物理读书笔记

研究物理学史的意义马克思说任何事物都是历史与逻辑的统一因此我们学习任何一门学科可以从三个大的方面入手实践的积累历史的透视逻辑的分析物理学史是人类对自然界中各种物理现象的认识史它研究的是物理学发生发展的规律说明了物理学中的基本概念定律和理论体系的酝酿产生和发展的辩证过程它是一座知识财富的宝库不仅展示了物理学理论形成的前因后果来龙去脉而且深刻的揭示了物理学的研究方法它也是一块精神财富的宝地物理学的发展极大地改变着人们的自然观世界观升华了人们对人与自然人与社会的认识与此同时物理学家在探求真理的过程中展现出的人格魅力不畏艰险献身科学的高尚品格也给后人增添了无穷的榜样力量物理学不仅以其知识方法和思想极大的促进了自身的发展而且在更广阔的领域深刻的影响着人类文明的进程成为人类文化的一部分在物理教学中适当引入物理学史教育让学生更多的了解科学发展的历程并从前人的经验中受到启发教益从而感悟科学方法提升人文素养培养创新意识是素质教育全面发展观的基本要求也是落实新课标三维目标的必然选择物理学史的学习和研究有着广泛的重要意义引物理学史激发学生学习兴趣物理学史记载了人类揭开世界奥秘和令人兴奋的探索历程老师能抓住学生的心理穿插一些物理学史的材料就会收到好的效果比如讲库仑定律时让学生了解在电学发展史中不只库仑还有卡文迪什富兰克林及普里斯特利等科学家都为此项工作进行过不懈的努力最终由法国物理学家库仑利用库仑扭秤实验直接进行了证明后人为了纪念他把电量单位规定为库仑这样的史实不仅能使学生对所学的内容印象深刻同时还会引发学习物理知识的兴趣了解物理学史培养观察和分析问题能力物理学是一门以实验为基础的科学观察和实验既是研究物理学的基本方法也是学习物理学的基本方法物理学史描述了许多科学家善于从不被人注意的一些平常现象中细心地观察与思考的事例比如伦琴一生在物理学领域中进行过大量实验研究工作一次实验中他偶然发现包有黑纸的底片被曝光但他从没放过这一个细小的现象正是他这种观察能力分析能力使他发现射线从而获得诺贝尔奖其实在伦琴发现射线之前年哥尔茨坦曾发现过这种现象年克鲁克斯曾发现过未知射线使他的底片变黑他却以为是底片质量问题学生在了解物理学史知识的过程中便可以认识到注意观察和认真进行实验是学好物理学的关键因此在今后的学习中就要有目的地观察亲自动手实验逐步培养勤观察勤思考的习惯这种能力的培养在今后的工作中将受益无穷学物理学史培养质疑精神和提出科学问题的能力爱因斯坦在论教育中说发展独立思考和独立判断的一般能力应当始终放在首位而不应当把获得专业知识放在首位独立思考和独立判断的一般能力首先表现在怀疑和批判的精神科学史上大量事例表明不囿于传统理论和观念不迷信权威和书本是科学创造的思想前提众所周知在爱因斯坦之前洛仑兹和彭加勒已经走到相对论的大门口只是由于未能摆脱绝对时空观的束缚才没有最终迈入相对论的门坎正是由于爱因斯坦抛开了绝对运动和静止以太的观念并深刻地审察了同时性概念的物理学根据才创建了狭义相对论引起了人类时空观的巨大变革同样年当精确的实验结果把疑难尖锐地摆到物理学家们面前时正是杨振宁和李政道敏锐地审察了从未被人怀疑的宇称守恒定律的适用范围大胆提出了弱相互作用中宇称不守恒的假说从而导致了物理学理论的一个突破性进展物理学中几乎每一个重大发现都表明创造性思维活动起始于对困难或问题的认识是围绕着解决问题展开的批判的头脑质疑的精神是打开未知科学大门的钥匙在物理教学中为了培养学生提出科学问题的能力仅仅像通常所做的那样从内容的衔接上提出问题是远远不够的必须从真实的物理学认识发展的历史进程中展示物理学探索过程中问题背景的演化阐明重大物理学问题产生的历史条件及其所导致的深远后果因此在物理教学中完全必要用物理学史上的精彩事例培养学生独立思考的能力提高善于提出科学问题的灵性和聪慧使他们的思想沉浸在好奇之中永远不闭塞怀疑的目光