物理学的魅力初探

析

物理学是研究物质结构物质相互作用和运动规律的自然科学它是发展最成熟高度量化的精密科学又是具有方法论性质被公认为是最重要的基础科学是一门以实验为基础的自然科学是发展最成熟度量化的精密科学，又是具有方法论性质、被公认为是最重要的基础科学。关键词：物理学魅力基础科学

物理学是研究物质结构质相互作用和运动规律的自然科学如力、热、光、电、磁等现象，以及物质的细微结构、它们的各种存在状态，小到原子及比它还小的基本粒子到天体宇宙都是它的研究对象物理学分为力学、声学、光学、电磁学、无线电电子学、分子物理、原子物理、原子核物理、基本粒子宇宙学等分支学科物理学是一门以实验为基础的自然科学，它是发展最成熟高度量化的精密科学又是具有方法论性质被公认为是最重要的基础科学。其魅力可见一斑。一、物理学发展简史物理学的发展经历了漫长的历史时期本文将其划分为三个阶段：古代近代和现代并逐一进行简要介绍其主要成就及特点使物理学的发展历程显得清晰而明了。

物理学的发展是人类发展的必然结果，也是任何文明从低级走向高级的必经之路。人类自从具有意识与思维以来，便从未停止过对于外部世界的思考，即这个世界为什么这样存在它的本质是什么这大概是古代物理学启蒙的根本原因因此最初的物理学是融合在哲学之中的人们所思考的，更多的是关于哲学方面的问题，而并非具体物质的定量研究。这一时期的物理学有如下特征：

[2[2在研究方法上主要是表面的观察直觉的猜测和形式逻辑的演绎在知识水平上基本上是现象的描述经验的肤浅的总结和思辨性的猜测在内容上主要有物质本原的探索体的运动力学和光学等有关知识中静力学发展较为完善；在发展速度上比较缓慢达近八个世纪的时间里理学没有什么大的进展。近代物理学时期又称经典物理学时期这一时期是从16世纪至19世纪经典物理学的诞生、发展和完善时期。古代物理学时期大约是从公元前8世纪至公元15世纪，是物理学的萌芽时期。古代物理学发展缓慢的另一个原因是欧洲黑暗的教皇统治教会控制着人们的行为禁锢人们的思想允许极端思想的出现而威胁其统治权因此，在欧洲最黑暗的教皇统治时期，物理学几乎处于停滞不前的状态。直到文艺复兴时期这种状态才得以改变文艺复兴时期人文主义思想广泛传播与当时的科学革命一起冲破了经院哲学的束缚使唯物主义和辩证法思想重新活跃起来科学复兴导致科学逐渐从哲学中分裂出来这一时期，力学数学、天文学、化学得到了迅速发展。现代物理学时期，即从19世纪末至今，是现代物理学的诞生和取得革命性发展时期。19

世纪末力学力学计物理学和电动力学等取得一系列成就后，许多物理学家都认为物理学的大厦已经建成辈们只要做一些零碎的修补工作就行了然而两朵乌云的出现打破了物理学平静而晴朗的天空。第一朵乌云是迈克尔孙-莫雷实验：在实验中没测到预期的“以太风不存在一个绝对参考系也就是说光速与光源运动无关光速各向同性第二朵乌云是黑体辐射实验用经典理论无法解释实验结果这两朵在平静天空出现的乌云最终导致了物理学的天翻地覆的变革。物理学的发展史也是人类从愚昧走向成熟，从低级走向高级的历史物理学的每一次大发展都使人类的思想境界上升到了一个新的高度相对于整个宇宙范围来说当今人类的文明尚处于一个较低的层次并处于正在向第一文明等级发展的历程中在这个发展的历程中科学无疑是第一推动力而在科学的众多分支中，物理学无疑是这一推动力的最先进的代表。

