物理学是研究物质及其行为和运动的科学,是最早的自然学科之一。物理学的发展是很久远的,自古以来时间最长的也就是物理学中最基本的,也是最重要的部分,经典物理学,其主要研究的方面是力学,光学和天文学的研究。也正是这些方面,让物理学家们探索了相当长的时间,从人类的文明开始,人们就开始关注世界上事物的发展,从刚开始的额懵懂,到逐渐的了解,这其中有着怎么样坎坷曲折的道路,无数次的错误,无数的物理学家为之奋斗终身,献出自己的青春年华,为的就是获取真理。
没有探索就没有发现,没有大胆的打破传统的思想,就不会有新的理论的诞生,或者是对旧的理论的改正,正如伽利略一样,正是打破了传统的思维,敢于挑战人们所信奉的真理,才使得他获得了真理,站在了物理学的巅峰之上。自古,亚里士多德的理论就一直被人们信奉为真理,他提出:重的物体和清的物体下落的速度是一样的。这被人们当做真理传承了号几个世纪,可是,当伽利略通过大量的实验证明着是个错误的时候,他勇敢的提出来了,通过比萨斜塔的实验,他向世人证明了自己的正确,证明了本有的真理,打破了巩固人们思想的错误理论。
科学的发展是很漫长的,其中,也是要付出许多沉痛的代价的,在宗教的`束缚下,在上帝与地心说的统治之下,哥白尼和布鲁诺是何等的不畏权势,勇敢而大胆的相信自己的真理,并不断的向人们宣示这真理,在被宗教迫害,逼迫其放弃自己的真理而服从宗教的通知的时候,他们毅然拒绝,终为自己所信奉的真理献出了自己的生命,可是日心说在后代终于还是被证明是正确的,从而被世人所接受。
发展的事物总是那么的坎坷,可是科学的探索是没有尽头的,在经典物理以后,继而发展起来的就是爱因斯坦的相对论和现在人们经常耳边能听说到的原子物理学,这时的发展也是一样那么的不顺利,在爱因斯坦提出相对论之后很长的一段时间人们总是不相信爱因斯坦在相对论中所描述的时间和空间的关系,可是,不管刚开始人们是一种怎么样的心态,最红人们所接受的都必须是真理的,因为没有任何食物可以战胜得过真理。但是真理的诞生却是要靠我们很多人的奋斗才能产生的。
物理学的发展史是一部物理学方法论的发展史,物理学在发展过程中,不仅产生了宝贵的理论成果,更留给后人值得深思的物理学的研究方法。物理发展的历史证明,每一次重大科学理论的突破,往往都伴随着新的科学方法的诞生,而新的科学方法又反过来促进物理学的发展。
力学是物理学中发展最早的一个分支,机械运动是力学中最直观、最简单、也是最便于观察因而也最早得到研究的一种运动形式。然而,和物理学的其他部门相比,力学的研究却经历了更为漫长的过程。从古希腊时代算起,这个过程几达二千年之久。只所以会如此漫长,一个很重要的原因就是人类缺乏经验,缺乏正确的科学研究方法,因而也就难以得出正确的科学结论。亚里士多德是古希腊时代人类历史上少数百科全书式的大哲学家,而且是通过观察自然,运用形而上学的哲学思想方法试图解释自然,奠定物理学思想萌芽的人。然而,由于历史的局限,亚里士多德对自然的研究仅仅停留在“观察”和“思辩”的层面上,致使像“力是维持物体物运动的原因,重的物体下落得快,轻的物体下落得慢”等错误长期统治着人们的思想。
但是,伽利略没有仅仅停留在逻辑思辩上,而是继续做了斜面实验。他发现,落体的速度越来越快,是一种匀加速运动,而且加速度与重量无关;他还发现,斜面越陡,加速度越大,斜面越平,则加速度越小,在极限情况下,斜面垂直,相当于自由下落,不同物体的加速度是一样的。当斜面完全水平时,加速度为零,这时,一个运动着的物体就应该是沿直线永远运动下去。斜面实验表明,物体运动的保持并不需要外力,需要外力的是物体运动的';改变。伽俐略最终用“理想实验”由斜面的情形推到自由落体和水平运动的情形。
伽俐略逻辑推理与实验验证相结合的思维方式,为后人找到了研究物理的正确科学方法。从此,“一门博大精深的科学已经出现”(伽俐略语,物理从此从哲学中分离出来并得以迅速发展。纵观物理学三百余年的发展史,可以看出,实验在检验已知理论,探索未知规律等方面起到了不可替代的作用。早在1687年,牛顿在其出版的《自然哲学的数学原理》一书中就已经正式提出了万有引力定律,可直到一百多年后的1798年,英国科学家卡文笛许利用扭称这一巧妙的实验装置测出引力常数后,万有引力定律才得以全面的展示在世人面前;麦克斯韦对电磁波理论进行了长达十年的研究,并以一组简洁的数学方程把电磁波理论概括得十分优美对称,但当年却难以令人信服,直到二十多年后他预言的电磁波被赫兹的实验所证实,他的学说才成为举世公认的电磁理论基础;1905年,爱因斯坦用光电子假说总结了光的微粒说和波动说之间长期的争论,能很好的解释光电效应的实验结果,但是直到1916年,当密立根以其严密的实验全面地证实了爱因斯坦的光电方程后,光的粒子性才被人们所接受……可以说:实验,只有实验,才是物理学的基础。