引物理学史学习物理大师的科学方法和进行科学思维的训练物理学研究中建立了许多理想模型理想过程理想实验运用了观察和实验类比和联想猜测和试探分析和综合佯谬和反证方法科学假设方法等等物理学史中有大量生动事例说明科学大师们熟练而巧妙地运用这些方法取得重要成果的过程利用这些事例可以对学生进行具体的科学方法的教育比如讲自由落体运动时介绍伽利略用归谬法驳斥亚里士多德重的物体比轻的物体落得快在讲授牛顿第一定律时介绍伽利略想象的一个理想实验学习物理学史正是一种思维的训练通过人类揭开自然界之谜和艰难的探索历程可以使学生受到物理大师们用有效的方法一步一步地掀开遮蔽真理的帷幕的那种科学创造的震撼与激动从身临其境的参与感中获得科学方法论思想的某种升华科学方法是解决科学问题的手段让学生领悟科学方法比单纯学到科学知识收效更大时效更长为什么有些学生往往一听就懂一做就错呢这足以说明他们没有掌握解决实际问题的科学方法掌握科学方法能直接促进学生的能力发展促进学生形成自主学习独立探索新知识的能力从这个意义上说方法比知识更重要物理学的发展史也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学习物理学史能为更好地掌握物理知识内容服务现行教科书中关于物理理论的严密的逻辑体系很容易使学生对这些知识的来源和理论体系的形成感到深奥莫测也很容易形成对这些知识的僵化的绝对化的理解实际上科学不是静止不动的认识始终是一个生动的历史过程教师在讲授原子和原子结构一章中可以介绍人们对原子结构的认识经历了发现电子汤姆孙模型散射实验卢瑟福有核模型原子光谱的实验规律玻尔量子化原子模型索米菲椭圆轨道模型直到量子力学建立人们对原子结构和原子内电子的运动有了基本正确的了解但至今还有很多不清楚的问题在物理教学中有的老师认为讲物理学史内容浪费上课时间其实结合物理学史讲清理论的由来和发展讲述它的成功讲它解决了哪些问题当然也要讲清它的缺陷和局限使学生在很短的时间内亲身经历一下各部分物理知识的系统发育过程不仅会消除对这些知识来源的神秘感而且还会从知识的更替演变中认识它的条件性局限性认识科学理论的相对真理性而只记住一些物理概念数据定律和公式并不表示真正理解物理知识对物理学知识的实质的全面理解有助于学生更好理解掌握物理知识内容更好地应用物理知识解决问题学物理学史认识数学在物理中的地位无论是从伽利略发现落体规律的全过程还是牛顿万有引力定律的得出科学家们都离不开数学爱因斯坦为了研究相对论前后花了几年的时间研究数学牛顿为了建立力学理论而遇到数学困难他知难而进提出流数法建立了二项式定理并和莱布尼兹几乎同时创立了微积分为数学的发展开辟了一个新纪元因此从物理学史的讲解中可以培养学生对数学的兴趣在今后的工作中将在这座基石上建起高楼大厦此外讲授物理学史内容介绍科学家的生平和成就还能培养学生的爱国主义思想和情操培养团结协作共同进取的集体精神热爱本职工作的敬业精神树立追求真理的科学理想及树立辨证唯物主义的世界观和正确的人生观价值观中学课本的物理内容与物理学史的联系相当密切只要我们能积极地进行探索充分运用物理学史知识不仅可以使学生大开眼界还可以使物理教学过程成为一个生动活泼的过程从而使学生在接受物理知识中能由被动到主动由消极到积极起到事半功倍的作用同时还能对学生进行德育渗透现有的物理知识都是人类与物理世界的长期对话中经过无数的曲折与反复进行抽象概括而获得的只有考察物理学的过去才能理解它的现状把握它的未来对物理学史相关知识的探究必将潜移默化地提升学生的科学素养和人文素养对学生的全面发展起到积极的促进作用物理学属自然科学人性化问题属人文学科范畴如何使二者渗透如何以人为本在传授物理知识讲述物理规律特别涉及到物理学的发展时我们的教学要具有亲和力不仅见物还要见人使学生感到亲切可信如果我们的学生能微笑着自信地学习物理学该有多好