> 物理 > 分析了物理学史运用在物理教学中的作用,高考物理的主要内容

分析了物理学史运用在物理教学中的作用,高考物理的主要内容

分析了物理学史运用在物理教学中的作用

NMET物理的主要内容是NMET物理知识点一、复习知识点一、NMET物理知识点体系目前高中物理教材主要分为五个部分:力、热、电、光和原子。在综合评述中,可以根据每个部分的内容特点分别对各自的系统或主要线索进行梳理,也可以不受传统五个部分的限制进行重新总结和梳理。例如,高

分析了物理学史运用在物理教学中的作用

怎样学习物理

如何学好这门物理和物理的自然科学课程相对来说比较难。你不能死记硬背。你不能逐字逐句地学习,但当你想出一个话题时,你仍然不能做到。 初中、高中和大学都教物理。初中有很多定性的东西,高中有很多定量的东西。 在高中的理科科目中,物理比较难学。

高考物理的主要内容

NMET物理的主要内容是NMET物理知识点一、复习知识点一、NMET物理知识点体系目前高中物理教材主要分为五个部分:力、热、电、光和原子。在综合评述中,可以根据每个部分的内容特点分别对各自的系统或主要线索进行梳理,也可以不受传统五个部分的限制进行重新总结和梳理。例如,高

分析了物理学史运用在物理教学中的作用

怎样学习物理

分析了物理学史运用在物理教学中的作用范文

摘要:物理学史是人类理解自然界各种物理现象的历史,其中包括物理学发展的一般规律。论述了在大学物理教学中引入物理学史的必要性,并从几个方面分析了物理学史在培养学生各方面素质中的作用。

关键词:物理学史;物理学的美;科学研究方法;科学精神;

随着科学技术的发展,交叉学科的特征十分显著。物理学作为一门严格的基础学科,其基本概念和理论已经渗透到其他学科和技术领域。学好物理是学习所有自然科学和工程科学的前提。大学物理是工科大学生的一门重要基础课。一方面,它为学生后续课程提供了必要的物理基础;另一方面,它使学生初步了解现代科学研究的基本思想和方法。然而,大学物理课程大多教授学生物理定律及其应用,却忽略了这些物理定律的发现和诞生过程。这导致学生在对物理概念没有深刻理解的情况下,对教材中直接给出的物理定律被动接受,对物理定律的形成和发展过程缺乏理解,从而导致学生对物理定律产生误解,认为任何结论都可以从数学中得出,把物理视为一门刚性学科,对物理失去兴趣。

物理

事实上,物理学在其发展过程中提供了丰富而新鲜的历史资料。物理学史不仅包含了物理科学的产生和发展过程,展现了物理学的美,也包含了科学家在探索和研究过程中的种种艰辛和曲折,体现了他们的宝贵品质。如果可以在日常大学物理教学中随时插入相关物理学史的解释,不仅可以将学生的注意力引回课堂,让学生了解物理建立的过程和各种科学研究方法,加深对物理科学的理解,还可以让学生进入科学家的精神世界,培养他们的科学精神和科学素质。下面将从几个方面介绍物理学史在大学物理教学中的渗透,以及它在培养学生素质中的作用。

1。引导学生欣赏物理之美

科学和艺术是人类文化长河的两个源头,都是人类社会实践的结果。艺术之美是直观的,人们通常可以直接感受到。物理学中的美是隐藏在表面下的理性美。正是以简洁、和谐、对称和统一的形式表现出来的美要求审美者通过逻辑思维来理解和想象[1]。

物理学中不乏美的例子,但缺少美的揭示。在大学物理教学过程中,通过对物理学史的介绍,引导学生认识物理的简洁性、对称性和和谐性。通过各种例子,让学生认识到,除了表面上可以直接观察到的各种感性美之外,自然界还可以通过理性思考感受到隐藏在表面背后的各种理性美。物理学试图用简单的方程来统一描述自然界中的各种现象,如牛顿力学方程、麦克斯韦方程、薛定谔方程、狄拉克方程等等。这些方程从复杂的现象中抽象出简洁的本质,并用来描述自然界中的各种运动和相互作用。它们深刻体现了物理学的简洁美和统一美。

当谈到教学中相应的内容时,相关物理学史的介绍可以使学生对这些伟大物理学家提出的高度统一和优美的方程有更深的理解,也可以激发他们的学习兴趣。例如,在谈到牛顿运动方程时,介绍了牛顿慢慢建立他的三大定律和万有引力定律的过程,并用实例说明了天空和地下各种宏观物体的运动都包含在牛顿的力学系统中。让学生体验如此简单而美丽的方程式,却能描述如此简单而深刻的美,如万物的运动。谈到电磁学,麦克斯韦可以在前人的基础上被引入建立电磁场理论方程,并从他的方程中推导出电磁波的速度。令人惊讶的是,发现电磁波中的光速与真空中的光速相同,从而假设光是电磁波。然后赫兹在实验中证实了麦克斯韦的假设。光和电磁,以前看似不相关的东西,实际上是一回事,可以用一组简洁而优雅的方程来深入描述。在课堂教学中,可以引导学生理解物理的高度统一性和内在自洽性,让学生体验物理的和谐美。

