理想推理法与研究真空不能传声

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  理想推理法的内涵
  
  理想推理法也叫“理想实验”,又叫做“假想实验”、“抽象的实验”、“思想上的实验”、“科学推理”,它是一种思维活动,是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”,理想推理法具有两个特征:一是以实践或科学实验为基础:二是以一定的逻辑法则为根据,而这些逻辑法则,都是从长期的社会实践中总结出来,并为实践所证实了的,它要求抓住科学实验中的主要矛盾,忽略次要矛盾,发现实验中某个主要因素随实验变量的变化趋势,抓住这种变化趋势,再对变量不能达到的极限进行假设,推导出在理想化条件下出现的现象,从而推导出结论,它作为一种抽象思维的方法,可以使人们对实际的科学实验有更深刻地理解,可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在的逻辑关系,并由此得出重要的结论。
  
  理想推理法研究的主要问题
  
  理想推理法主要研究实验现象与实验条件之间存在某种逻辑联系,按照这种逻辑联系,最终可推导出达到的某个极限现象,在初中物理中,用到理想推理法的实验主要有两个,一个是研究真空不能传声,另一个是研究牛顿第一定律,这两个实验的结论都不是直接从实验中得出的,我们知道,真空或完全没有摩擦力在实验条件下是不可能得到的,这时就要在实验的基础上进行理想化,推出在真空或完全没有摩擦力的情况下出现的现象,再将实验现象与推理现象结合起来,分析归纳出结论。
  
  如何用理想推理法研究声音在真空中不能传播
  
  人们发现固体传声的效果比液体好,液体传声比气体好,于是提出了这样的问题:声音在介质极其稀薄的气体中或真空中传播的效果如何呢?真空能否传声呢?人们提出了几种猜想,猜想一:玻璃罩中空气越稀薄,其传声的能力就越差,猜想二:可能是时间变长发声体的能量减弱,真空在实验室中是不能完全达到的,所以用实验直接获得真空不能传声这一结论是不可能的,这时,我们便可以运用理想推理法,根据实验现象推出最终的结果,我们设计的实验与推理过程如下:
  1 实验装置设计
  将某一响度稳定的声源(如小闹钟或手机)放人密闭的容器(带有橡皮塞及导管或橡皮管,并与抽气机相连)内,并且用抽气机将容器里的气体抽出,使容器里的空气越来越稀薄(如右图),为了防止声源与玻璃(固体)接触将声音传出来,一般采用在瓶底垫泡沫塑料块,将声源放在泡沫塑料块上,也可用细线悬挂声源,以防声音通过固体(玻璃)传出。
  2 实验过程设计
  ①使声源振动发声,这时人能听到声源发出的声音,说明声音能在空气中传播。
  ②盖上塞子,并接好抽气机,进行抽气,随着抽气时间变长,瓶内空气变得越来越稀薄,听从瓶内传出的声音是否越来越小。
  ③拨出塞子或橡皮管,将空气放进瓶内,听声音是否变大。(此时可验证猜想二错误)
  ④重新塞好塞子或插好橡皮管,用抽气机抽气,听声音是否越来越小。
  3 实验推理
  随着抽气机抽气时间变长,瓶内空气变得越来越稀薄。听到从瓶内传出的声音越来越小,由此推理,假设将瓶内抽成真空,将听不到从瓶内传出的声音。
  4 实验与推理结论
  声音在真空中不能传播。
  当实验过程将次要矛盾减小到忽略不计或不存在时,理想推理法才具有可信度,人们在不断地改进实验装置。采用真空杯或保温瓶等来进行实验,一方面使实验环境更接近真空,同时避免抽气机噪声对实验的干扰;另一方面,尽量减少固体传声对实验的影响,这样使实验越来越接近于结论对应的现象,使推理越来越可信。
  其实,物理学上不少规律都是采用理想推理法获得的,随着科学技术的进步,人类不断用实验验证这种推理的正确性,声音在真空中不能传播这一推理也是一样,随着人类登上太空和月球,用事实直接验证了它的正确性。
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