无论是身处学校还是步入社会,说到论文,大家肯定都不陌生吧,论文一般由题名、作者、摘要、关键词、正文、参考文献和附录等部分组成。那要怎么写好论文呢?读书是学习,摘抄是整理,写作是创造,这里是编辑为家人们整理的对物理学的研究论文优秀5篇,希望对大家有所启发。
物理农业属于一种新型的高科技农业技术,物理农业的产生与发展,与物理技术在农业新科技中的应用存在着紧密关系。随着人们生活水平的提高,人们更加重视食品的安全性,在农产品的选择上,更趋向于选择无公害或绿色产品。物理技术与农业生产的结合,推动着传统化学农业向现代生态农业逐渐过渡。在农业新科技中应用的物理技术主要为电、磁、声、光、热等。通过物理技术的应用,提高农作物生长速度,降低化学农药等应用量,最终实现作物增产,实现农业可持续发展。本文主要从磁场效应、电场效应、纳米能量效应、声波效应、等离子处理技术等方面。
1物理技术在农业新科技中的应用
1.1磁场效应在农业新科技中的应用
在地球上,所有的生物都在磁场的环境中生长,在生物体内,存在着磁性物质,如金属矿物质。不管是动物还是植物,其体内都存在着磁性物质,如外界磁场发生变化时,生物体内的磁物质会出现磁化现象,从而出现磁性势能与极性变化。在磁场影响下所产生的变化,会直接或间接的对生物造成影响,并形成磁生物效应。通过实践研究发现,磁场效应对生物的影响存在着多个方面,如增强植物矿质代谢,对植物酶系统造成较大影响,提高植物ATP能量等。一般情况下,对植物施工磁场效应,可以提高植物光合作用,推动其生长代谢,提高叶绿素,植物综合生物效率获得较大提升,最终提高作业产量及质量。
1.2电场效应在农业新科技中的应用
在地球空间环境中不仅仅含有磁场,还包含着电场。电场存在着不稳定性,受天气变化影响较大。电场对植物生长的状态存在着很大影响,在农作物产量长期的进化过程中,其对电场产生了适应性。如选择植物,并应用电场屏蔽技术后发现植物的光合速率明显降低,其生长状态远远不如雷区植物好,究其原因,电场对植物的生长存在着较大影响。随着研究的深入,人们发现电场存在着能量效应,并对植物物质交换的速率存在着较大影响。在电场效应下,植物蛋白构象出现变化,能够提高酶活性,并激活钙素,提高气孔开度,促进植物碳同化。在电场作用下的水分解,可以提高水的电解过程,从而促进植物光合作用。此外,在农业应用中,电场还存在着杀菌效应,可以有效应用于农业生产中各种病虫害的防治。应用电场效应,可以在大棚蔬菜种植中,于植物蔬菜等上方,架设电场网,形成电场效应。在病虫害防治中,应用电功能水,可以有效杀灭各种细菌及病毒。电功能水在病虫害防治领域属于当前国际上先进技术,应用前景十分广阔。
1.3纳米能量效应在农业新科技中的应用
纳米属于一种物质尺度衡量单位,1g纳米材料所具备的表面积相当于一个普通足球场面积。在物质达到纳米级尺寸之后,其表面积十分大,且存在着较多的不稳定电子。纳米能量效应的存在,为物质反应发挥着很大催化作用。纳米材料所具备的活性,让纳米材料能够与其他物质进行较大能量的反应。纳米技术的应用较多,如进行盐碱地改良等。
1.4声波效应在农业新科技中的应用
按照波粒两象性原理,声波存在着粒子与能量属性,声波可以如磁场或电场一样发挥作用,提高植物代谢及活性。声波作用的研究较早,如美国科学家为正在生长中的西红柿播放音乐,最终获得超大番茄。通过实践,提出声波应用的声波谐共振理论。利用仪器,可以获得植物自发声的存在,这种自发声具备特殊的声波,应用声波共振技术,模拟出与植物自发生场共振,可以提高生物光合效率,提高植物产量。声波效应理论的研究发展较晚,但未来应用的空间较大。
1.5等离子处理技术在农业新科技中的应用
