从物理学史中认识物理 |
| 所属栏目: 物理论文 更新时间:2020-02-09 点击次数:
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0w.net 每年物理高考试题中都会不同程度考查物理学史，而这部分内容，无论教师的教还是学生的学都不够重视，从而导致失分。结合这些年自己的教学，针对这部分内容的教学反思如下：
一。了解物理学的本来面目，消除对物理知识来源的神秘感物理教学中主要传播的是前人已经获得的理论知识。反映在现代教学中的物理知识都是经过人们多次整理而形成的理论逻辑体系。教师在讲授时，往往只注重对知识本身的讲解，而对概念。规律产生的历史事实很少问津。有的物理教师虽然试图引进一些史料，但讲的不够准确，这方面常见的错误有：牛顿因为观察苹果落地而发现万有引力定律；“锐利/金斯定律”的失败引导着普郎克提出量子论；迈克尔逊 莫雷实验的零结果引导爱因斯坦得出狭义相对论。这些所谓判决实验的神话都给学生造成了科学理论直线发展的假象。结果使学生对物理知识的来源，理论体系的形成感到深奥莫测。认为各个物理概念，原理和定律的获得，是历史上那些智慧超人的科学巨匠灵感的创造，是历史的巧合和偶然的机遇，是我们这些常人所不能及的。这种错误的认识是非常有害的，阻碍了学生创造思维的发展。我们知道，任何一个物理知识的获得，都要经历一个动态的过程，都是从感性到理性，从低级到高级，从片面到全面，从粗糙到严格的产生。发展和演变的过程，而决不是任何天才的脑袋偶然创造似的。
以万有引力的发展为例，牛顿是在前人成果的基础上，对月球与地球间的引力与运动规律的检验上做了大量工作之后，于1685年最后得出万有引力定律的表达式，所以这并不是像有的人所说的，是因为观察苹果落地而发现了万有引力定律。
熟悉科学创造的这些历史的本来面目，就会具体理解到任何一个重要概念、定理和理论的获得，都是经过试探，除错的多次选择而得到一个动态的历史过程。在教学中适当的进行必要历史回顾， 将会使学生了解各种原理，定律的实验基础， 了解各种模型所依据的客观事实的原形， 了解各种假说，观点和物理思想的演变。虽然讲述时用的时间不多，但可以使学生了解物理概念，规律，原理产生，形成和发展的过程，这种作法的本身就消除了 学生对物理知识来源的神秘感，有利于对学生创造性思维能力的开发。
二。了解物理学的发展性和近似性，克服对物理知识的僵化认识在物理教学过程中，物理教师不应单纯向学生传播知识，而应向学生揭示物理学的发展规律，认学生了解物理概念。规律的条件。发生发展的过程；了解物理概念。规律的局限性和近似性，但是，教学中常常对此重视不够，再一味追求 知识的严密性和精确性的面目下，容易使学生思维单一，认识僵化，使他们感到物理难学，没有兴趣。只能机械的搬用公式，这种对知识绝对化，僵化的理解，影响了学生发展思维能力的发展。
事实上，在物理的发展中，经常发生着各种情况的理论变迁，以比较正确的认识代替错误认识，例如以热之唯动说代替热质说；以比较全面的认识带替片面的认识。例如用光的波粒二向性代替波动说和微粒说；以更加深入的认识代替表面认识，例如由宏观热力学发展到统计力学；以更加普遍精确的认识代替局部的，近似的认识，例如相对论和量子力学的建立，揭示了牛顿力学的局限性等等。这些都生动表明，没有任何一个物理理论可以被看作是最终完美的，它是在不断发展的。人们在一定条件下获得的物理学认识只能是近似的，只能是一种相对真理。
