Ⅰ 从力学到物理学的发展给了我们什么启示
时代在进步,每个伟人都是站在前一个巨人的身上发展的。物理从粗糙的宏观发展到精细的微观,需要经过一个很漫长的过程。微观以取代宏观理论,成为今世的物理研究领域的重头戏。要有创新精神和坚持不懈的努力精神,这样才能踏着伟人的足迹,走向成功
Ⅱ 物理学对我的启示
您这个问题比较专业,我没有很深刻的思考跟研究,但是一般想,过去这个情报往往是收集情报,展示情报,然后被动的服务,读者来索取的时候,来图书馆咨询或者是来借阅的时候我们提供良好的服务。以后的情报工作,看来不光是简单的分析,收集,是否应该要分析跟挖掘,情报人员不光收集情报,而且应该把他分析,从中得到一些重要的信息,另外能够挖掘,在浩瀚的知识跟信息海洋当中,来调理一些科研人员,更加快捷,更加有效使用的情报的线索。我想这个提高服务水平是一个方面。第二、过去的情报系统,往往是以定点职责组成为主,现在是全球网络方式,通过网络方式,所以我们要更多的从全球的观念,从网络的观念来开拓我们情报工作,服务再不是被动的,是接待方式,被动的服务方式,而是主动的通过网络,送到研究机构,送到研究人员桌面上,使得我们的服务,更加无处不在,无时不在,而且把服务质量跟水平提升到一个新的高度。另外从科学管理的角度,我们希望情报系统能够为科学管理提供及时的信息服务,适当超前的科学预见,因为你从情报里面可以分析出科学发展的态势,技术发展的态势,管理发展的态势,以便改进我们的管理。另外也希望情报工作不光是提供信息,而且给实时正在发生的科技活动,从情报的角度,进行监测跟分析,因为科技活动的发生,科技资源的布局,科技产出的状态,以及研究力量的结构的变化等等,都反映了此时此地,或者是本国跟全球科技发展活动整体态势的信息,如果你有这方面的监测跟分析能力,就能够为科学管理提供实时的情报方面的帮助,及时发现问题,及时解决问题,防止因为决策的错误,因为管理制度方面的缺陷,所造成的资源配置浪费,人才方面的浪费,这对提高我们整体的效率将会起非常之大的作用。谢谢。
Ⅲ 杨振宁教授放弃实验物理研究而改为理论物理研究,从而取得成功,给了我们什么启示
生活是场博弈,很多时候我们面临是选择,博弈的结果是寻求最好的选择。考虑当时的年代,我们的实验基础是很差很差的,可以说根本就没有基础,如果他在外国留学时候,选择的是实验物理研究, 补充: 其结果就是回国报效祖国是有难度的,加上实验物理研究的发展前途是有一定限制的,毕竟理论物理学凭的是别人的实验基础和自己的知识的想象,空间广阔。有了真正的理论,就能造出东西,甚至创造,而实验型的很多部分是在应用或者是证明别人的理论。 补充: 说我包含您的答案包含政治、敏感词汇,请修改。很蛋痛啊 补充: 我想还和那个年代兴起的理论物理学成果有一定的关系,爱因斯坦,海森堡就是最好的榜样,是有量子力学理论才有yuan,zi dan 的。 补充: 还有就是,别忘了他可是我们的人,高端的物理学实验室美国是不会随便让人进的,更何况是他,换言之,他可以在家里进行自己的理论学物理学研究(他和朋友交流信息),但不能进行实验。无论是理论还是实验没有太大的区别,因为真理是通用的。在电视剧中,钱学生也是理论物理的,上面说了我国缺少科学人才,尤其是奇缺理论型的。像霍金也是理论型的,应该知道他吧,很着名的理论物理学家,他是无法进行实验的,因为病不允许,但是他的脑袋是正常的,所以可以思考,身体是残疾的但是脑袋是正常的,所以也只能是理论研究了。实验和理论就好比是想与做,是紧密联系,相辅相成,无重轻之分的。 补充: 就个原子DAN,让我查半天,腾讯坑爹啊 □他説╮ 硪 的感言: 看你回答这么多,给你个满意答案吧!
Ⅳ 启迪中学物理什么
什么是物理
这是一个十分基础的问题。翻开任何一本物理教科书,都不难找到这样的定义: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。但这只是对于物理这门科学在学术意义上的一种界定。而我们所面对的“物理”,它同时又是一门课程,于是就有必要从教育意义的层面上去进行一番再认识、再分析,以挖掘蕴含在其中的丰富内涵。
首先,物理是一门科学。
物理学是一门以实验为基础的自然科学,它是发展最成熟、高度定量化的精密科学,又是具有方法论性质、被人们公认为最重要的基础科学。物理学取得的成果极大地丰富了人们对物质世界的认识,有力地促进了人类文明的进步。正如国际纯粹物理和应用物理联合会第23届代表大会的决议《物理学对社会的重要性》指出的,物理学是一项国际事业,它对人类未来的进步起着关键性的作用:探索自然,驱动技术,改善生活以及培养人才。
上世纪初相对论和量子力学的建立,为物理学的飞速发展插上了双翅,取得了空前辉煌的成就,以致于人们将20世纪称誉为“物理学的世纪”。什么21世纪呢?有一种流行的说法:21世纪是生命科学的世纪。其实,这句话更确切的表述应该是:21世纪是物理科学全面介入生命科学的世纪。生命科学只有与物理相结合,才有可能取得更大的发展。
展望物理学的未来,充满着机遇与挑战。李政道先生在《物理的挑战》一文中,曾提出21世纪物理领域所面对的四大难题:为什么一些物理现象在理论上对称但实验结果不对称?为什么一半的基本粒子不能单独存在而且看不见?为什么全宇宙90%以上的物质是暗物质?为什么每个类星体的能量竟然是太阳能量的1015倍?这些问题极大地激励着人们不懈探索的勇气与热情。可以预见,一旦拨去这几朵笼罩在物理天空中的乌云,物理学将会展现出更加灿烂的前景。
其次,物理又是一种智能。
诚如诺贝尔物理学奖得主、德国科学家玻恩所言:“如其说是因为我发表的工作里包含了一个自然现象的发现,倒不如说是因为那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础。”物理学之所以被人们公认为一门重要的科学,不仅仅在于它对客观世界的规律作出了深刻的揭示,还因为它在发展、成长的过程中,形成了一整套独特而卓有成效的思想方法体系。正因为如此,使得物理学当之无愧地成了人类智能的结晶,文明的瑰宝。
大量事实表明,物理思想与方法不仅对物理学本身有价值,而且对整个自然科学,乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。有人统计过,自20世纪中叶以来,在诺贝尔化学奖、生物及医学奖,甚至经济学奖的获奖者中,有一半以上的人具有物理学的背景;——这意味着他们从物理学中汲取了智能,转而在非物理领域里获得了成功。——反过来,却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例。这就是物理智能的力量。难怪国外有专家十分尖锐地指出:没有物理修养的民族是愚蠢的民族!