将物理学史引入课堂,不仅能使学生有身临其境之感,而且能领略前辈大师的研究方法,得其精髓,有所借鉴。
“物理学是研究物质的基本结构、物质运动和相互作用的基本规律的一门科学。物理学既是一门实验科学,又是一门具有严密逻辑体系和数学表述的理论科学。物理学从早期萌芽到近现代的发展,都以它的丰富的方法论和世界观等充满着哲理的物理思想,影响着人的思想、观点和方法。因此,物理是一门带有方法论性质的科学。”
正是因为物理有着以上的特点,而初中生的思维主要还是感性认知为主,理性认知为辅,基于这两个事实,就决定了物理的教学必须讲科学、讲严谨,讲逻辑。物理概念和规律是物理的严谨性、逻辑性的最基本的体现。否则,学生会出现科学性错误、结论表述不够严谨、过程分析思维混乱没有逻辑性,学生越听越乱,学习教学效率低下,长此以往导致学生养成脱离实际、浮躁不求甚解、生搬硬套的习惯。
“物理概念和规律有以下特点,物理概念和规律是感性和理性的结合,是物理学体系的基础……物理概念和规律的重要性有以下表现,培养能力、开发智力,加深对知识的理解,有助于学生科学素养的培养和提升……物理概念来源于实验和事实,并经过高度概括和抽象的产物。物理概念是人们在分析和观察了一系列事实及实验,抽象概括出了一系列具体现象的共同特征,从共同特征中抓住了其本质特征的基础上建立起来的。”
物理概念是来源于实验和事实,并经过高度概括、抽象的产物。物理概念的建立过程本身就是一个由感性到理性的过程。初中生已经开始以抽象思维和逻辑思维为主要形式,但水平还很低,处于经验型向理论型过渡的时期,学生对物理概念和规律的理解和应用是学生由感性认知上升为理性认知的必由之路。物理还年反映物理事实的本质,是进入理性认识的第一步,在物理教学中,如果没有建立正确的物理概念,是认识上升到理论阶段,物理事实了解得再多,也是没有作用的。正是由于物理现象的复杂性和物理概念的特殊性、深刻性和抽象性,让学生对物理概念的认识不够深刻,所以教师要采取多种方法引导学生进行分类、比较、综合、归纳、演绎、推理,把本质特性从非本质特性中抽象出来,从而实现从感性到理性的飞跃和升华。
总之,物理概念和规律教学既是物理知识教学的核心内容,也是培养学生思维能力的重要途径。物理概念和规律是物理学体系的基础,在物理教学中,使学生形成物理概念,掌握物理规律是教师的基本任务。
物理学史是一部人文史,物理学家们在从事科学活动的过程中,不仅揭示了自然界基本运动形式的诸多真理,同时也为后人树立了一座座道德丰碑。科学家们在探索自然的过程中展现出的人格魅力、人文素养,对科学事业的执着追求精神,都会使学生的情感升华,对引导学生确立正确的人生观和价值观,实现人格的完美化具有积极的促进作用。牛顿是经典物理的奠基人,但他却谦称自己“站在巨人的肩膀上”;居里夫妇是镭元素的发现者,然而他们却没有居功自傲,“镭只是一种元素,它属于世界所有,科学应当为大众服务,它应当属于全人类。”她说过的这句话一定会给学生留下深刻的印象
物理学史也是一部美学史,对称、和谐、统一等美学要素在物理学的发展中起着非常重要的文化导向作用。当先人们对天体的运动还充满着神秘与未知时,却能直观的感受到其运动轨道应该是圆周,因为“圆是美的”。物理之美是直观的,比如彩虹是极美的表面现象,人人都可以看到;物理之美也是深刻的,电荷之间的引力与物体之间的万有引力都遵循平方反比率,电子绕核运动的模型和星体之间的模型相仿等等无一不显示着物理学深刻的统一美。
物理学是一门与自然、生活、技术进步和社会发展有着最广泛联系的科学。它可以揭开大千世界的奥秘,使学生志向高远,憧憬未来,本应该是学生最为钟情的一门课程。然而,有时它竟成为学生最为头疼和恐惧的课程。这不能不说是单一课程目标与僵化教学模式的一个苦果,我们有理由相信,充分重视物理课程中的人文素养资源,坚持三维课程目标,就一定能够焕发物理课程的魅力。
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