物理教學(xué)結(jié)合哲學(xué)思想

1、物理教學(xué)結(jié)合哲學(xué)思想 哲學(xué)是世界觀、是方法論。物理學(xué)作為一門自然科學(xué)，內(nèi)含了諸如對(duì)立統(tǒng)一、普遍聯(lián)系、整體思維等辯證唯物主義哲學(xué)思想。在物理教學(xué)中進(jìn)行哲學(xué)思想的滲透，既有助于實(shí)現(xiàn)中學(xué)物理的教學(xué)目標(biāo)，也是培養(yǎng)學(xué)生辯證思維的重要途徑。下面就如何在中學(xué)物理教學(xué)中進(jìn)行哲學(xué)思想的滲透作一些粗淺的探討。 一、對(duì)立與統(tǒng)一 在“研究摩擦力”的課堂教學(xué)中，某老師引導(dǎo)學(xué)生分析了行駛中的后驅(qū)汽車所受摩擦力的情況，費(fèi)盡周折才勉強(qiáng)得出結(jié)論：汽車在行駛時(shí)，前輪受到的摩擦力向后，后輪受到的摩擦力向前。但是，仍有同學(xué)不解地問：“老師，依照這個(gè)結(jié)論，汽車前、后輪受到的摩擦力不是相互矛盾嗎？”老師只得強(qiáng)調(diào)說：“對(duì)，你說得沒錯(cuò)，汽車

2、后輪受到的摩擦力對(duì)汽車來說是驅(qū)動(dòng)力，汽車前輪受到的摩擦力對(duì)汽車來說是阻力?！笨粗瑢W(xué)們似懂非懂的神情，該老師明白，學(xué)生對(duì)這一問題依然理解不透。在接下來的第二次課中，老師有意顛倒了教材編排順序，提前學(xué)習(xí)了牛頓第三定律，接著他擺出了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置。當(dāng)他用遙控器啟動(dòng)后輪驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)小汽車時(shí)，讓同學(xué)們料想不到的一幕出現(xiàn)了，與前輪接觸的木板被向前推出，與后輪接觸的木板被向后推出。如何解釋這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？老師要求學(xué)生結(jié)合剛剛學(xué)習(xí)的牛頓第三定律，自己找原因，得結(jié)論。同學(xué)們通過討論分析思路逐漸清晰，認(rèn)識(shí)到這都是輪與板間的相互摩擦所致，依據(jù)兩板的運(yùn)動(dòng)方向就可應(yīng)用牛頓第三定律推出汽車前、后輪所受摩擦力的方向。

3、上節(jié)課遺留的疑惑順理成章地破解了。這時(shí)，老師又不失時(shí)機(jī)進(jìn)一步指出，汽車前、后輪所受的摩擦力產(chǎn)生的效果雖然是矛盾、對(duì)立的，但又是統(tǒng)一的：當(dāng)前、后輪所受摩擦力大小相等時(shí)，汽車勻速前進(jìn)，當(dāng)后輪所受摩擦力大于前輪所受的摩擦力時(shí)，汽車加速前進(jìn)。課后一個(gè)學(xué)生深有感觸地說，政治老師所說的“對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律”總是覺得很空洞、很抽象，經(jīng)歷了這堂物理課才深有體悟?！皩?shí)驗(yàn)求真”是認(rèn)識(shí)事物的必要經(jīng)歷，是掌握知識(shí)形成技能的關(guān)鍵過程；“對(duì)立而統(tǒng)一”是辯正的觀點(diǎn)，是方法論。這正是新課標(biāo)所追求的多維目標(biāo)之一。 二、局部與整體 隔離法與整體法是解決物理問題常用的基本方法，與隔離法相比整體法解題來得更系統(tǒng)、更簡便，但整體法的靈活運(yùn)用

4、對(duì)解題者的思維能力、思維品質(zhì)的要求更高，一些看似與整體法不搭界的問題，通過虛擬一個(gè)條件或打通一個(gè)結(jié)點(diǎn)就可以將各個(gè)對(duì)象巧妙地聯(lián)系起來，最終借助整體法解決問題。例1.如圖2所示，在絕緣的光滑水平面上固定著等質(zhì)量的a、b、c三個(gè)帶電小球，三球共線，若釋放a球，a球初始加速度為-1m/s2（選水平向右為正方向），若釋放c球，其初始加速度為3m/s2，則釋放b球，其初始加速度為多大？方向如何？解析：依題意，分別釋放三球中的某一小球與同時(shí)釋放三球相比較，相應(yīng)球所產(chǎn)生的初始加速度是相同的。若同時(shí)釋放三球?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)而言，所受的合外力為零，則在釋放的瞬間由牛頓第二定律有:f=maa+mab+mac=0即：ab=