当今,物理学的触角已经伸向众多领域,并取得了越来越大的成就,以至我们很难再用传统的眼光去界分什么是物理学了。1995年在我国厦门举行了第十九届国际统计物理学大会,会上交流论文的涉及面十分广泛,诸如植物的花序、DNA药物系统、交通的流量、文字的存储等等,光看这些篇目,似乎都不太象是物理。什么,究竟什么是物理呢?几年前,美国《今日物理》杂志,曾就此问题向读者广泛征求意见。最后,他们推崇的答案是:物理学家所做的就是物理学。这话乍听似觉偏颇,其实不无道理。因为在今天看来,物理学更多的是体现出一种智能,“代表着一套获取知识、组织和应用知识的有效步骤和方法,把这套方法用到什么问题上,这问题就变成了物理学。”(赵凯华语)
再次,物理还是一种文化。
从广义来说,文化指的是人类历史实践过程中创造的物质财富和精神财富的总和。它包括科学文化和人文文化。同样地,物理学家在长期科学实践中所创造的大量物质产品与精神产品,也就构成了物理文化。物理文化是科学文化的重要组成部分。
大家知道,物理学是以实验为基础的科学,它的基本研究方式就是实践,因而在客观性上表现为“真”;物理学创造的成果最终是为了造福于人类,它在目的性上体现出“善”;另外,物理学还在人的情感、意识等多方面反映了“美”。正因为物理学本身兼具真、善、美的三重属性,我们完全有理由说,物理不仅是一种文化,而且是一种高层次、高品位的文化。
物理学是求真的。物理最讲究实证,物理学家在科学研究活动中最基本的态度就是实事求是,坚守“实践是检验真理唯一标准”的原则。正如物理学家费曼所说:“不论你的想法有多美,不论你什么聪明,更不论你名气有多大,只要与实验不符便是错了,简简单单,这就是科学”。可以说,物理学的发展史,就是一部不断修正错误、不断逼近真理的“求真”史。
物理学是从善的。物理学致力于将人从自然中解放出来,从必然王国走向自由王国,帮助人们不断认识自己,促使人的生活趋于高尚。这是物理学的价值取向和终极目标,因而物理学的本质是从善的;另外,物理学家的行为也是从善的。爱因斯坦曾这样评价居里夫人和以她为代表的杰出物理学家:“第一流人物对时代和历史进程的意义,在其道德方面,也许比单纯的才智成就更大”。他们那种严谨求实的态度、献身科学的精神,热爱人民的情怀等等,对于后人无疑是一份尤为珍贵的人文财富。
物理学是至美的。德国物理学家海森伯说过:美是真理的光辉;罗马哲学家普洛丁又说过:善是美的本原。由此,物理学因真而美、因善而美就是十分自然的了。物理的美属于科学美,主要体现于简单、对称和统一;对称则统一,统一则简单,它们构成了物理学的基本美学准则。
翻开物理学的篇章,可以发现到处都跳动着美的音符,体现了人们对美的追求与创造。仅以统一性为例。当代物理学的发展,正朝着两个相反的研究方向延伸:最宏大的宇宙与最微小的粒子。令人感到惊讶的是,随着研究的深入,它们两者并非是分道扬镳、越走越远,反倒显示出不少殊途同归、相反相成的迹象。例如,粒子物理学的一些研究成果常被天体物理学家所借鉴,用来探寻宇宙早期演化的图象;(正由于此,粒子物理学在某种意义上也被称为“宇宙考古学”。) 反过来,宇宙物理学的研究也为粒子物理学家提供了丰实的信息与印证。于是,物理学中两个截然相反的分支,就这般奇妙地衔接在了一起——犹如一条怪蟒咬住了自己的尾巴。
又如,英国物理学家狭拉克首先发现,在自然界的某些物理量之间存在着下列引人注目的关系:
宇宙半径/电子半径≈1040,宇宙年龄/强衰变粒子寿命≈1040,
氢核与电子的电力/氢核与电子的引力≈1040,……
在上述比数中,宇宙这个最大的系统,与基本粒子这个最小系统之间,竟然珠联璧合达到了如此完美的统一,让我们再次领略到了物理世界的美,一种动人心弦的壮丽的美。正是这许多美不胜收的事例,激发起人们对大自然由衷的赞叹与敬畏,难怪爱因斯坦会说:“宇宙间最不可理解的,就是宇宙是可以理解的”。
通过以上分析,我们对于物理有了一个较为全面的认识:它既是一门科学,又是一种智能,更是一种文化。作为一名物理教师,能对自己所任教的物理作一番全方位的审视与剖析,这是十分必要的。一方面可使我们看到,物理原来有着如此丰富的的内涵,从而会更自觉、有意识的去挖掘和开发它的育人功能,全面提升教学质量;另一方面又使我们看到,物理原来有着如此美好的禀性,从而会更加钟爱物理,更有激情地去从事物理教学。我以为,只有真正热爱物理的物理教师,才能做到不仅教会学生理解物理、应用物理,而且还进一步引导他们去感悟物理、欣赏物理。
二、为什么教物理
这是一个看似简单却又十分根本的问题,要正确回答并非易事。笔者对此问题的认识,就经历过从“知识本位”到“学科本位”,最后又回归到“学生本位”这样一个曲折渐进的过程。
