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物理之美分析物理學(xué)習(xí)的方法論文
【摘要】本文通過對物理現(xiàn)象、定理的探究，進一步分析了物理學(xué)所蘊含的多層次的美。從現(xiàn)象之美、理論之美、簡潔之美三個方面分析了在物理學(xué)習(xí)中物理學(xué)中美的元素與物理學(xué)習(xí)方法的聯(lián)系，從而激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣，更有方法、更輕松的學(xué)習(xí)物理。
【關(guān)鍵詞】物理之美；物理學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)方法
物理學(xué)中的概念和規(guī)律在表達上，科學(xué)，準(zhǔn)確，具有簡潔美。由于太陽光的照射，萬物生長，形成了五彩繽紛的世界；地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)，形成四季更替，是簡單創(chuàng)造了世界，這就是簡單的美麗。無論是古代物理學(xué)還是近代物理學(xué)，追求美感是物理學(xué)的永恒主題，充分體會物理之美，從而掌握物理學(xué)習(xí)方法，更輕松地學(xué)習(xí)物理。
一、體會物理現(xiàn)象之美，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
物理學(xué)是一門自然科學(xué)，涉及到大量的物理現(xiàn)象，比如四季變更，風(fēng)、雨、雷、電的形成、磁石吸鐵、電磁感應(yīng)等。在學(xué)習(xí)物理的過程中，通過日常的觀察，創(chuàng)設(shè)物理環(huán)境，獲得直觀、具體的感性認(rèn)識，感覺物理就在身邊，調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性。通過觀察物理現(xiàn)象，體會生活中的物理，感受其結(jié)構(gòu)美、和諧美等。學(xué)校教材上學(xué)習(xí)的物理知識，通常是經(jīng)科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)探究已經(jīng)成為定論的知識，雖然不需要通過實驗去探究人類未知的知識領(lǐng)域，但是學(xué)習(xí)物理不能被動地接受知識的灌輸，要在學(xué)習(xí)的過程中加入自己的主觀想法，觀察物理現(xiàn)象、學(xué)習(xí)物理理論，對所學(xué)知識進行篩選并逐漸吸收。在學(xué)習(xí)物理的過程中，首先觀察一些物理現(xiàn)象，體會其帶給我們的美的感受。比如物體的拋物線運動、行星的運行軌道、電子的繞核運動等，這些不同形式的運動，都形成了規(guī)律的運動軌跡，欣賞這些軌跡的美麗可以調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性。亦或是可以從陽光在水珠中的折射與反射推算出來彩虹的弧度，通過彩虹的美麗，引起學(xué)習(xí)興趣，更好的理解弧度、光的折射等知識。物理學(xué)科是以觀察和實驗為基礎(chǔ)建立起來的，學(xué)習(xí)物理的過程中仔細(xì)觀察物理學(xué)中的物理現(xiàn)象和自然現(xiàn)象，要充分發(fā)現(xiàn)物理之美，更有興趣地學(xué)習(xí)物理。
二、體會物理理論之美，構(gòu)建理論框架