5、-（aa+ac）=-（-1）+3m/s2=-2m/s2這說明只釋放b球其加速度大小為2m/s2，方向向左。小結(jié)：此題若用隔離法求解，涉及三對(duì)相互作用力，比較麻煩。而虛擬一個(gè)將三球同時(shí)釋放的條件，再以系統(tǒng)為研究對(duì)象，運(yùn)用牛頓第二定律求解，只要注意定律的瞬時(shí)性、矢量性，便能快捷、簡便地得出正確答案。例2.如圖3所示，三個(gè)物體的質(zhì)量分別為m1、m2、m，斜面的傾角為，繩的質(zhì)量不計(jì)，所有接觸面光滑，當(dāng)m1沿斜面下滑時(shí)，要求斜面體靜止，則對(duì)斜面體應(yīng)施加多大的水平力？方向如何？解析：對(duì)m1、m2構(gòu)成的系統(tǒng)由牛頓第二定律有：m1gsin-m2g=（m1+m2）a對(duì)m1?m2和m構(gòu)成的整個(gè)系統(tǒng)就水平方向而言，

6、若施力使斜面體靜止，只有m1具有水平向右的加速度分量ax且：ax=acos所以，對(duì)斜面體必須施加水平向右的推力f，如圖4，則對(duì)整個(gè)系統(tǒng)在水平方向上由牛頓第二定律有：f=m1ax解、得：f=m1g（m1sin-m2）cosm1+m2小結(jié)：這種以系統(tǒng)為研究對(duì)象的解題方法，只追究了系統(tǒng)在水平方向上的動(dòng)力學(xué)行為即達(dá)目的，既回避了物體運(yùn)動(dòng)的多維性和相互作用的復(fù)雜性，又體現(xiàn)了牛頓第二定律在某一方向上的獨(dú)立性。從上面兩道例題不難看出：系統(tǒng)內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)同步與不同步、一維運(yùn)動(dòng)與多維運(yùn)動(dòng)均可用整體法求解，在學(xué)生掌握了隔離法的基礎(chǔ)上，適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用整體法解決動(dòng)力學(xué)問題，不但能從更高層面上幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)牛頓第二定律的瞬

7、時(shí)性、矢量性、獨(dú)立性，還能培養(yǎng)學(xué)生用普遍聯(lián)系、整體思維的觀念分析問題，培養(yǎng)學(xué)生的求同思維能力，提高學(xué)生的解題速度，收到事半功倍的效果。 三、對(duì)稱與不對(duì)稱 對(duì)稱是自然界中一種普遍的現(xiàn)象，它反映了物質(zhì)世界的和諧、優(yōu)美與均衡。物理學(xué)中也存在大量的對(duì)稱現(xiàn)象，如物理模型結(jié)構(gòu)對(duì)稱、物體運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱、電場、磁場分布的對(duì)稱、電路、光路的對(duì)稱等等。具有對(duì)稱性的現(xiàn)象，其相互對(duì)稱的部分存在某些相同的特征。因此，一旦確定了某一部分的規(guī)律，便可推知另一部分的規(guī)律，這就是對(duì)稱的思想方法。利用對(duì)稱法分析問題，可以避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，出奇制勝，使問題得以快捷求解。運(yùn)用對(duì)稱法解題的關(guān)鍵在于尋找事物的對(duì)稱性并使之顯示出來。有時(shí)我們

8、甚至把一些表面上不具有對(duì)稱性的問題，通過一定的方法轉(zhuǎn)化為具有對(duì)稱性的問題，以便用對(duì)稱規(guī)律求解。 1.缺失的諧振對(duì)稱例3.如圖5所示，一升降機(jī)在箱底裝有若干個(gè)彈簧，設(shè)在某次事故中，升降機(jī)吊繩在空中斷裂，忽略摩擦力，則升降機(jī)在從彈簧下端觸地后，直到最低點(diǎn)的一段運(yùn)動(dòng)過程中（）。a.升降機(jī)的速度不斷減小。b.升降機(jī)的加速度不斷增大。c.先是彈力做的負(fù)功小于重力做的正功，然后是彈力做的負(fù)功大于重力做的正功。d.到最低點(diǎn)時(shí)，升降機(jī)加速度的值一定大于重力加速度的值。分析與求解：由動(dòng)力學(xué)知識(shí)可知a、b兩答案是錯(cuò)誤的；根據(jù)動(dòng)力學(xué)知識(shí)和動(dòng)能定律不難判定c答案是正確的。對(duì)于d答案若用常規(guī)的思維方法就難以作出結(jié)論。如