有很长一段时期,我都把物理教学的目标锁定在知识层面上,认为教物理就是要把物理知识尽可能多地传授给学生,以供他们今后一生的受用。因为我信奉“知识就是力量”。然而令人困惑的是,我们授予学生什么多的物理知识,其中不乏象“F=ma”这类极其重要的知识,但在他们往后的生活和工作中,却很少显示出有什么直接的功用。以至过了若干年后,许多学生把所学的物理知识几乎忘得一干二净,用他们的话说,“全部都还给老师了”。我为此感到深深的失落;但每当我向他们提出“高中三年岂不白读了”的反诘时,这些离开学校多年的学生,却又都会异口同声地作出否定的回答,一致认为高中阶段的学习,对于他们的成长起到了重要的奠基作用,可又说不清究竟是哪些具体知识所起的作用。我想,这大概好比晚饭,谁都不会否认吃饭对于生存的意义,然而谁又都说不清楚,吃了这顿饭究竟是在身上的什么地方长了块肉。
一位毕业已有二十余年的学生,曾与笔者聊起他“印象最深”的一堂物理课。原来那堂课讲的是重力势能。当时为了说明重力势能的相对性,我曾向学生提出过这样的问题:有人站在五楼的窗台上要往下跳,你说危险吗?开始大家都认为这太玩命了,后来仔细一琢磨,又全都乐了:你别往窗外跳,往窗里跳不就没事了吗?这位学生觉得这个例子特有意思,于是经久不忘;但问他该例说明了什么物理知识时,他说忘了。正当我面露憾色时,他紧接着的一番话却令人宽慰,他说:“这个例子使我懂得凡事都是相对的,从不同角度看会有不同的结果”。尽管这堂课所传授的物理知识,这位学生已经遗忘殆尽,但通过有关知识的学习而凝炼成的思想、方法等,却在他的心里铭刻上深深的印记。从这个意义上说,二十多年前的这堂物理课,对他不也是极有价值的吗?学生从高中毕业后,他们中的大多数可能将告别物理,所学的物理知识终究会被忘记,到那时再回头审视一下:物理教学留给他们的还有些什么呢?如果在他们的身上,体现不出物理所给予的才智与启迪,那将是物理教学的失败。由此看来,具体的知识通常只是作为教学的载体,在知识的背后还有更多值得我们去追求的东西。正如我国资深科学家钱伟长教授说的:“我在大学里学的是物理学,……. 以物理学为对象我学到了调查研究,收集资料,分析资料和逻辑思维的能力,物理学的知识有时是很有用的,但通过物理学学到的这些能力,比物理学知识更有用。”钱老在读书时就是通过“物理学”这个载体,获得了很多比物理知识更重要的能力。所以,那种将物理教学等同于物理知识教学的看法是偏面的,而以“知识本位”来确立物理教学目标取向的做法同样是短视的。
随着教学实践的深入,教师一般都会对自己所任教的学科日臻熟悉,从而格外钟爱。可能是受了这种职业情感的影响,我还一度把物理教学的目标,定位于“将尽可能多的学生培养成为物理学家或物理工作者”。尤其是当我从农村普通中学调入重点高中,面对的是一个个聪颖好学的学生时,这种愿望愈显强烈。但我不久就发现,其它学科的教师大概也出于各自的职业偏好,都对学生有着与我类似的期望。这样一来,大家自扫门前雪,各唱各的调,没能将各学科的分力凝聚成一股合力,实际效果当然就差强人意了。尤其令我沮丧的是,班上那些物理学习优秀的“得意门生”,日后直接从事物理专业的竟然也少之又少。正当我陷于迷惘之时,复旦大学原校长杨福家先生的一则事例给了自己极大的启迪。当年复旦大学曾对核物理专业的毕业生的去向做过一次调查,结果发现,只有不到十分之一的学生毕业后从事与核物理有关的工作,其余的都纷纷改行,活跃在金融、企业或行政等岗位上。对此,多数人都断言这是物理系的失败,而杨福家却认为这正是“复旦”的成功。因为,通过这四年本科的物理教育,使学生具备了良好的素质,为他们今后的发展打下了坚实的基础,于是毕业后都能很快适应各种不同领域的工作。这也印证了赵凯华先生的话:“一个人学了物理之后干什么都可以,他的物理没有白学。在我看来,对于学物理的人无所谓‘改行’……。”
经过上述曲折的认识历程,使我逐渐看清了物理教学最终目标的聚焦点,既不在知识的本位上,也不在学科的本位上,而应该落实在我们的教育对象——学生的本位上。
对于“为什么教物理”这个问题,也可以反过来设问:“如果我们不教物理,学生不学物理,将会对他们今后的发展留下那些缺憾?”一种显而易见的回答是,学生将因此学不到许多重要的物理知识。这话没错,但不够全面。因为除此之外,学生还将失去更为重要的,有关科学方法、科学精神等方面的培养与熏陶,从而最终影响他们的科学素养的提高。当前,物理已经深入到社会的方方面面,成为每一位有教养的公民都必须懂得的知识。对于大多数学生来说,他今天学习物理的目的,恐怕不是为了明天去进一步研究物理,而是有助于他去面对或决策所遇到的大量非物理的问题,为他们今后一生的文明、健康,高质量的生活奠定基础。正如《面向全体美国人的科学》一书中所说的:“教育的最高目标是为了使人们能够过一个实现自我和负责任的生活作准备。” 据此,对于“为什么教物理”这个问题,最确切的答案就是:为提高全体学生的科学素养而教。——这应该成为我们的物理教学观。