所有復(fù)雜、繁瑣的物理問題經(jīng)過科學(xué)家的實驗與研究最終都會落實在定理或公式之上，可以說物理的理論公式是科學(xué)家智慧與汗水的結(jié)晶，物理學(xué)的很多理論與公式都體現(xiàn)了物理學(xué)家對美的追求，體會公式理論中的和諧美、對稱美，感受物理學(xué)科與大自然的緊密聯(lián)系，是構(gòu)建物理理論框架的基礎(chǔ)。物理世界處處充滿對稱，球形的雨滴和行星，螺旋形的星系，網(wǎng)形的晶體等等，都呈現(xiàn)出一種具有美感的優(yōu)化原則，也許宇宙也遵循著某種對稱的原則。物理學(xué)理論中所體現(xiàn)出的對稱性揭示了自然界的對稱性。正粒子與反粒子、作用力與反作用力等對稱形式也是物理理論和諧美德典范。感受大自然與物理學(xué)體現(xiàn)的理論之美，有助于更好地理解大自然和物理學(xué)的規(guī)律。物理學(xué)的理論之美主要體現(xiàn)在對稱之美和和諧之美，從物理理論美可以揭示物理理論深刻的物理意義、構(gòu)建物理理論體系。如動量守恒公式的對稱之美，動量定理公式的和諧美，引力定理公式等等對稱與和諧的公式。體會公式的美觀與和諧，有利于知識的溫故知新，加深對知識的系統(tǒng)理解，構(gòu)成完整的物理知識體系。比如，機械能守恒定律的物理意義是物質(zhì)運動過程中存在著變化中的不變性。從公式上看也是極其美觀對稱的。在學(xué)習(xí)物理的過程中，建立初步的守恒觀點，逐漸構(gòu)建完整的物理體系。追求公式的美觀和物理理論的和諧有助于提升審美，在學(xué)習(xí)物理時充分運用審美創(chuàng)造性去認(rèn)識和理解物理知識，培養(yǎng)創(chuàng)造力。
三、體會物理簡潔之美，把握物理方法
從原子內(nèi)部的基本粒子，到超過109光年浩瀚宇宙中的天體，物質(zhì)運動紛繁復(fù)雜，但物理學(xué)中的“力”在“指揮”著天體與基本粒子的運動，并形成一定的運動規(guī)律。這些運動規(guī)律總都是由簡單的幾何曲線構(gòu)成；大大小小的簡單粒子組成這天體，構(gòu)成了復(fù)雜的自然世界。物理學(xué)的所有研究成果，都是用簡明的語言和最簡潔的公式來表示。簡練、概括、精確、形象以及邏輯上的高度和諧是物理理論的美學(xué)特征。體會這些特征，讓物理學(xué)的所有知識聯(lián)系起來成為一個整體是非常重要的。物理方法是物理思想的具體體現(xiàn)，比如有觀察法、實驗法、比較法、分析法、歸納法、發(fā)散思維法、逆向思維法等等。通過這些物理方法建立物理模型，概括出物質(zhì)運動的基本規(guī)律，變復(fù)雜為簡單，既簡潔又合理。很多物理學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)和重大發(fā)明，最終通過簡單的實驗展現(xiàn)出來。比如斜面實驗和落體實驗、牛頓的拋體實驗等。學(xué)習(xí)物理的過程中應(yīng)參與理想實驗的推理過程，體驗這一方法的簡潔美之處。要充分學(xué)習(xí)物理思想和物理方法中的簡潔美，最大限度的提高抽象邏輯思維，展現(xiàn)物理的科學(xué)美，培養(yǎng)審美能力。物理學(xué)美的體驗不僅僅局限于視覺或聽覺，更多的是靠心智去體驗，進而產(chǎn)生的美的感受。在物理學(xué)習(xí)過程中，要積極主動地去探索自然界的奧秘，了解事物的本質(zhì)與聯(lián)系，從而把握物理的學(xué)習(xí)方法。
四、結(jié)語
物理美屬于科學(xué)美的分支，其外在表現(xiàn)有理論公式美、實驗美等形態(tài)，同時表現(xiàn)為簡單而深遠(yuǎn)等特征。認(rèn)識與了解物理美是從整體上把握物理學(xué)特征，是對更深層次對物理學(xué)的認(rèn)識。在學(xué)習(xí)物理的過程中，要善于發(fā)展物理的理論美；在觀察、實驗過程中體會物理的現(xiàn)象之美，逐步發(fā)現(xiàn)、利用物理之美，更加輕松地學(xué)習(xí)物理知識。
參考文獻
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[2]王進萍.讓公眾享受物理之美———訪英國物理學(xué)會會長PaulHardaker[J].物理,2016.
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