等离子体属于物质存在状态的一个种类,是物理学独立分支。物质状态主要分为固体、液体、气体,随着研究的深入,提出等离子状态。将等离子处理技术应用于农业领域,其起源来自于航天应用领域。在航天领域,通过卫星搭载种子并返回地面进行种植,发现其生长活力较强,并存在着一些变异现象。这种变化,主要是因太空中存在着较强的等离子。种子在磁场、射线及等离子体的综合作用下,打开了植物中存在的潜在基因,从而提高植物产量,提高作物产量。当前,航天育种技术发展十分迅速,但太空作物生产成本较高,在普及上存在着较大困难,为此,需要研究出地面空间站模拟技术,将等离子体等应用于农业领域。
2物理技术在农业新科技应用中的前景
物理技术,如磁场效应、电场效应、纳米能量效应、声波效应、等离子处理技术等,在作物中发挥着不同效用。通过物理技术的应用,可以提高作业光合作用的速度,从而推动作物生长,抑制病虫害,减少化学产品的应用,从而在提高作物产量及质量的同时,提高作物生长的生态性,实现农业的可持续发展。当前,物理技术在农业领域的应用前景十分广阔,但仍存在着研究速度较为缓慢,缺乏实际应用的研究,为此,需要加大研究力度,推动物理技术在农业领域中的应用。
3结语
随着人们生活水平的不断提高,人们对食品的安全性重视程度越来越高,在选择农产品时,更加倾向于选择无公害及绿色产品。物理技术在农业领域的应用,可以推动传统化学农业逐渐向现代生态农业发展,在提高农作物生产产量及质量的同时,减少化肥及农药等的应用,实现农业生态化。当前,磁场效应、电场效应、纳米能量效应、声波效应、等离子处理技术等物理技术在农业领域中的应用研究发展十分迅速,其应用前景十分广阔。相信随着物理技术的进一步发展,将会引起农业技术的变革,实现农业生产的巨大效益。
参考文献:
[1]杨兆民,孔彦。物理技术在我国农业生产中应用的研究[J]。广东农业科学,20xx,37(8):356-358.
[2]葉剑。浅淡物理技术在农业新科技中的应用[J]。安徽农学通报,20xx,16(22):146-147.
[3]井玉梅。发展物理农业,推进生态农业[J]。北方园艺,20xx(19):194-195.
[4]肖心明。物理农业技术对我国现代化农业的重要性及应用[J]。安徽农业科学,20xx,38(32):17992-17993,18013.
漫谈机械能守恒定律物理学论文
机械能守恒定律可以认为是力学方面的能量转化和守恒定律。它的条件是系统只有重力、弹力做功。在这样的系统中,尽管动能和势能在相互转化,但总的机械能恒定。这里谈机械能守恒定律的应用。
首先,机械能守恒是对系统而言的,而不是对单个物体。如:地球和物体、物体和弹簧等。对于系统机械能守恒,要适当选取参照系,因为一个力学系统的机械能是否守恒与参照系的选取是有关的。
其次,适当选取零势能面(参考平面),尽管零势能面的选取是任意的,但研究同一问题,必须相对同一零势能面。零势能面的选取必须以方便解题为前提。如研究单摆振动中的机构能守恒问题,一般选取竖直面上轨迹的最低点作为零势能面较为恰当。
再次,适当选取所研究过程的初末状态,且注意动能、势能的统—性。
用机械能守恒定律解题有两种表达式,可根据具体题目灵活应用:
①位置1的机械能E1=位置2的E2,
即:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
②位置1的Ep1(Ek1)转化为位置2的Ek2(Ep2)
即;Ep1-Ep2=Ek1-Ek2
下面提供二个例子:
[例1]如图1所示,一光滑斜面置于光滑水平地面上,斜面顶端有一物体由静止开始沿斜面下滑;在物体下滑过程中,下列说法正确的有:
(A)物体的重力势能减少,动能增加。(B)斜面的机械能不变。
(C)物体的机械能减少。(D)物体及斜面组成的系统机械能守恒。
