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物理学给人的感受就是难理解,没有生气,死板。经过几年学习,绝大多数的同学都认为物理学就是公式。应用物理规律解决问题就是套公式。 事实上我们知道最有价值的发现和规律就是最基础的发现。
在高中物理教学中,下看历史,上看前沿。能够将学生置于物理学发展的历史洪流中,其在学习中能够感受到自己就是历史的一部分,自己不仅能够理解过去,还能把握现在,更能够创新。
下看历史
物理学史作为一门历史科学,它以人类与物理世界对话的历史为研究对象,融合了与物理学有关的自然科学以及与人类思想、社会历史发展有关的文史哲的多学科知识,是一门自然科学、人文科学、社会科学、思维科学紧密交叉渗透的综合学科。
物理学史有助于理解物理概念
场的概念和力线的概念在物理学中是难理解的抽象感念。学习物理的人都感到有点儿玄。究其原因就是不懂场概念的发展历史。法拉第以前,人们已经知道了许多物理作用力不是通过直接接触实现的,如牛顿的万有引力、库仑的静电力、磁极之间的作用力,以及新近发现的电流之间的磁作用力等。而且它们均遵守距离的平方反比关系。牛顿本人相信引力是即时作用,即不需要传播媒介,也不需要时间,是一种超距作用。
法拉第天才地创造了“场”和“力线”。法拉第认为,电磁作用力均需媒介传递,因为他从实验中得知,电介质影响带电体之间的电磁作用。他设想,带电体或磁体周围有一种电磁本身产生的连续的介质,来传递电磁相互作用。这种看不见,摸不着的介质,被他称为“场”。
为了直观地显示“场”的存在,他有引入了“力线”的概念。他设想,电力线和磁力线由带电体或磁体发出,散布于空间中,作用于其中的每一电磁物体。场概念的形成对物理学发展所起到的重要作用有:
1.力线:“力线”概念是一种极为出色的非数学化的图象式想象,可以用力线的概念很明确地解释电磁感应现象,只要导线垂直切割磁力线,导线中就有电流产生,电流的大小和所切割的磁力线数成正比。
2.1855年《论法拉第的力线》中麦克斯韦试图赋予法拉第力线概念以数学形式,初步建立了电磁之间的数学关系;更进一步使力线概念由一种想象上升为科学理论
3.1862年《论物理学的力线》中麦克斯韦首创了“位移电流”和“电磁场”的新概念
4.1864年《电磁场的动力学理论》中提出了麦克斯韦方程,提出了电磁波的概念,他认为变化的电场必激发磁场,变化的磁场又激发电场,这种变化着的电场和磁场共同构成了统一的电磁场。电磁场以横波的形式在空间传播,形成所谓的电磁波。
麦克斯韦推算出了电磁波的传播速度,发现与光速十分接近。“电磁波的这种速度与光的速度如此接近,好像我们有充分理由得出结论说,光本身(包括热辐射和其他辐射)是一种电磁干扰,它是波的形式,并按电磁规律通过电磁场传播。”
通过历史的介绍,学生可以理解到,物理学的发展过程就是人类认识自然的过程。概念的发展是人们认识自然到一定程度要对自然进行描述的时候才创造出来。正如玻尔所说:“物理学的任务并不是发现大自然是什么样的。物理学关心的是我们对大自然可以说些什么。”物理学并不是深不可测,我们每个人都在物理发展的过程中。
物理学史有助于理解物理学社会角色和人文意义
1945年8月6日,美国在日本的光岛投下原子弹,死伤十万余人。3天后,又在长琦投下另一颗原子弹,四万人死亡,四万人受伤。原子弹的杀伤力相当于2万吨TNT炸药。整个城市被夷为平地。就连原子弹之父也承认,根本没有想到原子弹会有如此的杀伤力。通过这些学习使受教育者正确认识物理学对人类、对社会的贡献,理解人和社会、自然的关系,学会关怀,并产生热烈的感情。科学是一把双刃剑,要使科学真正造福人类,必须从人文价值的视野中来逐步看待和理解科学,因此要让学生对物理学发展的历史有所了解,对物理学上的重大突破在人类认识史上所产生的震撼人心的冲击,以及在人类社会发展史上所引起的重大技术变革有所了解。
上看前沿
物理学已取得的成就是极为辉煌的,它本身以及它与各个自然学科、工程技术部门的相互作用深刻地影响着人类对自然的基本认识和人类的社会生活.今天,物理学仍是一门充满生机和活力的科学,它的创造性进展仍日新月异,这既对当代以及未来的高新科技的进步和相关产业的建立与发展提供了巨大的推动力,也对我们为面向21世纪的高级科技人才开设的物理学课程提出了新的要求.
