物理学科是一门综合程度极高得自然学科,它要求物理教师具有丰富得物理知识和相关学科得知识,在专业素养方面成为“一专多能”得复合型人才。新课程对物理教师得知识结构和能力都提出了新得要求,教师要通过不断学习,充实完善自己。随着科技得发展,物理研究得最新成果不断涌现,并不断融入到新教材中。所以,教师要学习这些新知识,完善自己得知识结构;新课程注重物理得教育功能,主张通过物理教育对学生进行素质得培养。但由于长期受应试教育得影响,多数物理教师在人文素养方面普遍缺失,因此,教师要学习人类社会丰富得科学知识,不断提高自己得人文素养;新课程对物理教师还提出了新得能力要求,如要具有与人交往合作得能力、教学研究能力、信息技术与教材得整合能力、课程设计与开发等能力。
在新课程内容框架下,绝大多数教师由于知识得综合性与前瞻性不足,难以独自很好地完成对学生课题得所有指导工作,要求教师之间必须建立起协作得工作思想。从仅仅关注本学科走向关注其他相关学科,从习惯于孤芳自赏到学会欣赏其他教师得工作和能力,从独立完成教学任务到和其他教师一起取长补短。
在新形势下,教师第一次处于被学生选择得地位,必须重新审视自己得知识结构,将终身学习内化为自学行为,时刻保持学习、研究、反思、发现、探究、创新及总结得态度,力求成为一个学识渊博、具有扎实得基础知识和现代化信息素质得教育工作者
我一直认为,物理和艺术是没有交集的,它们的相碰不过是机缘巧合罢了。而我却没想到,这本书带我走进了一个别样的物理世界和艺术殿堂。
作者施大宁以一种抽象的意识,将每一章的内容用极其生动简略的语言进行概括,例如“硬币的两面”、“持久的革命”等等。作者以艺术的表现形式解释复杂的物理原理,用直观的图片来进一步阐释抽象的道理。
美术画作中有远近事物的区分,因此艺术家对画布上物体的大小就要好好斟酌。在解释这个原理时,书中以著名画家拉斐尔的作品《雅典学院》为例,首先对画中众多人员站位做简单的介绍,然后深入的比较远近人物在位置摆放上的差别。简练的语言,绝妙的图释,让我这个文科生很快理解这种抽象的物理原理。同时也让我明白,一幅看似简单的画里原来深藏玄机,那些生活中我们看似简单的事情,往往蕴含着深刻的科学道理。
施大宁兼以物理学家和艺术家的视角,相互平行的阐述了人类图像建立的发展历程,以及对物质运动的基本形式(时间、空间和光)的认识,让普通人也能体会到物理的艺术之美。
这本书使我看到物理与艺术相得益彰的和谐之美。
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。
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。
20世纪上半年,爱因斯坦用相对论描述了空间和时间的运作方式,玻尔则用量子理论描述了物质的量子特性。20世纪下半叶,物理学家沿着这两大理论指引的道路,展开了对宇宙构造与微观基本粒子的探索。本节就是描述物理学家们关于宇宙结构研究的成果。
对宇宙的认识,是自人类产生以来从未停止的思考。“天似苍穹,笼盖四野”,是国人的总结。直观来看,地在下,天在上,人在天地之间,是基本的人类理解图式。《道德经》讲:域中有四大,道大、天大、地大、人大。其中的道大,是老子对先天地生的神秘宇宙的理解。在实验、测量、计算和严格的推导之前,科学首先是一种视觉活动。科学思想得益于以新的方式“看”事物的能力。那么,对宇宙的看法,经历了一个怎样的过程?