众所周知,生物基因对于生物进化有着非同小可的作用,极其细微的基因差异,往往会导致生物之间的巨大差别。受此启发,有不少社会学者正致力于寻求在人类文化传承与发展过程中,有着哪些最为核心的要素,从而提出了“文化基因”的概念,并将其定义为人类文化系统中的“遗传密码”。文化基因的核心是思维方式和价值观念。人类的进化比一般的生物进化更为复杂,它具有双重进化机制,除了生物基因进化机制外,还有文化基因进化机制。教育正是推动文化基因机制的重要途径。学校教育的要义,不只是文化现象的展示与诠释,而在于文化基因的传承和发展。物理教育当然也不例外。什么,蕴含在物理教学中的“文化基因”究竟有些什么呢?笔者以为主要体现为三个方面,即科学知识、科学方法和科学精神,因为这三者是构成科学素养最基本的要素。如果将科学素养比拟为一座金字塔,什么科学知识犹如塔基,科学方法就是塔身,科学精神则是塔尖。物理教学的最高宗旨,就是为了构建这座宏伟的科学素养之塔而添砖加瓦。换言之,物理教学的核心价值就在于促进学生实现三个转化:一是把人类社会积累的知识转化为学生个体的知识,使他们知识世界是什么样的,成为一个客观的人;二是把前人从事智力活动的思想方法转化为学生认识能力,使他们明白世界为什么是这样的,成为一个理性的人;三是把蕴含在知识中的观念、态度等转化为学生的行为准则,使他们懂得怎样使世界更美好,成为一个创造的人。
Ⅳ 关于物理的启示,字越多越好 紧急!!
物理是一门历史悠久的自然学科,物理科学作为自然科学的重要分支,不仅对物质文明的进步和人类对自然界认识的深化起了重要的推动作用,而且对人类的思维发展也产生了不可或缺的影响。从亚里士多德时代的自然哲学,到牛顿时代的经典力学,直至现代物理中的相对论和量子力学等,都是物理学家科学素质、科学精神以及科学思维的有形体现。随着科技的发展,社会的进步,物理已渗入到人类生活的各个领域。例如,光是找找汽车中的光学知识就有以下几点:
1. 汽车驾驶室外面的观后镜是一个凸镜
利用凸镜对光线的发散作用和成正立、缩小、虚像的特点,使看到的实物小,观察范围更大,而保证行车安全。
2. 汽车头灯里的反射镜是一个凹镜
它是利用凹镜能把放在其焦点上的光源发出的光反射成为平行光射出的性质做成的。
3. 汽车头灯总要装有横竖条纹的玻璃灯罩
汽车头灯由灯泡、反射镜和灯前玻璃罩组成。根据透镜和棱镜的知识,汽车头灯玻璃罩相当于一个透镜和棱镜的组合体。在夜晚行车时,司机不仅要看清前方路面的情况,还要还要看清路边持人、路标、岔路口等。透镜和棱镜对光线有折射作用,所以灯罩通过折射,根据实际需要将光分散到需要的方向上,使光均匀柔和地照亮汽车前进的道路和路边的景物,同时这种散光灯罩还能使一部分光微向上折射,以便照明路标和里程碑,从而确保行车安全。
4. 轿车上装有茶色玻璃后,行人很难看清车中人的面孔
茶色玻璃能反射一部分光,还会吸收一部分光,这样透进车内的光线较弱。要看清乘客的面孔,必须要从面孔反射足够强的光透射到玻璃外面。由于车内光线较弱,没有足够的光透射出来,所以很难看清乘客的面孔。
5. 除大型客车外,绝大多数汽车的前窗都是倾斜的
当汽车的前窗玻璃倾斜时,车内乘客经玻璃反射成的像在国的前上方,而路上的行人是不可能出现在上方的空中的,这样就将车内乘客的像与路上行人分离开来,司机就不会出现错觉。大型客车较大,前窗离地面要比小汽车高得多,即使前窗竖直装,像是与窗同高的,而路上的行人不可能出现在这个高度,所以司机也不会将乘客在窗外的像与路上的行人相混淆。
再如下面一个例子:
五香茶鸡蛋是人们爱吃的,尤其是趁热吃味道更美。细心的人会发现,鸡蛋刚从滚开的卤汁里取出来的时候,如果你急于剥壳吃蛋,就难免连壳带“肉”一起剥下来。要解决这个问题,有一个诀窍,就是把刚出锅的鸡蛋先放在凉水中浸一会,然后再剥,蛋壳就容易剥下来。
一般的物质(少数几种例外),都具有热胀冷缩的特性。可是,不同的物质受热或冷却的时候,伸缩的速度和幅度各不相同。一般说来,密度小的物质,要比密度大的物质容易发生伸缩,伸缩的幅度也大,传热快的物质,要比传热慢的物质容易伸缩。鸡蛋是硬的蛋壳和软的蛋白、蛋黄组成的,它们的伸缩情况是不一样的。在温度变化不大,或变化比较缓慢均匀的情况下,还显不出什么;一旦温度剧烈变化,蛋壳和蛋白的伸缩步调就不一致了。把煮得滚烫的鸡蛋立即浸入冷水里,蛋壳温度降低,很快收缩,而蛋白仍然是原来的温度,还没有收缩,这时就有一小部分蛋白被蛋壳压挤到蛋的空头处。随后蛋白又因为温度降低而逐渐收缩,而这时蛋壳的收缩已经很缓慢了,这样就使蛋白与蛋壳脱离开来,因此,剥起来就不会连壳带“肉”一起下来了。
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明白了这个道理,对我们很有用处。凡需要经受较大温度变化的东西,如果它们是用两种不同材料合在一起做的,那么在选择材料的时候,就必须考虑它们的热膨胀性质,两者越接近越好。工程师在设计房屋和桥梁时,都广泛采用钢筋混凝土,就是因为钢材和混凝土的膨胀程度几乎完全一样,尽管春夏秋冬的温度不同,也不会产生有害的作用力,所以钢筋混凝土的建筑十分坚固。
另外,有些电器元件却是用两种热膨胀性质差别很大的金属制成的。例如,铜片的热膨胀比铁片大,把铜片和铁片钉在一起的双金属片,在同样情况下受热,就会因膨胀程度不同而发生弯曲。利用这一性质制成了许多自动控制装置和仪表。日光灯的“启动器”里就有小巧的双金属片,它随着温度的变化,能够自动屈伸,起到自动开启日光灯的作用。