随着物理学的发展，其各部分理论的局限性从各个方面暴露出来，它的各个基本概念和规律无一例外都在发生修正和变化。人类对光的本性认识所经历的发展历程就是最好的例证。古代人早就从实践中发现了许多有关光的直线传播，反射成象以及平面镜，球面镜的光学现象等许多知识。关于光的本性，到十七世纪开始形成理论上比较完美的两个学派，主张波动说的胡克和惠更斯等与主张微粒说的伽桑狄和牛顿等人展开了争论，这关于光的不同本性争论，延续了一百多年。一方面光的干涉衍射偏振等现象确证了光是电磁波；而另一方面，热辐射。光电效应。光压现象和稍后发现的康普顿_吴有训效应等又证明了光的粒子性。一直到二十世纪初，才由爱因斯坦第一次提出光的波粒二向性的概念。在传播现象中光表现了电磁波的性质；在与物体相互作用中表现粒子的性质。光子的能量E=hv光子的动量p=h/λ 两个式子中等号左边表示光的粒子性质，等号右边表示光的波动性质，二向性通过普朗常数 联系起来。 光的波粒二向性理论把早先完全对立的两种理论在更高一级的基础上统一起来。人对光的认识发展过程，说明在物理学发展中，一个理论替代另一个理论，但没有一个理论是终极真理，人类对光的本性认识，她仍然是走向更完美理论的一个阶梯。
可见在物理教学中，必须结合教学内容，用物理学史说明它的发展性。近似性。说明物理学虽然不但向人们揭示出许多自然的最后答案，但任何物理概念。规律都有其发生发展的过程，都有其近似性，决不可以把它们当作无条件，永恒的东西加以绝对化。因此，在教学中讲明一部分知识的客观真理性之后，也要花一些时间讲它的发展性，近似性，长期坚持下去就会使学生在对知识的理解和运用上，变被动为主动，变僵化为灵活，使学生感到物理中充满了无穷乐趣，并不难学。有利于创造性人才的培养。
三。了解物理学家的研究方法，加强对物理学研究方法的认识物理学家的研究方法都是有自己独特的创造性思维，特别是处在前沿和十字路口的物理学家们内。他们的方法有时真让人意料不到，并不都是：观察实验的方法。数学的方法。归纳推理的方法。演绎的方法。如伽利略在研究自由落体运动时，首先提出一个落体佯谬的理想实验，从亚里士多德的重物下落比轻物快的原理中导出了重物下落比轻物慢的悖论。从而否定了亚里士多德的理论，接着他就用假说，逻辑推理和实验验证的方法得出了正确的落体定律，在这里伽利略熟练地应用了理想实验方法， ,逻辑推理和实验验证的科学方法，这些方法成了科学创造的奇妙工具。爱因斯坦由升降机的理想实验得出了等效原理，为广义相对论的建立奠定了基础德布罗意通过力学与光学的类比提出了物质波假说；薛定格又通过力学与光学的类比创造了波动力学。他们用的是理想实验、类比、推理，最后对结论由用实验进行验证，从这里我们得到了什么呢？正如爱因斯坦所说：没有一个概念能够无歧义地从试验中逻辑地推导出来。人们要彻底的不违反理性，那就不可能得到任何东西。非理想的东西，往往不被人们去认识，但正是这违反常规的东西常常是我们得到意想不到的收获，甚至决定你一生的命运。泡利在提出中微子设想时，他自己就幽默地把它称为孤注一掷的措施，一棵救命的稻草，而且打比方说只有压赌，才能谈到赢。这就启示我们从事物理教学时，应把这些典型事例告诉学生，可以使学生从这些生动例子中获得收益，使得理科学生从收敛型思维向发散型思维转变，即学生一方面受到严格的会聚型的思维训练，又要使他们不把这中思维模型绝对化。使他们在物理学习上敢于突破前人的传统观念的禁锢，离开坦途，善于大胆的想象和创新。培养学生的发散思维和探索精神。
法国物理学家拉普拉斯说过：认识一位举人的研究法，对于科学的进步并不比发现的本身更少用处，科学研究的方法通常是极富兴趣的部分。；物理概念。规律我们要学但同时还要探索其研究方法，这就需要研究物理学史才能掌握其精华，才是最有意义的学习。只知道定律的内容只是第一步，而知起方法才是认识的第二步，而且这第二步认识上质的飞跃。所以说把物理学史和物理教学相结合是非常重要的。不仅起到开发学生智力，训练学生思维的重要作用，而且使学生从物理学中认识物理。来
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