21世纪开年以来,伴随着一系列震动世界的大事件(如9.11事件、阿富汗战争和伊拉克战争、火星探索车成功着陆、和平号空间站超期服役和中国神舟5号、6号载人航天成功发射与返回、中国绕月工程一期的顺利发射等),我们更加深刻地感到世界乃至外星球离我们越来越近。相对论、量子力学、凝聚态物理、基本粒子物理等的发展,给半导体、原子能、激光、量子器件的发展奠定了基础。人类进入了以航天技术、微电子技术、光电子技术、计算机及信息技术等高新技术为主的新时代。物理学是当代工程技术的重大支柱。
进入21世纪,物理學自身高速发展,并且和其他技术(信息科技、生物科技、新材料科技、新能源科技、系统论、管理科学等)交叉和渗透形成前所未有的新科技群,标志着生产力演变和经济高速发展的时期已经到来。
作为新世纪的现代人,一方面承接着100多年以及更早年代前人赐予的丰硕成果,另一方面,既要审视多年沉积下来的有关资源、人口、环境等方面的难题并进而考虑如何依据科学发展观解决这些难题,更要迎接创造本世纪科技、经济和社会文明的新辉煌。
(河北赵县职教中心)
在高中物理教学中,下看历史,上看前沿。能够将学生置于物理学发展的历史洪流中,其在学习中能够感受到自己就是历史的一部分,自己不仅能够理解过去,还能把握现在,更能够创新。
下看历史
物理学史作为一门历史科学,它以人类与物理世界对话的历史为研究对象,融合了与物理学有关的自然科学以及与人类思想、社会历史发展有关的文史哲的多学科知识,是一门自然科学、人文科学、社会科学、思维科学紧密交叉渗透的综合学科。
物理学史有助于理解物理概念
场的概念和力线的概念在物理学中是难理解的抽象感念。学习物理的人都感到有点儿玄。究其原因就是不懂场概念的发展历史。法拉第以前,人们已经知道了许多物理作用力不是通过直接接触实现的,如牛顿的万有引力、库仑的静电力、磁极之间的作用力,以及新近发现的电流之间的磁作用力等。而且它们均遵守距离的平方反比关系。牛顿本人相信引力是即时作用,即不需要传播媒介,也不需要时间,是一种超距作用。
法拉第天才地创造了“场”和“力线”。法拉第认为,电磁作用力均需媒介传递,因为他从实验中得知,电介质影响带电体之间的电磁作用。他设想,带电体或磁体周围有一种电磁本身产生的连续的介质,来传递电磁相互作用。这种看不见,摸不着的介质,被他称为“场”。
为了直观地显示“场”的存在,他有引入了“力线”的概念。他设想,电力线和磁力线由带电体或磁体发出,散布于空间中,作用于其中的每一电磁物体。场概念的形成对物理学发展所起到的重要作用有:
1.力线:“力线”概念是一种极为出色的非数学化的图象式想象,可以用力线的概念很明确地解释电磁感应现象,只要导线垂直切割磁力线,导线中就有电流产生,电流的大小和所切割的磁力线数成正比。
2.1855年《论法拉第的力线》中麦克斯韦试图赋予法拉第力线概念以数学形式,初步建立了电磁之间的数学关系;更进一步使力线概念由一种想象上升为科学理论
3.1862年《论物理学的力线》中麦克斯韦首创了“位移电流”和“电磁场”的新概念