[分析]物体在下滑过程中对斜面有垂直于该斜面的压力。由于斜面不固定,地面又光滑斜面必将向右产生加速度;其动能及其机械能增加。所以(B)项错误。物件一方面克服斜面对它的。压力做功:机械能减少;另一方面由于它的重力做功,重力势能减少,动能增加,因此选项(A)(C)正确。对于物体与斜面组成的物体系;只有物体重力做功,没有与系统外物体发生能量的转化或转移,机械能守恒,故(D)项正确。
答案为:(A、C、D)
[例2]如图2,长为l的细绳系于0点,另一端系一质量为m的小球,0点正下方距0点1/2处有一小钉,将细绳拉至与竖宣方向成q=30o角位置由静止释放,由于钉子作用;细绳所能张开的最大角度为a;则角a为多大?(不计空气阻力和绳与钉碰撞引起的机械能损失,a用三角函数表示)
[解法]∵小球在运动过程中只有重力做功
∴根据机械能守恒定律,取小球运动轨迹的最地点为参考平面:
Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
[1] Zhang Xuejun. Manufacturing and testing of two off-axis aspherical mirrors [J]. SPIE, ,4451:118-125.
[2] 郑立功,张学军,张峰。 矩形离轴非球面反射镜的数控加工[J].光学 精密工程,,12(1):113-117.
[3] 邓伟杰。 CCOS 的控制模型及控制参量求解算法[D]:[博士学位论文]. 长春:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,.
[4] D.Ketelsen, W.Davison, S.Derine, W.Kittrell. A machine for complete fabrication of 8-mclass mirrors [J]. SPIE, 2199:651-657.
[5] P. Beraud, J. Espiard, R. Geyl. Optical figuring and testing of the VLT 8.2-m primary mirrors[J]. SPIE, 1995, 2536, 413-420.
[6] H.M.Martin, etc. Progress in the stressed-lap polishing of 1.8m f/1 mirror [J]. SPIE, 1990,1236:682-690.
[7] H. M. Martin, R. G. Allen. Manufacture of the second 8.4 m primary mirror for the LargeBinocular Telescope [J]. SPIE, , 6273:62730C1-62730C10.
[8] Lubliner Jacob, Nelson Jerry. Stressed-lap Polishing of 3.6m f/1.5 and f/1.0 mirror [J]. SPIE,1991, 1531:260-269.
[9] Bryan K.Smith, J.H.Burge, H.M.Martin. Fabrication of large secondary mirrors forastronomical telescopes [J].SPIE, , 3134.
[10] 谌桂平,杨力。 计算机数控应力盘面形研究[J]. 光电工程, , 27(3):20-23
物理学方法论对高中物理概念的应用论文
摘要:基于物理学方法论中概念建立、形成的思想与方法,审视、思索当前高中物理概念教学:(1)高中物理概念教学应有两种教学思路,全面体现概念建立、形成的思想与方法;(2)当前高中物理概念教学局限于体现牛顿的科学发现方法论的思想与方法;(3)应创新高中物理概念教学,致力于体现爱因斯坦的科学概念方法论的思想与方法。