守恒和对称美在物理学中仍然无处不在。学生们在高中已经学会了能量和动量的守恒,并且对它们很熟悉。在大学物理中,当教授角动量守恒时,可以引入女数学家诺特提出的诺特定理。诺特定理指出,每个守恒定律都有对应的对称性。能量守恒定律来自时间平移的对称性,动量守恒定律来自空之间平移的对称性,角动量守恒定律来自空之间选择的对称性。当学生们了解到对称性在他们熟悉的守恒定律背后更为深刻时,他们一定会对物理学中的对称性产生浓厚的兴趣。然后,从物体表面对称所表现出的美出发,引导学生仔细理解物理中形式、性质和规律的对称性。

通过物理学史上的各种例子,引导学生探索和欣赏物理的各种美,让学生在学习过程中感受到物理的魅力,从而激发他们学习物理的兴趣。

二。帮助学生建立正确的科学研究方法

在高、专科学习过程中,教材给出了一个被前人多次简化的完善的理论体系。在物理课堂教学中,教师往往只注重物理规律的理解和应用,学生对这些规律的过程缺乏了解。事实上,每一个基本物理概念和物理定律的产生都是极其困难的。除了多年的知识积累之外,许多人走过了无数的弯路,这也需要天才采取突然的步骤来完善其中一个正确的科学结论。

在课堂教学中引入相应的物理学史可以使学生充分理解物理学家是如何发现问题的,如何思考问题,他们走了什么弯路,以及他们最终采取了什么方法来解决问题。例如,在力学发展的早期,伽利略在亚里士多德的理论中发现了一个错误的结论,即物体的下落速度与物体的重量成正比。他在比萨斜塔做了落体实验和斜面实验来验证他的想法,并出版了不朽的著作《两个新科学》(Two New Sciences)。后人在伽利略的著作和信件中总结了他研究运动学的方法。伽利略把实验和理论结合起来。他不仅强调逻辑推理,还依赖实验验证。他的方法大致如下:对现象进行一般观察,然后提出假设,然后用数学和逻辑进行推理,最后通过实验验证形成理论。爱因斯坦高度评价伽利略,认为只有在伽利略采用的科学研究方法被广泛采用后,物理学才开始发展。在力学教学中,引入伽利略开发的研究方法可以帮助学生了解早期物理的发展过程,更重要的是,让学生知道物理是一门理论与实验相结合的科学。只有在实验的基础上建立一个经得起考验的理论,我们才能从外部和内部正确理解客观事物。

在介绍物理学史时,我们应该提醒学生,物理学的研究方法不是唯一的。首先,提出理论假设,然后通过实验验证理论的正确性。实验中也发现了新现象。为了解释新的实验现象,发展了新的理论。例如,如前所述,伽利略首先提出假设,然后通过实验加以验证,最后完善了理论。在统一电磁理论的过程中,麦克斯韦首先提出位移电流,建立方程,从方程中预言光是电磁波,赫兹证实了电磁波的存在。这些都是实验前理论的例子。另一方面,在物理学史上有许多实验先于理论的例子。例如,在教学生量子力学时,由于黑体辐射和光电效应等现象是用经典物理方法解释的,所以引入了量子力学的诞生过程,从而普朗克提出了能量量子化的假设,爱因斯坦提出了光子理论,从而导致了早期量子理论的诞生。

通过介绍物理学史中的一些例子,学生们很清楚物理学是一门理论与实践相结合的学科,也应该介绍一些常用的科学研究方法,如假设法、归纳法、演绎法、类比法和综合法。物理学中的各种研究方法和思维方式影响着许多其他领域。掌握这些方法对学生今后的学习和工作有着重要的作用。

三。培养学生的科学素质和精神

物理学史不仅包括物理学发生和发展的基本规律、物理学的思想发展和转变,还包括无数科学家在探索科学过程中表现出的坚忍不拔、勇于创新、不怕困难和献身科学的精神。爱因斯坦曾经说过:“科学有两种方式影响人类事务。第一种方法大家都很熟悉。科学直接和间接地产生了在更大程度上彻底改变人类生活的工具。第二种方式是教育,它作用于头脑。尽管这种方法在草率的观点中并不明显,但至少和第一种方法一样尖锐。”物理学史是一个蕴含巨大精神财富的地方。探索这些精神财富并从中吸取营养,对学生[2,3]具有重大的科学和教育意义。

在课堂教学中,物理学家的一些小故事的介绍是穿插进行的,这不仅能在课堂上吸引学生的注意力,更重要的是,能让学生体验物理学家的成长道路,并在生活中自我引导。物理学家对待困难和逆境的态度,他们对名誉和地位的看法,他们的毅力和勤奋,以及他们对人类和国家的奉献都值得我们学习和借鉴。