这样的例子举不胜举,物理是一门实用性很强的科学,与工农业生产、日常生活有着极为密切的联系。物理规律本身就是对自然现象的总结和抽象。
谈到物理学,有些同学觉得很难;谈到物理探究,有同学觉得深不可测;谈到物理学家,有同学更是感到他们都不是凡人。诚然,成为物理学家的人的确屈指可数,但只要勤于观察,善于思考,勇于实践,敢于创新,从生活走向物理,你就会发现:其实,物理就在身边。正如马克思说的:“科学就是实验的科学,科学就在于用理性的方法去整理感性材料”。物理不但是我们的一门学科,更重要的,它还是一门科学。
物理学存在于物理学家的身边。勤于观察的意大利物理学家伽利略,在比萨大教堂做礼拜时,悬挂在教堂半空中的铜吊灯的摆动引起了他极大的兴趣,后来反复观察,反复研究,发明了摆的等时性;勇于实践的美国物理学家富兰克林,为认清“天神发怒”的本质,在一个电闪雷鸣、风雨交加的日子,冒着生命危险,利用司空见惯的风筝将“上帝之火”请下凡,由此发明了避雷针;敢于创新的英国科学家亨利�6�1阿察尔去邮局办事。当时身旁有位外地人拿出一大版新邮票,准备裁下一枚贴在信封上,苦于没有小刀。找阿察尔借,阿察尔也没有。这位外地人灵机一动,取下西服领带上的别针,在邮票的四周整整齐齐地刺了一圈小孔,然后,很利落地撕下邮票。外地人走了,却给阿察尔留下了一串深深的思考,并由此发明了邮票打孔机,有齿纹的邮票也随之诞生了;古希腊阿基米德发现阿基米德原理;德国物理学家伦琴发现X射线;……研究身边的琐事并有大成就的物理学家的事例不胜枚举。
物理学也存在于同学们身边。学了测量的初步知识,同学们纷纷做起了软尺。有位同学别出心裁,用透明胶把制好的牛皮纸软尺包扎好,这样更牢固。然后,用大大卷泡泡糖的包装盒作为软尺的外壳,在盒的中心利用铁丝做一摇柄中心轴,软尺的末端固定在轴上,这样一个可以收拾并反复使用的卷尺诞生了。同时,这位同学受软尺自作的启示,用实验解决了一道习题:用软尺测量物体长度时,若把软尺拉长些,测量值是偏大还是偏小?他做了这样一个模拟实验:在白纸上画一条直线,标上刻度,然后用透明胶粘贴,再扯下来,便做成了“软尺”,用“软尺”不仅找到了上题的答案,而且还清楚地看到分度值变大了,知其然,并知其所以然;学了电学的有关知识后,同学们对蚯蚓能承受的最大电压进行了探究:当给它加上1.5V的电压时,蚯蚓迅速分泌粘液,且奋力挣扎,从瓶内跳出瓶外。当给它加上3V的电压时,蚯蚓被电为两截;有同学在测量“2.4V、0.5A”的小灯泡的功率,并研究其发光情况时,不满足于给灯泡加上2.4V的电压,而是用自己早已准备好的小灯泡做破坏性实验,不断加大灯泡两端的电压,直至电压高达9V、灯泡灯丝烧断,才停止探究;有同学在学习蒸发的知识时,不厌其烦地座在桌旁观察相同的两滴水(其中一滴水滩开),进行聚精会神地观察,然后进行分析、对比,得出影响蒸发的因素;……同学们捕捉身边的琐事进行探究的事例屡见不鲜。
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身边的事物是取之不尽的,对与现实生活联系很紧密的物理学科来说,更是时时会用到的,用身边的事例去解释和总结物理规律,学生听起来熟悉,接受起来也就容易了。只要时时留意,经常总结,就会不断发现有利于物理教学的事物,丰富我们的课堂,活跃教学气氛,简化概念和规律。新课标告诉我们“义务教育阶段的物理课程应贴近学生生活,符合学生认知特点,激发并保持学生的学习兴趣,通过探索物理现象,揭示隐藏其中的物理规律,并将其应用于生产生活实际,培养学生终身的探索乐趣、良好的思维习惯和初步的科学实践能力。”
今天,人类所有的令人惊叹不已的科学技术成就,如克隆羊、因特网、核电站、航空技术等,无不是建立在早年的科学家们对身边琐事进行观察并研究的基础上的。在学习中,同学们要树立科学意识,大处着眼,小处着手,经历观察、思考、实践、创新等活动,逐步掌握科学的学习方法,训练科学的思维方式,不久你就会拥有科学家的头脑,为自己今后惊叹不已的发展,为今后美好的生活打下扎实的基础。
Ⅵ 如何在物理教学中培养学生的探究精神和能力
从心理学角度看,能力是一种影响人的活动效率,促使活动顺利完成的个性心理特征。根据美国国家研究理事会1996年发布的《美国国家科学教育标准》,科学探究在教育上指的是学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。因此可以将科学探究能力界定为影响人的科学探究活动效率,促使科学探究活动顺利完成的个性心理特征。
在物理教学中,教师应该创设多样化的教学情境,重视学生科学探究能力的培养。
1注重实验教学,使之成为培养科学探究能力的重要途径
物理学是一门以实验为基础的自然科学。高中物理新课程的各个模块均安排了一些典型的物理实验,对其所要解决的问题进行了精彩的验证或探索。物理实验从确立实验目的到设计实验直至最后的结果分析,其实验过程实质就是科学探究的过程,因此物理实验是培养学生科学探究能力的重要途径。
