
二、戴维逊?革末电子衍射实验过程	52
三、物质波的应用	55
第六节  黑体辐射实验	57
一、黑体辐射实验的历史背景	57
二、黑体辐射实验的实验规律	59
三、解释黑体辐射实验时经典物理的困难	61
四、普朗克能量子假设	62
第七节  光电效应实验	64
一、光电效应的实验装置和实验规律	65
二、解释光电效应实验规律时经典理论遇到的困难	67
三、爱因斯坦光量子假设以及对光电效应实验的解释	67
四、实验的伟大意义	69
第八节  弗兰克?赫兹实验	72
一、玻尔氢原子理论	73
二、弗兰克?赫兹实验过程	76
三、实验的伟大意义	77
第九节  斯忒恩?盖拉赫实验	78
一、斯忒恩?盖拉赫实验的历史背景	79
二、斯忒恩?盖拉赫实验过程	79
三、电子自旋	80
四、实验的伟大意义	81
第三章  头脑里的飓风——思想实验	84
第一节  牛顿的抛体实验	87
第二节  牛顿的水桶实验	89
第三节  奥伯斯佯谬	92
一、佯谬的产生	92
二、佯谬的解决	94
第四节  爱因斯坦追光实验	97
一、经典物理学天空上的乌云	97
二、追光实验	103
第五节  孪生子佯谬	106
一、狭义相对论同时性的相对性与时钟延缓效应	106
二、孪生子佯谬的提出	109
三、孪生子佯谬的理论解释	110
第六节  爱因斯坦电梯实验	113
一、伯尔尼专利局时期的爱因斯坦	113
二、电梯实验	115
三、由电梯实验引申的两个思想实验	117
四、电梯实验的伟大意义	119
五、电梯实验的实验验证	122
第四章  物理学上的“四大神兽”	124
第一节  芝诺的乌龟	126
一、问题的提出	126
二、问题的解决	127
三、后续的发展	128
第二节  拉普拉斯兽	129
一、历史背景	130
二、神兽问世	132
三、经典力学带来的困惑	132
四、神兽终结	133
第三节  麦克斯韦妖	142
一、麦克斯韦气体速率分布函数	143
二、玻尔兹曼熵	144
三、热寂说的灾难	147
四、神兽问世	149
五、降妖伏魔	150
六、信息与熵	150
七、麦克斯韦妖的新生机	152
第四节  薛定谔的猫	154
一、历史背景	154
二、神兽问世	155
三、理论解释	157
结束语	161
参考文献	162

科学的物理实验是理论诞生时的萌芽，也是检验理论正确性的手段。在此过程中，实验物理学家头脑中的智慧光芒如一颗颗明珠，它们或是灵机的一动，或是长久的酝酿，或是无数次失败的总结，也或是苦苦思索的结果。但是它们获得的结论是熠熠生辉的，足以照亮我们的生活和未来，指引我们探索和发展的方向。
作者从事大学物理基础教学长达30余年，对教学内容的改革和教学方法的创新有很深的感悟，并带领“大学物理教学团队”获批首批河南省高等学校课程思政教学团队项目。从物理教学的角度，课程思政就是在传授物理学知识和培养学生独立思索、独立动手能力的同时，对学生进行价值引领和品格塑造，培养学生实事求是的科学精神，将学生的学习和国家重大技术需求相结合，弘扬中华民族的文化自信。基于此理念，本书以物理实验为主体，以美丽的十大物理实验、改变历史的伟大物理实验、思想实验和物理学上的“四大神兽”为主线，串起了那一颗颗璀璨的明珠，阐述了物理实验在物理学发展过程中无可替代的重要作用，起到加强科学精神、科学思维、科学方法、科学伦理与学术道德培养的作用。
本书展示了实验物理学家所具有的敏锐观察力和坚忍的毅力、直面困难推陈出新的勇气、对科学孜孜不倦追求的精神、对实验事实的探索和求实的态度等，这些优异的科学品格，是学生和科技工作者应该学习的。本书也展示了物理实验对现代科技的影响、对宇宙探索的引领等，这是未来科技进步的源泉和人类发展的方向。本书还巧妙地利用古诗词展现出物理现象与规律的意境，既体现内容的优美，又弘扬中华民族的文化自信。
无论是物理学的理论还是实验，都旨在发现和揭示物质世界最根本的内在规律，内在规律的发现是为了提升科技水平、造福人类，人类的文明就是在发现和提升中进步的。如果读者在阅读本书的过程中，能启迪思想、启发思维、提升科学素养、修炼科学品格，那是本书作者最大的愿望。
本书出版得到电子工业出版社和河南科技大学的大力支持，本书获得首批河南省高等学校课程思政教学团队项目和河南省高等学校教学名师项目的资助，同事王翚、吕世杰、琚伟伟、李同伟为本书视频资源的录制提供支持，在此深表感谢。
由于作者水平有限，书中难免有不妥之处，欢迎读者批评指正。

巩晓阳   
于河南科技大学

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