9、果假設(shè)彈簧觸地后，觸地端被牢固地粘接在地上，此后升降機(jī)將做類簡諧運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，升降機(jī)將受到重力和彈簧拉力的共同作用，其加速度大于重力加速度，根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，升降機(jī)在最低點(diǎn)的加速度大小與最高點(diǎn)的加速度大小相等，所以升降機(jī)在最低點(diǎn)的加速度的值也一定大于重力加速度的值。點(diǎn)評(píng)：這里升降機(jī)只是在最后階段做簡諧運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)殘缺的簡諧運(yùn)動(dòng)過程（不到半個(gè)周期），分析時(shí)虛構(gòu)一個(gè)條件，將前面殘缺的簡諧運(yùn)動(dòng)過程補(bǔ)充完美，便可巧借簡諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，對(duì)d答案作出正確判斷。 2.不對(duì)稱中的對(duì)稱例4.如圖6所示，長為5m的細(xì)繩兩端分別系于豎立在地面上相距為4m的兩桿的頂端a、b上，繩上掛一個(gè)光滑的輕質(zhì)掛鉤，其

10、下連著一個(gè)12n的物體。平衡時(shí)繩中的張力為多少？分析與求解：從圖上來看a、b兩桿的高度不等，不對(duì)稱；掛鉤將繩子分成長度不等的兩段，也不對(duì)稱。但掛鉤與繩的接觸點(diǎn)受三個(gè)力而處于平衡態(tài)，因掛鉤光滑，兩段繩張力大小相等ta=tb，則兩繩與水平方向夾角必相等=，受力的對(duì)稱性體現(xiàn)出來。設(shè)：a側(cè)繩長為l，掛鉤到a桿的距離為x，ta=tb=t，根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件和對(duì)稱性有：2tsin=fcos=cos=xlxl=4-x5-lsin2+cos2=1聯(lián)立、解得繩子的張力：t=10n點(diǎn)評(píng)：此題的圖示給人的直覺是不對(duì)稱的，但透過不對(duì)稱表象便能分析出其受力的對(duì)稱性，而這正是解決此題的突破口。3.對(duì)稱中的不對(duì)稱例5.如

11、圖7所示，兩個(gè)大小相同的金屬板構(gòu)成一個(gè)平行板電容器，兩板所帶的電量分別為q1=1.0108c、q2=+3.0108c的電量，測得兩板間電勢差u=100v，求該電容器的電容。分析與求解：常見的電容兩極板所帶的正、負(fù)電荷的電量相等，而本題兩極板所帶的電量不相等，對(duì)此很多學(xué)生認(rèn)為不好解。如何使不相等轉(zhuǎn)化為相等是解題的關(guān)鍵。其實(shí)，如果兩板帶等量的同種電荷，兩板間的電場強(qiáng)度處處為零。由此可在兩極板上分別虛擬增加大小均為1.010-8c的負(fù)電荷，則兩極板帶有電量為2.010-8c的異種電荷。則：c=qu=2.010-8c100f=2.010-10f。點(diǎn)評(píng)：從結(jié)構(gòu)上講平行板電容器是典型的對(duì)稱型容器，但此題中

12、兩板的電量分配卻是不對(duì)稱的，通過虛擬等量的同種電荷加入其中，在不改變題目初衷的前提下，使問題得以輕松的解決。對(duì)稱與不對(duì)稱原本就是相對(duì)的、辯證的、可以轉(zhuǎn)化的。 物質(zhì)有正、反之分，電荷有正、負(fù)之分，磁極有南、北之分，磁生電，電生磁，對(duì)稱性廣泛存在于物理現(xiàn)象、物理規(guī)律之中，1820年丹麥物理學(xué)家奧斯特通過試驗(yàn)首先發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，一些物理學(xué)家認(rèn)為磁與電之間的關(guān)系一定存在某種對(duì)稱性，便試圖尋找它的逆效應(yīng)，提出了磁能否產(chǎn)生電的問題，英國物理學(xué)家法拉第懷著這一信念進(jìn)行了長達(dá)10年的研究和大量的實(shí)驗(yàn)，終于在1831年發(fā)現(xiàn)了磁生電的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在教學(xué)中，注意不失時(shí)機(jī)地引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用對(duì)稱性分析解決問題，不但能優(yōu)化學(xué)生的思維品質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生用聯(lián)系的觀點(diǎn)分析問題，用變通的方法解決問題，還會(huì)給學(xué)生美的啟迪，激發(fā)學(xué)生崇尚科學(xué)、熱愛科學(xué)的思想情感。物理學(xué)，特別是物理教學(xué)，不能只固守在客觀的知識(shí)體系上，不能只是定理、定律、公式的集合，還應(yīng)當(dāng)包括如何去學(xué)習(xí)物理學(xué)，如何去真正地掌握它、使用它，以及人對(duì)它的感情和態(tài)度等。這些是人與自然關(guān)系范疇里的內(nèi)容。物理學(xué)與哲學(xué)可以說是同系一個(gè)源頭，很多哲學(xué)思想來源于物理學(xué)科內(nèi)容，一些哲學(xué)思想的形成和發(fā)展，起始于物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)。就連思想方法的問題也是