然而,过去教师在教学过程中,往往是应用经过几次消化了的材料来讲授,或者经过抽象的理论分析加以表述,把已有的知识进行系统归纳,形成简明扼要的理论体系。比如研究变压器的输出电压与哪些因素有关的问题时,教材即是以变压器的结构与原理为切入点,简明扼要从理论上推导出了 的结论。这样的结论当然是必要的,但是这样的教学方式,往往会造成学生对科学概念的产生和发展的误解,以为什么结论都可用数学方式推导出来,失去了对观察实验的兴趣,使学生们不了解科学结论到底来自何方。
(2)猜想与假说:由学生思考并互相补充得出输出电压可能会跟输入电压、原副线圈匝数、电流频率、铁芯等因素有关。
(3)制定计划与设计实验:引导学生制定利用控制变量法来进行实验的计划,思考需要测量的数据与可能需要的实验器材,如电源、原副线圈可变的变压器、多用电表等。
(4)进行实验和收集证据:对学生进行分组,并各选择一个因素进行实验研究。
(5)根据证据进行解释:由各组选派代表,提供实验数据并作出解释: 与铁芯、频率无关。
(6)交流与检验:引导学生从理论上推导结论,将其与学生的实验结论进行比较,引导学生进行实验误差分析。
事实证明,学生通过实验获得的学习效果与科学探究能力发展,比教师做演示实验或在黑板上讲理论的效果要好得多。只有在实验基础上建立了正确的、经得起实践检验的理论,才能由表及里,达到对客观事物的规律性认识。在物理教学中,创造条件加强探究性实验教学,是培养学生实践操作和科学探究的能力、发展新知的重要途径。
2渗透物理学史,使之成为培养科学探究能力的有力示范
物理学史是人类在物理领域认识自然、改造自然、获得知识的历史记录。无数的科学家为物理学大厦的构筑付出了艰辛的劳动,才结出了今天造福万民的智慧之果。人们在回顾物理学史时总会感慨万千,而在以往的物理教学过程中,我们通常更关注物理学科知识对于学生科学态度、科学精神的教育,而忽视了物理学史在培养学生科学探究能力的示范作用。
物理学的每一步发展,都离不开科学探究;物理学的科学观和研究方法的演化、变革与发展就是一个探究的过程。在这过程中,存在着许多有价值的历史争论,尽管在物理教材的知识体系中并未留下太多痕迹,但是如果我们在物理教学中能适度地涉及这些内容,无疑会让学生随着历史的争论而深入当初科学探究的每一环节中去。
比如牛顿在1672年发表了《关于光和色的新理论》一文,认为光具有微粒的性质,在当时就引起了物理学界极大的争论,胡克就曾质问牛顿为什么光束相交时不发生碰撞(即“光为什么不为光自身所散射”)。物理学家托马斯?杨通过双缝干涉实验证明了“光的波动说”的正确。从“光的微粒说”到“光的波动说”,再到“光的波粒二象性学说”的提出,其中所包含的对于科学的每一次质疑与推敲,都会给学生以极大的智慧启迪。科学家的思路是怎么产生的,他是如何思考的,他用了哪些方法质疑,从哪些角度质疑,而最终这些疑问又是怎样在实验和理论研究中得以深入并最终获得结论的,而这些结论还有哪些疑问等等。
所以,物理学史本身作为科学探究的历史,也应当让其更加突出探究历程,为学生进行自己探究开阔思路,加深对科学探究过程的理解并发展科学探究能力,使教育功能更加完善地得以发挥。
3授以方法,为培养科学探究能力寻找路径
能力与方法是密切相关的,教师要培养学生科学探究能力,就意味着要帮助他们掌握完成某种科学任务的方法。物理学方法是指人们在学习或研究物理问题的过程中发现问题、提出假说、搜集事实、作出解释论证等所遵循的途径和使用的手段,实际上是思维的方法和程序。物理学研究方法,主要是以观察和实验为基础,经过科学抽象,运用数学工具,概括总结出实验规律,然后经过实践的检验,发展为物理理论。
物理学方法是物理学发展的灵魂,是以知识学习到能力发展的桥梁。物理学方法是指物理学的具体科学方法,通常认为有:观察法、实验法、理想化方法、类比方法、假设方法和数学方法六种。教师如果能以物理学方法为线索组织教学过程,实施知识教学与物理学方法教育的良好结合,必然使教学过程更符合学生的认识规律,也更有利于培养学生的科学探究能力。
例如,在库仑定律的教学中,教师不必要求学生预习,直接在上课之初先让学生进行两个带电体之间相互作用力的大小可能与哪些因素有关的猜想。猜想是探索性实验的前提,学生可能会想到:带电体的形状,大小,两带电体带电的多少,两带电体间的距离,两带电体间的介质等。然后,再让学生考虑这么多的因素怎么研究,有没有主次之分,哪些是主要因素,哪些是次要因素,次要因素在什么条件下可以忽略,等等。当还剩下“电荷量”和“距离”两个因素时,再让学生考虑两个因素对作用力的影响如何思考,并提出控制变量法。这样模拟科学家的探索过程使学生体会与学习物理学方法,达到理想的教学效果。
4建构物理概念规律,培养学生科学探究的能力
物理概念是反映物理现象和过程的本质属性的思维形式;物理规律是物理现象、过程在一定条件下发生、发展和变化的必然趋势及其本质联系的反映。形成概念和掌握规律就是对观察和实验得到的感性材料进行理性加工,并把有关物理问题的本质抽象出来。