二、物学的魅力探（一）理学是重要基础科物理学是一种自然科学主要研究的是物质在时空中物质的运动和所有相关概念，包括能量和作用力。更广义地说，物理学是对于大自然的研究分析，目的是为了要明白宇宙的行为。物理学是最古老的学术之一在过去两千年物理学与哲学化学等等经常被混淆在一起相提并论直到十六世纪科学革命之后才单独成为一门现代科学。现在物理学已成为自然科学中最基础的学科之一物理理论通常是以数学的形式表达出来经过大量严格的实验验证的物理学规律被称为物理定律然而如同其他很多自然科学理论一样这些定律不能被证明其正确性只能靠着反复的实验来检验。物理学的影响深远这是因为物理学的突破时常会造成新科技的出现物理学的新点子很容易会引起其它学术领域产生共鸣例如在电磁学的进展直接地导致像电视电脑家用电器等等新产品大幅度地提升了整个社会的生活水平；核裂变的成功，使得核能发电不再是梦想。十六世纪至十九世纪是物理学大发展时期期间发现了许多前所未见的实验事实很快建立了一套完整的理论这就是经典物理学经典物理学以经典力学力学和统计物理学经典电动力学为基础构成一个完整严密的理论体系。这个体系的建立标志着人类对物理现象认识的一次巨大飞跃它对生产和科学的发展起了巨大的推动作用。到十九世纪末二十世纪初物理学又发现了一系列新的实验事实如电子和放射性现象；迈克耳逊—莫雷测量以太的实验（得出了否定结果黑体辐射实验等这些事实冲击了经典物理理论使得物理学经历了一次比以前更为深刻的变革，由此诞生了现代物理学。研究高速（接近光速：30万公里秒）物理现象的相对论，和研究微观的量子力学，乃是现代物理学的两大基础理论。（二）理学是研究质结构物质相互作和运动律的自然科物理学是研究物质结构质相互作用和运动规律的自然科学如力、热、光、电、磁等现象，以及物质的细微结构、它们的各种存在状态，小到原子及比它还小的基本粒子到天体宇宙都是它的研究对象物理学分为力学、声学、光学、电磁学、无线电电子学、分子物理、原子物理、原子核物理、基本粒子宇宙学等分支学科物理学是一门以实验为基础的自然科学，它是发展最

成熟高度量化的精密科学又是具有方法论性质被公认为是最重要的基础科学。（三）理理论的简性、抽性、统一性对称性及许多妙趣生的结论物理学的魅力不尽于此它理论的简洁性抽象性统一性、对称性以及许多妙趣横生的结论，把我们带入一个奇妙的境界。使我们心旷神怡，乐此不彼。作为今天人类的生产生活以及发展先进技术的理论基础物理学都是当仁不让的。有如下例子为证：1世纪中叶，由于热力学的发展发明了蒸汽机。蒸汽机的广泛使用，促成了手工业向机械化的大生产的转变并使得大规模的长途运输成为可能大大推动了社会的发展。这是第一次产业革命。21840法拉弟发现了电磁感应现象并逐渐形成了完整的电磁场理论。在此基础上发展起来的电力工业使人类进入电气化的时代给人类的生产和生活带来翻天覆地的变化使得我们今天有了电灯话机等一切电气设施。这是第二次产业革命。3、原子弹制造是以爱因斯坦的相对论为理论基础的。4世纪，微观物理方面取得重大突破，开创了微电子工业，使世界开始进入了以电子计算机应用为特征的信息时代这是第三次产业革命因为有了微电子技术的发展才有了半导体，大规模集成电路和现代电子计算机。5、牛顿力和万有引力定律以及空气动力学是我们把宇宙飞船送上太空的理论基础。6、因为有带电粒子在电场磁场中偏转的规律我们才得以制造出电视机显像管。7、核物理研究使放射线的医学应用才成为可能。如放疗，治疗脑瘤的咖玛刀，核磁共振，X机等。8、20世纪年代发展起来的纳米技术，使人们可以按照自己的需要设计并重新排列原子或者原子团，制造出纳米材料。如此等等„„（四）代科学发展态势影物理学的发方向当代科学发展的态势和社会对科学的迫切需要在很大程度上影响科学未

来发展的方向及特征一些传统科学将继续保持相当的独特性物理科学作为整个自然科学发展的基础地位一时还不会动摇是科学的学科结构重心无疑将转移到生命领域。三、物学在科学技发展中基础地位不质疑尽管有些理论在应用中目前还没有派上用场我们相信在将来的某一天必定会为人类做出贡献如法拉第发现电磁感应定律时有人问他你这个定律有什么用时他回答的那样一个初生的婴儿你能预料他将来会做出多么伟大的事业吗?可以说物理学的发展促进了各个领域科学技术的进步使人类的生产和生活发生了翻天覆地的变化物理学的发展引发了一次又一次的产业革命推动着社会和人类文明的发展以说社会的每一次大的进步都与物理学的发展紧密相连由于社会的转型物理学不像多年前那样受国人追捧了但它在科学技术发展中的基础地位仍然是不容质疑的。它的魅力永存。四、物学的魅力之堂教学作为一个物理教师如何才能较好地掌握课堂掌握物理学的魅力促进学生发展呢，我想可以从以下几点入手。例如“物质的比热容这一节内容中为了理解比热容的定义，我首先提出问题为什么同一时刻海水和沙子的温度不一样呢？白天海水比沙子凉怎么到了晚上海水却比沙子暖和呢？让学生根据问题提出各种猜想放手让学生讨论和表述发散学生思维提高学生的表达能力和思维能力。然后为了设计试验，我又提出以下一系列问题1什么方法可以比较海水和沙子升高温度的快慢呢？（2验中若用酒精灯加热，应该注意什么呢？3验中还有哪些因素会影响水和沙子吸热升温快慢？在提出这些问题之后生经过思考和讨论白了该如何去理解这个实验如何去操作这个实验待实验操作结束，根据学生记录下来的实验数据，我又提出下列问题1质量相等的沙和水升高相同的温度所用加热时间哪个短？说明了什么（2于它的加热方式相同沙子比水加热时间短还说明了什么（量相等的不同物质升高相同的温度为什么吸收热量不同呢？这些问题环环相扣针对性强不但能较好地

