对物理学中美育素材的寻探

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2、的备课或集体备课中认真发掘物理学中的美学特征，并在教学中与学生们进行分享，学生们就会潜移默化中受到物理科学美的陶冶，提高感受对称、简洁、和谐统一美的能力。其实，在物理学中蕴藏着丰富的美育教育的素材，这些素材无不闪耀着科学美的光环。只要我们的教师在物理教学中结合学生的审美特点和心理特点，充分挖掘教材中的美育素材，就会有大量的工作要做，就会取得丰硕的成果。从而为物理教学中的美育教育提供极为丰富的内涵。下面就结合本人的工作实际谈一谈自己的一些粗浅认识。 　　一、简洁美在物理学中体现 　　主要体现在内涵、结构和方法上。 　　在内涵上的简单性。物理学不论是在理论体系、规律表述还是公式表

3、达上都体现了逻辑上的简洁性。比如，牛顿第一定律，不到40个字就准确地阐明了“宇宙中一切物体所具有的共同属性——惯性；比如经典的牛顿力学，在宏观低速领域，概括了自然界一切物体的机械运动规律，实实在在地展现其完美性与简洁性，这是上世纪以来被科学界公认的，对自然世界的最美表述；还有就是量子力学和相对论，从更加广阔的时空领域描述出一幅极其简洁的物质建构和运动的精彩画面；使人们深深地感受到了一种简单而又高度概括的美；再如，“热”这个概念让许多物理学家探索了一个多世纪，最后是以“大量分子的无规则运动”画上了圆满的句号；还有动能定理的数学表达，爱因斯坦的质能方程和光电方程，以极其简洁而严谨

4、的函数关系描绘了错综复杂的物理现象。既反映了某些物理量之间一种内在联系的简洁美，又给人感受到这种数学表达的形式美。 　　在结构上的简单性。宇宙中物质的运动和组构，客观上都展示出极其简单的属性，一切物质都由最简单的粒子而构成；星体总是沿着圆、椭圆、抛物线或双曲线等最简单的几何曲线运动；光在微引力下总是沿着最简单的直线传播等。 　　物理学所研究的领域多元而且广泛，内容也十分丰富，但各领域和分支的脉络却十分简单。比如由电场、磁场和电路组成了电磁学的知识结构。再如动力学结构中的动能定理、动量定理和牛顿运动定律也是一脉相承的。 　　物理学在结构上的简洁性，其实体现了自然物质世界的一种科

5、学必然性。自然物质世界的“真”最终也必然要由自然科学来揭示，而简洁和简单是真的印记，自然物质世界的“真”也必将和表达方式的“简”紧密的联系在一起。 　　在方法上的简单性。科学家们对宇宙物质世界呈现出的简单性和简洁性具有强烈的自信。从微观的基本粒子到宏观的宇宙天体，物质世界及其运动的复杂性是显而易见人，但科学家们智慧而巧妙地从复杂的真实世界中抽象出最简单的物理模型，诸如：点电荷、理想弹簧振子、质点、理想单摆、理想气体、理想变压器、电场线、磁感线、光线、理想薄透镜等，以这些简单的理想模型概括出物质运动规律，变繁杂为简明，既抽象又形象，既简洁又合理，给师生们带来研究客观物理世界美的

6、享受。 　　物理学内涵和组构的简洁美，和物理探索中所采取的研究方式和方法有着重要和密切的关系。如，在研究探索中没有采取严密的完全归纳法，而是智慧地根据有限次数的实验，不完全的归纳出很多规律。长期的实践证明，由有限次数的实验得出的这种不完全归纳，在经受了有限次实验验证之后，已经有效的形成了科学的内涵和体系。在科学研究中使用的许多具体研究和处理的方法也不乏这种简单美。如，一定置信度下有限次实验法；单变量实验法；理想化处理法等。 　　二、对称美在物理学中的体现 　　“对称美”在美学中是一种常见的形式美的表现，它是指整个体系和结构在组成上的对应和相称，如，在时间节律上的和谐；空间布局

7、上的谐调。在物理学研究探索中科学家们从探索物质运动的对称性、宇宙结构的对称性和追求理论的对称之美方面取得了丰硕的研究成果，同时也为科学家们提供了一种有效的研究途径。 　　第一，在时间和空间结构上所体现出的形象对称性。振动图象、平面镜成像、简谐波的波动图象等都具有对称性，它给人们带来一种匀称、圆满、均衡的美感。静止与运动、杠杆平衡、引力和斥力、匀速与变速，反射和折射、磁电相生、电子正负、磁场的双极等揭示了自然界物质存在、构成、运动及其运动规律的对称性。竖直上抛和斜体运动的时空对称性，电磁振荡、交流电中出现