关键词:物理学方法论;思想与方法;概念教学;思索
如果把物理学比作一座大厦,物理概念则是这座大厦的基石。物理概念教学是高中物理教学的基础。教学中,不仅应让学生理解每个概念的物理意义及其在理论、实际生活中的应用,更重要的是让学生感悟物理学家从实在世界走向物理世界过程中建立物理概念的科学思想与方法,从中获取和提高科学探究的能力。从以牛顿为代表的科学发现方法论到以爱因斯坦为代表的科学概念方法论,物理概念的建立和形成的思想方法有着明显的区别。当前高中物理概念教学是否较为全面地向学生展现了科学家们建立、形成概念的科学方法,是否让学生较为全面地获取了科学探宄的思想与方法,我们有必要基于两种物理学方法论理论,对当前高中物理概念教学进行审视与思索。
1.物理学方法论中的概念建立、形成的思想方法分析
物理学方法论是自然科学方法论的重要组成部分,它是以唯物辩证法为指导对物理学的研宄方法进行研宄的学科理论,主要探讨用什么方法去研宄物理现象、怎样描述物理现象、如何探讨并总结归纳物理规律等[1]。随着物理学的发展,探宄物理世界的方法论经历了以牛顿为代表的科学发现方法论和以爱因斯坦为代表的科学概念方法论两个阶段。
1.1牛顿的科学发现方法论
“自然哲学的目的在于发现自然界的结构和作用,并尽可能把它们归结为一些普遍的法则和一般的定律――用观察和实验来建立这些法则,从而导出事物的原因和结果[2]。’’牛顿把发现问题的认识过程划分为分析和综合两个过程。“分析过程”就是通过对大量现象的观察和大量的实验,归纳找出诸多现象和实验的共同特征,建立概念、得到普遍结论和一般定律。“综合过程”是建立理论和验证理论的过程,它包括两个方面:一是根据己发现的一般定律,运用公理和数学演绎建立数学化的理论;二是对所建立的理论及推论进行实践检验,由此证实理论的真理性[2]。概而言之,牛顿的科学发现方法论是从大量的现象和实验出发,归纳出它们的共同特征、普遍结论,并寻找这些特征、结论之间的联系,用数学方法建立数学化理论,通过实践检验这些理论的真理性。
1.2爱因斯坦的科学概念方法论
从“光量子”概念出发,爱因斯坦成功地揭示了光电效应的规律并创立了“光量子”理论;由对“时间”概念的批判性认识,爱因斯坦在崭新的时空观上建立了狭义相对论;通过对“引力’’概念的独创性的认识,爱因斯坦提出了广义相对论。爱因斯坦对物理世界独创性的探究和认识是在概念的运动中发展起来的P]。他开创了以概念为工具的科学概念方法论。科学概念方法论包括“概念的形成”与“概念的推演”两个过程。对于概念的形成,爱因斯坦提出,物理学的基本概念和假设可以用逻辑方法从经验中推导出来,但这不是唯一的方法;基本概念和假设的提出,可以是人类思想的自由发明;数学不只是演绎推理的工具,也是创造和表达基本概念的工具,人类可以用纯粹数学的构造来发现概念[3]。“理论物理学的完整体系是由概念、被认为对这些概念是有效的基本定律,以及用逻辑推理得到的结论这三者所构成的。这些结论必须与我们的各个单独的经验相符合;在任何理论著作中,导出这些结论的逻辑演绎几乎占据了全部篇幅”[2]。“概念的推演”过程就是以概念为基点,运用有效的基本定律,通过逻辑推理得到一般的结论,再把“概念或结论同物理事件(实验)是否有清晰的和单一而无歧义的联系”[4]作为唯一的评判标准,演绎论证概念或结论的真理性,从而决定概念或结论的“生存权”。相对于牛顿的科学发现方法论的注重以经验现象为基点的归纳推理,爱因斯坦的科学概念方法论则强调概念的“自由发明”、概念的推演以及概念或结论同物理事件(实验)的清晰的和单一而无歧义的联系,这是两种物理方法论之区别,也是人类探宄自然和宇宙的科学方法论的一次全新的转变。