物理学史上从来没有缺少物理学家坚持不懈和辛勤工作的例子,从布鲁诺(Bruno)到焦耳(Joule),布鲁诺被囚禁和审问了八年,以捍卫“日心说”,焦耳花了20多年时间,做了400多次实验来测量热的机械当量。从卡文迪什(Cavendish),他在实验室里呆了50多年,测量重力常数并验证电功率平方反比定律,到居里夫人(Madame Curie),她花了三年多的时间从数吨矿渣中提炼出0.1克镭,并因放射性元素的危害而献身于科学。从法拉第(Faraday),出生在一个贫穷的铁匠家庭,历经艰辛,坚持探索电磁感应十多年,到霍金(Hawking),他不得不通过语音合成器与人交流,仍然对宇宙学做出重要贡献,他瘫痪了。无数物理学家用他们的智慧和辛勤努力铺平了科学之路。在教学中,学生可以利用物理学史中丰富的材料走进物理学家的内心世界,培养学生的勤奋精神。

物理学的发展史也是一部不断否定和创新的历史。在日常教学中,相应物理学史的介绍可以展示物理学家敢于打破权威、大胆创新的一些史料,也可以引导学生培养自己的批判和创新意识。例如,在课堂教学中谈论牛顿力学时,可以引入马赫对牛顿绝对时间空概念的批评。爱因斯坦高度评价马赫的批判精神,称他为相对论的先驱。爱因斯坦本人充满了批评和创新。狭义相对论和广义相对论彻底颠覆了牛顿力学,并将牛顿力学体系纳入相对论范畴。相对论以极其创新的理论改变了人类对宇宙的理解。在创造量子力学的过程中,各种创新的思想和概念层出不穷,如能量量子化假设、波粒二象性等。它的诞生历史是一部非常有创造力的历史。在向学生讲授量子力学的过程中,综合各种物理史料来介绍这段历史。其中,各种革命性的想法会给学生带来一定的影响,鼓励学生质疑和创新。此外,物理学史中丰富的材料也能启发和塑造学生正确的人生观和价值观。

四。物理学和其他学科之间的联系

物理学是一门基础科学,也是一门发展中的科学。它是许多科学技术的基础,为许多新技术的更新和发展提供了理论基础。在课堂教学中引入物理学史可以使学生对物理和技术的关系有一个深入的理解。由于学习大学物理的学生基本上都是工科专业,让学生明白物理是各种工程技术的基础,与学生未来的专业课程密切相关,这也将激发学生学习大学物理的积极性。

大学物理课程包括力学、热学、光学、电磁学等经典物理内容。它还简要介绍了相对论和量子力学。这些内容的理论体系已经完善,现代科学技术的发展基本上离不开这些内容。将相关物理学史的内容渗透到课程中,将使学生对本专业的知识背景有更清楚的了解。例如,在讲授电磁学时,我们可以介绍电磁学的历史及其在现代科学技术中的作用。人类生活中的所有电器,包括手机、电脑、通讯设备等。,是在电磁学理论的基础上发展起来的。在认识到光是电磁波之后,光学在许多方面的技术应用的基本理论基础也是电磁理论。更不用说力学了,在牛顿力学诞生的数百年里,人们已经发展出流体力学、弹性力学和分析力学,它们广泛应用于人类生活的各个领域。人类文明也从热在实践中的应用中受益匪浅。热能的早期发展伴随着热机的出现。蒸汽机的发明导致了第一次工业革命。迄今为止,各种内燃机、冰箱、空发动机等。都依赖于经典热力学的基本理论。此外,自上个世纪量子力学诞生以来,激光技术、超导技术、纳米技术、半导体技术和晶体管的发明一直以量子力学为基础。这些技术的发展极大地促进了人类文明的发展。通过对物理史料的解释,学生可以了解物理的重要地位,从而端正学习态度,学好物理。

此外,在介绍物理学史时,还应该提醒学生物理和其他自然科学之间的关系。数学是物理学用来描述自然的工具。没有数学,我们就不能严格准确地表达自然规律。例如,牛顿没有微积分就不能得到万有引力定律。没有统计数据,很难发展分子运动理论。没有黎曼张量,广义相对论就无法完善。物理学与化学、生物学、地质学等学科的结合也产生了一些非常重要的学科,如物理化学、生物物理学、地球物理学等。通过这些内容的介绍,学生可以开阔视野,了解物理在科学发展史上的重要地位。

五.结论意见

在课堂教学中引入物理学史有助于帮助学生了解物理发展的规律,加深对物理概念和规律的理解,进一步发现物理的美,了解物理学科的特点,以及物理与技术的关系,引导学生建立正确的科研方法,培养学生的科学素质和科研精神。然而,还应该指出,物理学史的引入不能取代物理学科教学。它只应该起到辅助作用,让学生通过理解物理学史形成一种推动自己发展的动力。

参考
[1]沈志远。科学是美丽的:科学、艺术和人文思想(第二版)[·米]。上海教育出版社,2004。
[2]颜东。运用物理学史培养学生的核心素养[。物理教学探讨,2016,34 (8) :4-7。
[3]李艳冰。物理学史与科学素质培养[。物理学杂志,1998 (10) :9-11。