教师应当让学生明白,任何概念和规律都是严谨的科学探究的结果,使学生在建构新的概念规律时,要学会质疑,学会尽可能经过严谨的探究再建构自己可以接受的知识体系。例如在讲解牛顿第一定律时,可把牛顿和古希腊自然哲学家亚里士多德的观点进行比较,并结合伽利略的实验研究成果。牛顿认为任何物体都将保持静止或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止;而亚里士多德认为物体的运动需要靠外力来维持。牛顿和亚里士多德都是千古流芳的人物,但在此问题上却有着截然不同的观点,孰是孰非,争论也许并不能够令人信服,只有通过实验才能得出肯定的回答。在此基础上,再来讲述伽利略的实验研究成果,就可以让学生清楚地认识到亚里士多德的观点的错误性。
为了丰富科学探究能力培养的内容,可以将某些科学概念规律的典型探究方法作为重点使之凸现,针对于学生的薄弱环节突出某些能力的培养,从而实现对于科学探究能力的渗透式培养。
5尝试STS教育,使生活成为培养科学探究能力的良好素材
STS是一门研究科学、技术和社会相互关系的新兴学科,它强调科学技术在社会生产、生活中的应用。在教授物理知识的同时,渗透STS教育,在拓宽知识的过程中,有利于学生提高对科学的过程与方法的认识,增强对科学的情感、态度与价值观的体验,加深对科学、技术与社会关系的理解。
例如,学习原子能的知识,教师既要让学生了解核技术可以用作医疗、能源,同时也必须向学生介绍核污染、核放射可以杀伤人类甚至毁灭地球;了解声学知识时,可以让学生调查身边的声污染情况,并尝试提出减小噪声污染的有效措施等。这些都超出了物理学科自身的研究范围,然而是教师培养学生的科学探究能力的良好素材。
学生的科学探究能力的发展不是“自然而然”就能完成的,它需要教师精心设计和培养。
Ⅶ 物理科学思维与方法对我们学习的影响
概括起来,学习和研究物理科学思维方法论,具有以下重要意义:
第一,可以帮助人们自觉地掌握正确的思维方法和工作方法。尤其可以帮助人们养成良好的思考习惯,学会和掌握正确的思维方法。我们知道,在现代科学研究活动中,精密的仪器和先进的实验手段有着重要的作用。但是,我们必须承认,在科学研究工作中最重要的工具,无疑始终是人的大脑。人们花费了大量的时间和精力,通过学习和教育,来训练和武装自己的头脑。然而,对于如何充分利用头脑,在技术细节上却往往没有注意。
我们在自己的实际工作中也深深体会到,尽管科学的思维方法未必肯定会使你的每项工作取得成功,但是,毫无疑问,科学的思维方法肯定比拙劣的方法更能促使你取得成功 ,并且 可以使我们少走弯路。尤其在某些现象较为复杂,谬误来源极多的学科中,运用科学的思维方法就显得更加重要了。
第二,研究物理科学思维方法论不仅可以帮助人们提高科学素养,不断增长才干,提高科学的鉴别能力,从而认识当今科学发展的主流和趋势;而且可以指导我们怎样运用自己的智慧,去进行创造性的研究工作。我们知道,做任何一件事情,如果能够切合实际地提出问题,而且又有了解决这个问题的正确方法,那么,这个问题基本上已经解决了一半或一大半。此外 ,在研究工作中 ,面对纷繁复杂的客观世界,新情况,新问题层出不穷。使人眼花缭乱的不同假说的取舍,课题的选择,各种线索的鉴别等等,都要求研究工作者不仅要有渊博的学识,而且还要求有高超的鉴别能力和判断力。所有这些,又都与人们掌握科学的思维方法关系密切。
第三,可以帮助青少年较快地健康成长,促使他们早出成果,多出成果。我们知道,具有天赋研究能力的科学研究工作者是有的,但是凤毛麟角。就绝大多数人而言,并非天才。对于这些人,如果给以有系统的思维方法的指导,比听任他们凭借个人的经验,漫无边际地去摸索,无疑会更有助于他们的成长,促进他们早出成果。英国剑桥大学运动病理学教授威廉·贝弗里奇指出:“人们普遍认为:多数人的创造能力很早就开始衰退。对于一个科学家来说,姑且假定他迟早会懂得怎样最好地进行研究工作,但如果完全靠自己摸索,到他学会这种方法时,他最富有创造力的年华或许已经逝去。因此,如果在实践中有可能通过研究方法的指导来缩短科学工作者不出成果的学习阶段,那未,不仅可以节省训练的时间性,而且科学家做出的成果也会比一个用较慢方法培养出的科学家所能做的多。这是另一种推测,但其可能具有的重要意义是值得考虑的。另一种考虑是:为未来的研究工作者所需要的正规教育日益增长,这就有可能会缩短最富有的创造性的年华。也许这两种不良后果都可能因我们所建议的指导方法而有所缓解。”
第四,对于在各级各类学校从事教书育人工作的教师来讲,学习和研究物理科学思维方法论,可以帮助他们尽快适应当前推行的素质教育的要求,及时改革教学内容和教学方法,全面提高教学质量。在学校的教育 工作中 ,教师不仅要 向学生传授各种知识 ,使学生“知其然”,并且“知其所以然”。而且,更重要的,还应当教给学生运用已有的知识去进行创造性思考和劳动的方法。也就是教给学生如何运用自己的头脑,运用已经掌握的知识作为钥匙,去打开未知世界的宝库。不可否认,科学思维的训练应该主要是学生的自我训练,不能只靠别人的指点。然而在学生时代,如果能从老师那里获得某些研究方法的教益或启迪,或一般原则与思维方法指导,无疑会大大缩短学生参加工作的摸索阶段。