1.3两种物理学方法论中的概念建立、形成的思想与方法
物理概念是反映物理现象、物理过程本质属性的一种抽象[3]。在科学发现方法论中,牛顿强调归纳法物理概念是对大量现象和实验中的事物或过程的共同本质属性的逻辑归纳。人们通过观察大量的现象、实验得到感性认识,再应用逻辑归纳发现事物或过程的共同特征、本质属性从而形成概念。牛顿的科学发现方法论是在经验中发现概念,概念的形成过程就是经验、现象共同本质的发现过程。爱因斯坦在《论理论物理的方法》(1933)中写道:“牛顿,这第一位关于理论物理的包罗而可行系统的创造者,还相信他系统里的观念与诸律可以从经验导来。...此体系所获致巨大而实际的成功,让他以及十八、九世纪的物理学家们反而昧于其根基的虚构性质。...理论物理的公设基础不能从经验抽绎得来,必须是心的发明,...。”他认为用逻辑方法从经验中推导出物理学的基本概念并不是概念形成的唯一方法,并且认为牛顿以及在他的影响下的大多数科学家和哲学家在科学方法论上的重大缺陷就在于错误地认为基本概念是从经验中归纳(或“通过推导”、“进行逻辑推理”)得到的[2]。在科学概念方法论中,概ir不是从感觉和归纳得到的,而是思维的自由创造,直觉、顿悟在概念的形成中起着主要的作用。爱因斯坦还提出“迄今为止,我们的经验已经使我们有理由相信,自然界是可以想象到的最简单的数学观念的实际体现。我坚信,我们能够用纯粹数学的构造来发现概念以及把这些概念联系起来的定律,这些概念和定律是理解自然现象的钥匙。”[4]他把数学这种纯粹的思维也从演绎推理的工具转变为创造和表达基本概念的工具,成为建立和形成概念的一个重要手段。由以上分析可知,在牛顿的科学发现方法论中是先有经验、现象,而后才有概念,强调的是从经验、现象中归纳发现概念,是由经验、现象而及概念;在爱因斯坦的科学概念方法论中概念的形成虽依据于经验、现象,但更强调于思维的自由创造,是先有概念的创造,而后有概念的推演以及追究概念或结论同物理事件(经验、现象、实验)的清晰的和单一而无歧义的联系。科学概念方法论是由概念而及经验、现象的。可以说,对于经验、现象在概念形成中的作用和地位,两种物理方法论有着截然相反的逻辑顺序。
2.对当前高中物理概念教学的思索
2.1高中物理概念教学应有两种教学思路,全面体现概念建立、形成的思想与方法
两种物理方法论中,概念的建立、形成有着不同的思想与方法。全面落实“过程与方法”的。教学目标,高中物理概念教学就应该让学生体验、感悟概念建立形成的两种不同的思想与方法。以物理学方法论理论为指导,当前高中物理概念教学应有两种教学思路。(1)由经验、现象而及概念的教学思路。即从经验、现象出发,提出问题,探宄归纳出问题的共同特征、解决方法,从而建立、形成概念。这种教学思路能让学生从中获取科学发现方法论的概念建立、形成的思想与方法;(2)由概念而及经验、现象的教学思路。即先通过创造思维建立概念,再追宄概念同物理事件(经验、现象、实验)的清晰的和单一而无歧义的联系。这种教学思路能让学生从中获取科学概念方法论的概念建立、形成的思想与方法。
2.2当前高中物理概念教学较为局限于体现牛顿的科学发现方法论的思想与方法
当前高中物理概念教学强调“过程与方法”的教学目标,但较为局限于体现科学发现方法论的思想与方法。(1)教学内容编排思路较为局限于体现科学发现方法论中概念建立的思想方法以人教版物理必修教材为例,教材中概念教学的内容编排大都是首()先向学生展现生活中常见的经验、实例、现象和实验,再引导学生抓住经验、实例、现象和实验的共同特征提出问题,探宄形成概念,然后编排概念在生活中的应用。这种对概念知识的编排方式正是科学发现方法论中概念建立的思想方法的体现。