4.1864年《电磁场的动力学理论》中提出了麦克斯韦方程,提出了电磁波的概念,他认为变化的电场必激发磁场,变化的磁场又激发电场,这种变化着的电场和磁场共同构成了统一的电磁场。电磁场以横波的形式在空间传播,形成所谓的电磁波。
麦克斯韦推算出了电磁波的传播速度,发现与光速十分接近。“电磁波的这种速度与光的速度如此接近,好像我们有充分理由得出结论说,光本身(包括热辐射和其他辐射)是一种电磁干扰,它是波的形式,并按电磁规律通过电磁场传播。”
通过历史的介绍,学生可以理解到,物理学的发展过程就是人类认识自然的过程。概念的发展是人们认识自然到一定程度要对自然进行描述的时候才创造出来。正如玻尔所说:“物理学的任务并不是发现大自然是什么样的。物理学关心的是我们对大自然可以说些什么。”物理学并不是深不可测,我们每个人都在物理发展的过程中。
物理学史有助于理解物理学社会角色和人文意义
1945年8月6日,美国在日本的光岛投下原子弹,死伤十万余人。3天后,又在长琦投下另一颗原子弹,四万人死亡,四万人受伤。原子弹的杀伤力相当于2万吨TNT炸药。整个城市被夷为平地。就连原子弹之父也承认,根本没有想到原子弹会有如此的杀伤力。通过这些学习使受教育者正确认识物理学对人类、对社会的贡献,理解人和社会、自然的关系,学会关怀,并产生热烈的感情。科学是一把双刃剑,要使科学真正造福人类,必须从人文价值的视野中来逐步看待和理解科学,因此要让学生对物理学发展的历史有所了解,对物理学上的重大突破在人类认识史上所产生的震撼人心的冲击,以及在人类社会发展史上所引起的重大技术变革有所了解。
上看前沿
物理学已取得的成就是极为辉煌的,它本身以及它与各个自然学科、工程技术部门的相互作用深刻地影响着人类对自然的基本认识和人类的社会生活.今天,物理学仍是一门充满生机和活力的科学,它的创造性进展仍日新月异,这既对当代以及未来的高新科技的进步和相关产业的建立与发展提供了巨大的推动力,也对我们为面向21世纪的高级科技人才开设的物理学课程提出了新的要求.
21世纪开年以来,伴随着一系列震动世界的大事件(如9.11事件、阿富汗战争和伊拉克战争、火星探索车成功着陆、和平号空间站超期服役和中国神舟5号、6号载人航天成功发射与返回、中国绕月工程一期的顺利发射等),我们更加深刻地感到世界乃至外星球离我们越来越近。相对论、量子力学、凝聚态物理、基本粒子物理等的发展,给半导体、原子能、激光、量子器件的发展奠定了基础。人类进入了以航天技术、微电子技术、光电子技术、计算机及信息技术等高新技术为主的新时代。物理学是当代工程技术的重大支柱。
进入21世纪,物理學自身高速发展,并且和其他技术(信息科技、生物科技、新材料科技、新能源科技、系统论、管理科学等)交叉和渗透形成前所未有的新科技群,标志着生产力演变和经济高速发展的时期已经到来。
作为新世纪的现代人,一方面承接着100多年以及更早年代前人赐予的丰硕成果,另一方面,既要审视多年沉积下来的有关资源、人口、环境等方面的难题并进而考虑如何依据科学发展观解决这些难题,更要迎接创造本世纪科技、经济和社会文明的新辉煌。
(河北赵县职教中心)