第五,研究物理科学思维方法论,可以帮助人们更好地学习和掌握唯物辩证法,促进他们形成科学的世界观和方法论。因为科学思维方法论,要求人们坚持“观察的客观性”(列宁语),并用联系与发展的观点辩证地观察客观世界,要求以实践作为检验科学理论及认识真理性的标准。所以 ,斯蒂芬·梅森指出 :“比起任何特殊的科学理论来,对人类的价值观影响最大的恐怕还是科学的方法论,它提出在不同观点中进行抉择时必须尊重经验的证明,这种做法现在比起一百年前好像更广泛地被运用到处理人与人的关系方面了 。”(斯蒂芬·F·梅森《自然科学史》,上海人民出版社,1977年版,第565页 )人们受到科学态度的影响,在处理问题时,越来越多地倾向于理性主义和客观主义的观点。所以,受了科学的这种特性的影响的人,总是向前看,并且较少保守。这就是大多数现代自然科学家比较容易冲破唯心主义的思想束缚,自发地走上唯物主义道路的原因。
Ⅷ 物理学对人类的发展有什么重要意义
物理学是对自然界概括规律性的总结,是概括经验科学性的理论认识。物理思想与方法不仅对物理学本身有价值,而且对整个自然科学,乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。
自20世纪中叶以来,在诺贝尔化学奖、生物及医学奖,甚至经济学奖的获奖者中,有一半以上的人具有物理学的背景;这意味着他们从物理学中汲取了智能,转而在非物理领域里获得了成功。
物理学是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结。这种运动和转变应有两种。早期人们通过感官视觉的延伸,近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器,实验得出的结果,间接认识物质内部组成建立在的基础上。
物理学从研究角度及观点不同,可分为微观与宏观两部分,宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果,是最早期就已经出现的,微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善。
(8)物理研究方法给予我们哪些启迪扩展阅读:
六大性质
真理性,物理学的理论和实验揭示了自然界的奥秘,反映出物质运动的客观规律。
和谐统一性,神秘的太空中天体的运动,在开普勒三定律的描绘下,显出多么的和谐有序。物理学上的几次大统一,也显示出美的感觉。牛顿用三大定律和万有引力定律把天上和地上所有宏观物体统一了。
麦克斯韦电磁理论的建立,又使电和磁实现了统一。爱因斯坦质能方程又把质量和能量建立了统一。光的波粒二象性理论把粒子性、波动性实现了统一。爱因斯坦的相对论又把时间、空间统一了。
简洁性,物理规律的数学语言,体现了物理的简洁明快性。如:牛顿第二定律,爱因斯坦的质能方程,法拉第电磁感应定律。
对称性,对称一般指物体形状的对称性,深层次的对称表现为事物发展变化或客观规律的对称性。物理学中各种晶体的空间点阵结构具有高度的对称性。竖直上抛运动、简谐运动、波动镜像对称、磁电对称、作用力与反作用力对称、正粒子和反粒子、正物质和反物质、正电和负电等。
预测性,正确的物理理论,不仅能解释当时已发现的物理现象,更能预测当时无法探测到的物理现象。例如麦克斯韦电磁理论预测电磁波存在,卢瑟福预言中子的存在,菲涅尔的衍射理论预言圆盘衍射中央有泊松亮斑,狄拉克预言电子的存在。
精巧性,物理实验具有精巧性,设计方法的巧妙,使得物理现象更加明显。
Ⅸ 几种物理研究方法在物理学发展中的意义
物理学是一门研究物质运动的最一般规律和物质的基本结构的古老而生机勃勃的学科。物理学的研究方法遵从人类对客观世界的认识法则,与其他学科相比,又有其自身特点。’具体地说,物理学的理论,就是通过观察、实验、抽象、假说等研究方法并通过实践的检验而建立起来的。探讨这些研究方法在物理学中的作用,对于更深刻地理解物理学原理、规律,对于物理学研究,不无帮助和启迪。本文拟从科学方法论角度,结合物理学发展,对其思维方法进行思索,以求同行及专家们的指导。
在科学研究的诸多方法中,物理学最早采用的是观察。1
观察一物理学认识的起源
观察是在对自然界中所发生的现象和过程不作任何人工干预和控制的情况下,进行的一种有计划、有目的的观测考察。
追溯物理学发展的历史,观察是物理学最早采用的研究方法。在科学不发达的古代,由于各方面条件限制,物理学最主要的研究方法是观察。世界上最早对光学现象作理论性探讨的我国的《墨经》中有关光学的内容共有八条,记述了影子的生成、光与影的关系、光的直进性、平面镜反射、凹面镜和凸面镜反射现象等研究结果,这八条被认为是世界上最早的光学文献就是建立在观察基础上的。