(2)教学设计思路大都以科学发现方法论中概念建立的思想方法为指导原则例:常见的“加速度”概念的教学设计一般包括三个环节:①生活实例引入,提出问题如视频播放火车、轿车、飞机的启动过程,让学生递进感受运动物体有速度,运动物体速度有变化,运动物体的速度变化有快有慢,从而自然地引入描述运动物体的速度变化快慢的必要性并提出问题:如何描述运动物体的速度变化快慢?②探究、揭示加速度的概念及其物理意义有的设计依据生活实例引导学生探究比较速度变化快慢的三种方式,即时间相同,比较速度的变化;速度变化相同,比较时间;时间、速度变化均不同,比较速度变化与时间的比值;有的设计通过学生的实验测定,作出速度――时间图像,再讨论表示物体速度变化快慢的方法。通过探宄,最后都归纳出可以用“速度变化与时间的比值”表示速度变化的快慢,从而揭示加速度的概念及其物理意义③讲解对加速度的理解及其在生活中的应用教师在设计概念教学时,正如以上“加速度”的教学设计一样,并不直接揭示概念,而是从生活中的经验、实例、现象和实验出发,提出问题,探宄归纳出问题的共同特征或解决方法,从而建立概念,这种教学设计思路体现了科学发现方法论中概念建立的思想方法,是一种由经验、现象而及概念的以科学发现方法论概念建立的思想方法为指导原则的教学思路。
2.3创新高中物理概念教学,致力体现爱因斯坦的科学概念方法论的思想与方法
例:“加速度’’概念的教学设计①类比创建加速度概念例举1:做直线运动的小车从位置;位置运动到ZB位置,所用时间为△/;提问:在此例中,可以确定哪些反映小车运动的物理量?例举2:做直线运动的小车从速度6变化到速度朽,所用时间为Ah提问:在此例中,可以构建哪些反映小车运动的物理量?引导学生从位置的变化(位移)构建速度的变化从速度F=AX/A/,构建速度的变化与时间的比值,即Af7A(,创建一个新的物理量(此时并不给出加速度名称)。②回归生活,追究AF/A?与经验的联系,给以物理量名称――*‘加速度”在视频展示1中,呈现火车、小车、飞机的启动过程,并提供数据,让学生计算三种交通工具在启动过程的AF/Af,并提问:三种交通工具启动时的区别,AF/Af能否描述此区别?引导学生得出P7A?是一个与物体速度变化快慢有着密切关联的量,AF/Af可以表示物体速度变化的快慢;在视频展示2中,呈现火车、小车、飞机的制动过程,并提供数据,让学生计算三种交通工具在制动过程的AF/Af,引导学生得出AK/Af不仅可以表示物体速度变化的快慢,还可以表示速度变化的方向,并给出Ar/Af的物理量名称“加速度”。③简介汽车的加速性能及其加速性能的测试,进一步追宄加速度与经验的联系在以上教学设计中,教师虽然列举了与常见的教学相同的事例,但创新了教学思路。教学中,教师先引导学生创建加速度,再追究加速度与现实生活经验的联系,由概念而及经验,体现的是科学概念方法论的概念建立和形成的思想方法。爱因斯坦的科学概念方法论是人类探宄自然和宇宙过程中的科学方法论的一次全新的转变。正是有了这次全新的转变,二十世纪的物理学才出现了革命性的飞跃,人类对自然与宇宙的认识才向前跨进了一步。在科学概念方法论中,概念的提出需要思维的自由创造,具有一定的难度,但作为教学工作者,我们不能因此而疏远这种方法论,我们应创新当前的物理概念教学,致力体现科学概念方法论的思想方法,让学生感悟、体验、学习这种全新的思想方法,为学生未来的发展打好基础。
参考文献:
[1]张宪魅.谈谈物理学方法论的教学问题[j].课程教材教法.1989,(11):40.
[2]朱C雄.物理教育展望[M].上海:华东师范大学出版社,2002:73,74,89,86.
[3]查有梁.物理教学论[M].南宁:广西教育出版社,1997:39,270.
[4]许良英,李宝恒,赵中立等编译.爱因斯坦文集第一卷[M].北京:商务印书馆,1977:977,313,118,316.
