初谈初中物理中的美及作用

初谈初中物理中的美及作用永泰县同安中学谢友泰C0809050018电话：[phone]素质教育的一个重要特点就是让科学的教育不仅使学生获得知识，而且应在能力、情感、行为习惯各方面得到全面发展，物理美学贯穿于物理教学过程中，应该是素质教育在物理教学中的具体体现。物理美来源天地的自然美,但它不是指大自然美的景色,而是指潜藏在感性美之后的理性美,并为理智所能领悟的自然界内在结构所显示的和谐、秩序、简洁、对称、统一的美,是审美者通过理解、想象、逻辑思维所体验到的美。爱因斯坦曾经描述说，物理学是至善至美的科学，他还特别把物理的美归纳为“简单、和谐、完善、统一”。历史上的科学家更是把自己所发现的科学规律描绘得美不胜收，哥白尼为他的日心说这样写道：“所有的这些轨道的中心便是太阳，难道说在如此富丽堂皇的宫殿里，还能找出比这更好的地方来安置这样一盏美妙的明灯使它能从这儿照亮一切吗?”波尔发现电子模型后，爱因斯坦赞叹道：“这是思想领域中最高的音乐神韵。”一、简单美物理科学的美在于它的简单。但这个简单是指的物理表达形式的简单而知识内涵的丰富，是简单和丰富，形式和内涵的对立统一。一个很简单的公式包涵着深刻的内容，一个条件很少的理论概括了丰富的事实，这就是简单的美。例如物理学中的不少知识都可以用一些公式概括出来，显得简捷明了。电阻串联…电阻并联…比值形式乘积形式二，对称、平衡美协调、匀称称之为和谐，物理学的形式和内容分别具有和谐性。形式的和谐是物理概念、方程、现象的和谐，内容的和谐指出了物理规律的矛盾性。在新课程标准人教版八年级物理（上册）的光现象中，我们学习过一条重要的光学定律——反射定律：反射光线、入射光线与法线在同一平面内；反射光线、入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。入射角增减，反射角如影子般也随着增减，两条光线（反射光线、入射光线）如扇动的蝶翅，翩翩起舞，如梦如幻。平面镜成像更是美仑美奂。那毫无粉饰的对称，那极致绝顶的真实，真使人惊叹大自然的美妙。它使世界有了一个极美的备份，一切都可以在其中找到自己的影子，万物都由一变为二，不再孤独，不再势单，也不会再搞一家之言，更不会有霸权的出现，有的只是对称、平等、自由、和谐。在该版本教材的八年级（下册）中，汇集上册电学知识，我们可以得到串联电路与并联电路的电压、电流关系式：串联电路U=U1+U2①I=I1=I2②并联电路U=U1=U2③I=I1+I2④用心观察，我们可以发现①与④，②与③是多么的相似，而整个式子又是多么的对称，和谐。这不是人为的设计，也不是纯粹的偶然，这就是物理学天然而成的和谐。在第三册力现象中，还有一个二力平衡公式：F=F1-F2，F1、F2是作用在同一个物体的两个力，在物理学中称为分力。它们相互作用、相互制衡，如果它们大小相等，方向相反，又作用在同一条直线上，那么受力物体两端虽有巨力万钧，也会岿然不动，如无力存在般的平衡、稳定，真是奇也，美也，和谐也。三、相异、互补美在此版本教材的八年级（上册）的光现象中，凸透镜成像规律是这样表述的：一倍焦距分虚实，两倍焦距分大小，物近像远像变大。你瞧，物近像就远，物远像就近。就像人们之间你供我需，你需我供，你缺我补，我少你添，相互礼让，相敬如宾，和谐共处。又如，物态变化中的三态（固态、液态、气态）转化关系：“”线部分与“”部分的是完全相反的两个过程，但它们又联系甚密，不可分割，互为吞吐：凡是“”部分都是吸热过程，凡“”部分都是放热过程，后一过程放的就是前一过程吸的热，而前一过程吸的热就是为了后一过程所放，一吸一放，一放一吸，多么默契，多么心有灵犀，不和谐不足以实现之。还有在电学中，我们都知道，自然界有且只有两种电荷：“+”电荷与“-”电荷。不多也不少，只有两种，而且二者相反、相补：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。它保证了自然界电荷的秩序性和稳定性。正如人类：有男有女，且只有男女，而没有第三性，这才有了人类的繁衍、稳定、和谐。再如能的知识中，机械能包括动能与势能，两者相互为辅，相互转化：动能大，则势能小；动能小，则势能大。此长彼消，不生不灭，和睦共处。