最初的看法是,天与地被一分为二,这种看法在世界各地许多神话中出现。接下来的看法是,地球是宇宙的中心,因为我们感到太阳、月亮和星辰都围绕着我们转。地球是一块圆形的大石头。在毕达哥拉斯、亚里士多德眼中就是如此。
再接下来的看法是,地球不是宇宙的中心,中心是太阳。哥白尼是这一看法的先驱。
人类的看法还在不断的进步,很快,我们发现太阳也不是宇宙的中心,它只是太阳系中一颗普通的恒星,太阳系也不过是不计其数的星系中的一个,相对于更为广阔的银河系,太阳仅是沧海一粟。20世纪30年代,天文学家对星云进行精确测量后发现,银河系本身也只是众多星系中的一颗尘埃。
从太空轨道上哈勃望远镜传送回来的照片上,我们看到了一张布满黑点的照片,那每一个黑点都是一个星系,每一个星系都存在有无数个像太阳一样的恒星,每个恒星周围都有行星围绕。
这片无边无际的宇宙空间,并非一马平川,而是弯曲的,就像波浪起伏的海绵一样。望着这片无边无际的大海,我们目前所知道的的是,这个布满星系、充满弹性的浩瀚宇宙是大约150亿年前,由一个极热极密的小星云演化而来的。它诞生时,就像一个乒乓球,大爆炸后一直膨胀,并且到今天还处在不断膨胀之中,未来是什么样子,现在还不得而知。
佛经讲:一花一世界,一叶一菩提。此言是说,宇宙的奥妙,都藏在一朵寻常的花中。以此观点,一个原子就是一个宇宙,一个星体也是一个宇宙。从上文所描述的我们对宇宙结构的看法的演变过程中可以知道,由原子构成分子,由分子构成物质,由物质构成星体,由星体构成星系,由星系构成星团,由星团构成宏观宇宙。宇宙结构的这种层次性,使我们从地球中心的狭隘认知中走出来,开始真正体会“一花一世界”所深藏的妙义。
从地球向外空扩展,宇宙的天体系统分别是地月系、太阳系、银河系、河外星系以及由星系构成的星团。恒星和星云是最基本的天体。太阳系中共有8大行星(原来构成9大行星的冥王星已经降为矮行星),除水星和金星外,其他行星都有卫星绕转。地球有一个卫星:月球;土星卫星最多,已经确认的有17颗。行星、小行星、彗星、流星体都围绕中心天体太阳运转,构成太阳系。整个太阳系的直径约为120亿千米。
太阳系外,大约有2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成银河系,银行系的直径约为10万光年,位于银河系的太阳距离银河系的中心约3万光年。银河系之外,还有更广阔的天际,现已观测到类似于银河系的天体约10亿个。
而由这些巨大星系构成的星团,现已发现有上万个。每一个星团约有万余个星系,直径达上千万光年。由若干星团构成的天体叫超星系团,其直径可达数亿光年。
目前,人类天文观测范围已经拓展到200亿光年的广阔空间,它称为总星系。时间尺度不断扩展,是我们对所观察到的宇宙结构的总印象,宇宙到底有多大?我们现在还不清楚。科学家们认为,宇宙还处在不断的膨胀之中,形象的说,宇宙正处在少年时期……由此看来,我们人类在宇宙之中,只能算是微尘当中的微尘,渺小到可以忽略不计。那么,我们还有什么理由不珍惜自己那眨眼即逝的生命呢?
人们常说在美丽的世界中,拥有太多美与丑的理解不同的理解拥有不同的程度而我偏偏对美得理解拥有独特的解释。因为在大千世界中的我们也拥有太多奇妙的东西不是我们可以左右的因为我们的能力有限,但是在世界上拥有一种潜力股,正是因为这种潜力股,世界才充满美与精彩就是这种特殊的精彩同时也让人觉得世界的遥远。
在昨天与今天中徘徊算了我还记得一个女孩,在理解美得深层次的内涵时她这样说的,美丽与丑陋是一对反义词,但是几乎所有人都在,追着美得脚步但是没有人能够追的上。因为人的内心世界的力量过于强大需要的太多力量来追着美的步伐但是在追美得步伐中却获得了快乐,这是为什么那、我将它归纳为三大要素第一美是一种气质是一种无形的但却是看不见,摸不着的却是一种朦胧的美但却是神秘的。第二是由于内心世界的一种力量却是可以主宰人的毅力的我是这样理解。第三我们是在美的上面做了大规模的修饰其实真正的美是一种由内而外的气质,对于这种气质是不可驾驭的,它是浑然天成的有人说过,智慧与美貌的结合就是一种美。而我认为的`美却是一种一种无形的美它不同与气质智慧与美貌,它是智慧,气质美貌的结合,那就是世界正是这样才会有了世界,而世界只因有了这些才显得更加精彩。
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