物理学形式美及教学研究论文
物质世界的客观存在是真与美的和谐统一,物理学家通常也是通过发现物质世界的美来证实事实、总结规律.然而,在实际的物理教学中,教师往往忽略了物理学科的形式美,只是一味的向学生灌输教材上的物理知识,从而导致学生因难以体会物理学中美的愉悦而将物理知识的学习当成是一项索然无味的学习任务.鉴此情况,本文以物理学中的形式美为切入点,并重点论述了如何将其渗透至实际的物理教学活动中,旨在为后续的高中物理教学工作提供参考依据.
一、结合历史,发掘人文美
近代物理发展至今,经过了一个漫长的发展过程,在这一过程中,无数热爱物理的科学家们穷尽自己一生的精力与才华不断地探知、论证全新的物理领域,而正是由于他们对于物理的执着追求,才真正造就了我们现在所清晰存在的世界.由此可见,物理学科浓重的人文精神不应被认知领域的物理定律而掩盖.在教师的教学过程中,有选择性地穿插一些物理学史,会让略显乏味的物理课堂鲜活起来,让学生能够充分领略物理学家们对于物质世界清晰认识的执着追求.教师在教授物理知识时,可以为学生讲述自由落体理论的发展过程,从而进一步帮助学生树立物理物理辨证观.例如,教师在教授“自由落体运动”一课时可以先为学生介绍自由落体运动定律的发展历史.落体理论最早是由古希腊物理学家亚里士多德提出,他认为物体从高空坠落的速度应与物体本省的重力势能成正比,而这一理论在当时也被冠以真理而沿用.直到16世纪,伽利略对这一观点提出了异议,并进而假定:如果将两个物体所受到的空气阻力忽略不计,那么这两个质量不同的物体将以同样的速度下落,并同时到达地面.为了论证这一观点,伽利略与众多拥护亚里士多德理论的学者共同来到比萨斜塔,将一个重100磅与一个重1磅的铁球同时从塔顶抛下,而试验的结果使得在场观看的。人们目瞪口呆,两个铁球出人意料地几乎是平行地一齐落到地上,这就是著名的“比萨斜塔试验”,也是推翻了沿用近两千年的落体运动重要事实依据.
二、认识规律,启蒙对称美
物理学科事实上就是一门解释物质存在、构成、运动及其转化规律的一门科学.对于接触物理较多的人群而言,他们对物理现象进行研究时,时常会沉浸在具有规律性变化特征的物理美学上.物理现象本身所具有的规律对称性而产生的艺术美通常被称为物理学的对称之美,而学生若想感受到这种美,就必须先对物理规律形成一个初步的认识.而在对科学规律的认识过程中,物质内部的对称性也能在一定程度上反映出物质的规律.所以,物理对称美的研究往往还能进一步推动物理科学的发展.在研究物理对称美这一科学发展史上,毕达哥拉斯是最早提出对称性这一物理审美标准,他认为,在所有的对称图形中,圆是最美的,圆点与圆周之间呈现出来的是绝对对称、绝对和谐的状态.而他这一理论也一直影响者后续物理科学的发展.因此,教师在学生的学习过程中,更应善于引导学生发现物理知识中所客观存在的对称美.例如,教师在教学“电荷的电场线分布”这一知识点时,教师就可以利用各种电荷的电场线之间的对称规律来为学生详细讲解点电荷、同种电荷以及异种电荷之间的电场线分布情况.如此一来,原本枯燥乏味的理论现象就会转化为学生感受物理对称美的真实体验.同时,磁体中磁感线的分布规律与平面镜的成像规律相似的物质空间对称性的特点也应该被教师深切融入至实际物理课程的内容讲解中,帮助学生将原本抽象的物理知识转化为形象的图像记忆.