诱导学生分析问题解决问题高效省时地完成本内容的教学目标，而且由于学生对问题的充分讨论培养了他们的分析综合能力还能体会到物理学科的美学特征——简洁美（复杂的问题简单化生对此的反应也很强烈，提出的问题都很有针对性，在解决问题的同时也让学生了解了物理学的魅力所在。初中物理的教学是从初二开始经过初二与初三两年的学习使学生学习到一定的物理基础知识养成良好的思维习惯在解决问题或做决定时能尝试运用科学原理和科学的研究方法这是义务教育阶段物理课程总目标中的要求教师在提问时要根据学生已经掌握的知识基础适当的提出问题时又要考虑学生的个别差异性，增强提问的有效性。例如在教授“物体的浮与沉”一节内容时，教师拿出一个鸡蛋，将鸡蛋轻轻放入清水中，看到鸡蛋下沉了；然后将鸡蛋取出，在清水中加入盐并搅拌再将鸡蛋放入到鸡蛋悬浮或上浮了学生很惊奇，这时，教师根据学生已学过的浮力知识，适时提问鸡蛋在水中时受到哪些力呢？同一个鸡蛋，为什么会出现两种不同的结果呢？你觉得是什么原因导致的呢？教师在提出问题时及时联系了学生原先的学习内容又通过现象让学生产生了强烈的求知欲激起了好奇心进而主动积极地去寻找问题的答案，增强提问的有效性，激发了学生的学习热情。搞好物理课堂提问不仅是教师在课堂教学中最常用的方法之一是一门教学艺术堂提问如果运用得当能调动学生学习的积极性发他们的思考，有效地提高教学质量反之如果课堂提问运用不当就会阻碍学生的思考，使他们觉得学习物理枯燥无味挫伤他们学习物理的积极性，因此作为教师应在实践与学习中不断探索提问的艺术，为提高课堂教学质量而努力。除了注重打牢基础知识在课堂体现物理学的魅力之外我们知道理学是一门实验为主的学科我们特别注重这种理论与实验相结合的教学方式发挥同学们实际的动手能力从而体现物理学的魅力所在，大部分时间让学生自己探索下面就分四个层次来谈谈怎样将物理实验配合物理课堂来体现物理学的魅力。第一个层次在基础课程中配合合理的物理演示性和展示性实验，使学生们在学习基础课的同时能够观察各种物理现象动手操作实验激发低年级的学生对物理这门科学感兴趣深化对物理概念的理解培养学生自主创新的意识和能力，让学生自己寻找其中的奥妙。第二个层次在低年级普通物理课程基础之上在低年级我们建立了普通物理实验课分为五类同时我们每年都更新这种物理实验课的题目，一个学生一个学期做一个课题，根据学生自己选择课的情况而定。

第三个层次高年级近代物理课这里强调一点我们开课的水平，我们高年级近代物理课有的实验是与近年诺贝尔奖获奖题目是有关的以可以看出我们课程的水平和不断紧跟的能力外有是跟本学院内本学科科研项目相关的再有1/3是跟国际上的科研项目相关的在第三个阶段高年级的近代物理课当中我们大概有课都是国内最早开设的有自己的特色可以叫做创新型的实验课程。第四个层次择专题实验实验都与物理系当前的科学研究密切结合。另外参加选择这种实验课的同学或是本科生通过这些实习的项目在实践能力方面都得到了具体的锻炼和提高特别是为学习提供培养和学习的环境学院设计了对各种实验都是开放的并且互补的同时全天候的提供给同学根据实验完成的具体情况和完成的