动能与势能，虽然相异，却不纷争，虽然不同，却不斥离，反倒相互转化，共存共赢，共发展。酷似太极中的阴阳鱼：（附右图）阴极则阳生，阳极则阴生，阴中有阳，阳中有阴，相互依存，相互转化，和平共处，不犯不敌，运动而稳定，多样而统一，不可谓不和谐也。物理学的美学给我们提供了丰富的美育材料，作为教育工作者，正是要把这样的美变成学生情感素质的一部分。我们在物理教学中进行美育不仅是可行的而且也是必需的。1、激发学生兴趣。“兴趣不是美感”，但美感可以激发兴趣，兴趣提高学习效率，减轻学习负担，反过来促进对美的追求。在初中九年义务教材中，广泛地注意到了美对提高兴趣的作用，以前教材中的插图、实验，包括学生实验在旧教材中因只注重严谨而单调，今天的教材活泼、生动，实验、设计具有美感，且具体、形象。比如平面镜成像一节中有制作万花筒的实验，不仅能使学生从中学到严谨科学的规律和物理知识，而且能从万花筒中反映的形象美中激发出探索物理现象本质的兴趣，有利于使学生在美的引导下，自觉、主动地探索科学的奥秘。2、促进智力发展。美学是一个哲学体系，可以促进学生思维能力、想象能力的发展，可以加深学生对物理知识的了解和激发学生深入研究物理问题。心理上的认同和激励才能使学生在探索物理规律、培养能力上有更强的自主性。教师在教学中要充分认识到美对智力发展的作用，有意识地去阐释物理科学的美，使学生在物理科学的殿堂中感受到美，在美感的激发下，以良好的心态，愉悦的心情去思考问题，使思维能力、想象能力得到发展。比如在高中教学万有引力一节时，可以充分参考各种卫星、行星、恒星的数据，描绘人类从天圆地方说走向太阳中心说然后再认识到太阳率领太阳系的成员在银河中沿一条美丽的曲线运动的历史，在人类探索“真”与“美”的感受中，进一步提升学生以万有引力所引发的椭圆轨道和圆轨道的美感认识，激发学生探索这些美的科学规律和源泉，使学生对这些知识有更深的理解。3、培养学生的品德。教师不应该只授书不传道，培养学生品德不只是班主任工作，也应在物理教育学中体现，追求美、追求真是物理美学的特点，也正是学生品德培养的目标。传道、授业，乃师道的本质。世界的缤纷多彩为培养学生的品行提供了不同的素材，而追求美、追求真，应该是教师引导学生走的正确方向。物理美学的感染性为沟通教师与学生，学生与自然，学生与社会提供了一个很好的工具。素质教育要求我们不仅要培养学生的能力，而且要培养学生的品德，物理教师同样担负这样的责任。在教学中应尽量广泛使用各种电教手段，让美以具体、生动、鲜明的形象作用于人的感官，打动人的情感，产生一种愉悦，为学生提供了一个和平、美丽的世界前景，并使学生能求真求实。愉悦的心情还能持久，作用于学生身上，培养起一种不畏困难而追求美的品质。在物理学发展史上,科学家们都注重各种物理规律的和谐统一。科学家曾言:物理学的最高目标是达到一种统一的图案。物理的统一,首先体现在概念的统一上。人们对“力”的认识来源于生活。其它的物理概念也是如此,比如人们对光的认识,首先是反射、折射和色散、然后到电磁波,再到光量子概念,最后统一到物质波中。物理规律来源于纷繁杂乱的自然界,又被用来描述自然界所遵守的法则。这就使得物理规律表现出一种简洁而深沉的科学美。牛顿机械运动的三大定律,以清晰而简单的形式描述自然界所遵守的自然法则。牛顿力学“用位置的移动来说明一切,用量的差异来说明一切质的差异”。虽带有形而上学的烙印,但给人们认识和研究自然带来了方便。万有引力是支配宇宙世界的一种力,其平方反比律以其简单的形式描绘了这种深奥而宏伟的作用力,使人们对天体运动的研究走上成功的道路。如果说牛顿力学具有小家碧玉般优娴静态美的话,那么爱因斯坦的相对论用统一思想则只有“大江东去”那种豪迈博大的气势,把人们的思维引向更为广阔的时空,给人们展示了更为深远而空旷的壮丽图景;质能方程E=mc2形式简单,却显示了原子能所遵循的规律,为人类开发利用原子能打开了一道大门。简洁而深沉,是一种美的表现,物理规律的简洁,正是这种追求的结果。在物理学中,有大量对称的概念和规律:如正电荷和负电荷,南极和北极;在物理规律的描述上也有着对称的表述:电荷相互作用同磁极相互作用所遵守规律的对称性,杠杆平衡的对称原则。电学中和磁学中都可通过高斯方程描述相应的生理规律。