三、概括经验,透视简洁美
从本质上说,物理的简洁美主要是来自于自然界的基本发展规律,而对于自然界本身所具有的规律特性又具有相对简洁的美感.物理学科的简单性也只要是以简洁美的主要形式体现,物理科学家们正是通过将复杂的事物进行一一分解,并根据以往对于自然界规律探索的经验而总结出崭新的物理理想模型,最后再借助这些构想出来的模型去形象的理解客观存在的物质世界.爱因斯坦认为,物理工作就是要先尽可能的从假说或设想出发,并将所有设想运用逻辑思维进行论证,最后再根据以存在的经验事实,概括总结出更为简洁的物质物理特性.例如,宇宙间所存在的作用力可以大致分为如下三种:强作用力、弱电作用力以及万有引力,牛顿运动定律将宏观低速条件下的各种机械运动规律归结为一个简单有序的集合;麦克斯韦方程组的提出则将复杂的电磁规律以简洁的形式加以概括;量子力学理论则更是将抽象、微观的例子运动以更加清晰、明了的形式出现在人们面前.在教师的实际教学过程中,对于物理科学的整体简洁美决不可一掠带过,这是由于物理的简洁美不仅是建立在众多物理科学的探究经验之上,更是因为当学生对物理的简洁美的理解能更为深刻时,学生对于物理理论概念与相关物理规律的掌握就会变得更加便捷.例如,“温度是决定一系统是否与其它系统处于热平衡的物理量”、“力是一物体对另一物体的作用,它使受力物体改变运动状态”,这些物理概念以准确、简洁、的语言表达了物理科学的本质.此外,物理规律的表达也是在科学、准确的基础上力求达到简洁的美化目的,如开普勒在哥白尼的天文体系的基础上以“恒量=R3/T2”这一简明形式总结出了众星绕日的运动规律,从而使得繁星浩瀚的太空图景清晰地呈现在人们眼前.
四、客观辨证,展现理性美
物理科学世界是千姿百态的,但作为物理科学论证的强大支撑,对物理科学的客观辨证看待与理性认识才是物理知识学习的根本所在.与其他学科相比,物理学科更重视以实验来论证并检验观点,同时,在进行论证实验时,物理所展现出来的理性美更是物理世界科学性与和谐性的真实体现.作为客观事物存在并反映出的物质世界科学,物理学理论更多的是强调各种事物中所客观存在的差异与矛盾统一,而要找出这种差异与矛盾,所依靠的恰恰是物理的理性之美.因此,在进行理论知识的教学基础上,组织学生投身于物理科学实验是高中阶段物理知识系统结构的重要组成部分.而只有学生在试验中达到对物理知识的理性认识,才进一步将物理学中的形式美渗透到物理教学过程中.例如,在教授学生“曲线运动”这一课程时,教师可以先让学生自己运用控制变量法:将大小不同的球从不同的高度向下抛,分别记录小球不同的水平平移距离,观察其试验结果的不同变化,并指导学生分析小球的下落时间与水平位移距离及下落高度之间的关系.在帮助学生确立了与试验结果有关的试验因素变化后,再指导学生将“S=vt,h=gt2/2”这两个公式应用于试验设计,当得出试验结果后,在运用反推法以试验结果论证相关的试验条件.这样一来,物理知识点的应用就会在学生的实验过程中直接被进一步强化,而物理科学的理性美也能展现得淋漓尽致.物理科学是一门集人文美、形式美与对称美于一体的课程,在物理课程的教学过程中,教师对于物理知识的讲解不能停留在表面的认知领域,而应该将其本身所具有的形式美渗透至学生的学习过程中,尽可能给学生带来美的感受,充分发挥物理科学的独特魅力.总而言之,在物理教学中以美启真,陶冶学生的思想情操,激发学生的创造性思维,达到提升其物理综合能力的目的.
参考文献:
[1]黄莉鸿.物理教学用物理学史展示物理学美的价值[J].资治文摘:管理版,2009(08).
[2]陆朝华,蓝海江.物理学之美探讨[J].才智,(22).
[3]潘岳,李林洋,卢晓波.谈物理学的统一美[J].知识经济,2011(13).
[4]祝风,李凌.物理学中的美和物理教学中的美育[J].松辽学刊:自然科学版,1994(02).