物理规律的对称原则在物理研究中同样具有重要的指导意义。奥斯特于1820年发现了电流周围存在磁场,实现了“电生磁”后,法拉弟受到对称原则的启发,就想到了“磁也一定能生电”,经过多年的艰辛的探索,发现了电磁感应定律,实现了与“电生磁”对称的一面。英国物理学家狄拉克于1928年在研究电子运动时,论证了电子的运动规律,必须符合相对论的要求。在他建立的方程中,粒子和反粒子具有平等的对称关系。于是他预言“反电子”(即带正电荷的电子)的存在。几年后,即1932年,卡尔戴维德.安德森在实验室中证实了“正电子”的存在。相继而来,科学家们发现了反质子等反物质。人们在研究中发现,正反粒子相遇湮灭时将释放巨大的能量,这就给人们开发新能源带来了新的曙光。美是人类创造性、实践性的产物,也是人类文明的标志。物理学中的美是自然界客观真理与人的主观感受的和谐统一。美是无边界的。物理规律很好地表现了科学美,激发起了人类对物理科学的极大兴趣,人们对物理学的研究也是对科学美的追求,相信随着人们对科学的追求的不断发展,大自然将会呈现出更加奇妙的美,物理学也会再闪现出更加动人心弦的美。物理中的语文美随着课程改革的不断深入，综合性课程的不断开发，学科之间的渗透与融合越来越明显，越来越受到人们的重视。近日，笔者无意中发现在物理练习中到处闪现出语文之美。它们的内容涉及到诗句、成语、民间故事等，形式或是选择题，或是填空题，或是分析简答题。现把它们整理出来，与大家共享。一、自然界是丰富多彩的，古代的诗人在体验生活，观察、欣赏大自然的美景时，留下了许多脍炙人口的诗句。因为物理现象是普遍存在于大自然中的，因此，在我国浩如烟海的古典诗词中涉及到很多的物理概念、现象或规律。1、李白在《望天门山》写道：“两岸青山相对出，孤帆一片日边来。”这两句诗中描写“青山”与“孤帆”的运动时，所选择的参照物分别是（）A、帆船河岸B、河岸帆船C、青山太阳D、青山划船人2、“朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还。两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山。”这是唐代诗人李白的《早发白帝城》中的诗句，从物理学的角度看，以高山为参照物，舟中人是；以小舟为参照物，舟中人是。3、诗句“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎。仔细看山山不动，是船行”，其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参照物分别是和。4、“花之袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴。”这是南宋诗人陆游《村居书喜》的两句诗，对于前一句，从物理学的角度可以理解为：花朵分泌的芳香油分子加快，说明当时周边的气温突然。5、“城市尚余三伏热，秋光先到野人家”，说明在陆游那个时代，人们就已觉察到城市暖于郊区，这种现象叫做城市的。6、唐朝著名诗人李白的《早发白帝城》一诗中“两岸猿声啼不住”，当船行了很远诗人还能听到猿声，说明声音的大。7、古诗“少小离家老大回，乡音无改鬓毛衰”中的“乡音”指的是（）没有改变。A．音调B、响度C、音色D、方言土语8、“八月十八潮，壮观天下无”这是北宋大诗人苏东坡咏赞的千古名句，每年的农历是观潮的最佳时机。9、唐朝张寂的《桥夜泊》这首诗写道：“月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠。姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。”其中涉及到的物理知识有哪些，试分析一下。10、诗句“疏影横斜水清浅，暗香浮动月黄昏，”其中包含的物理知识有（1）（2）二、物理之美，无处不在。我国成语是人们长期以来习用的、简洁精辟的定型词组或短句。寓言是用假托的故事或自然物的拟人手法来说明某个道理或教训的文学作品。其中有不少成语和寓言也包含了丰富的物理知识。1、“扬汤止沸”是指把锅里的水舀起来再倒回去；“斧底抽薪”是指从锅下抽掉些烧着的木柴，应用物理学知识分析下列说法中正确