物理之美与美的物理教学

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1、物理之美与美的物理教学谈到美，联想到自然美和艺术美，而对科学美，大多数人则不易感受到，这是因为科学美与艺术美是两种不同形式的美，从美学的角度来讲，一种是事物外在形式所呈现的美，如自然景色的美，音乐的美，雕塑的美，绘画的美，建筑物的美等。另一种是事物内在结构的和谐、秩序而具有的美，这种美比较抽象，是要经过大脑整理、加工形成美的意识或美的观点。这是一种较高层次上的审美。一、引言还有人把物理学之美说成它具有明快简洁美，均衡对称美，奇异相对美和和谐统一美。也有人把物理学之美分为：物理学研究对象的之美，

2、物理学理论的之美，物理学实验的之美和物理学常数的之美等。著名物理学家杨振宁先生把物理学之美分为三类：即现象之美，理论描述之美，理论结构之美。物理学中的美，就是一种科学美。1、新奇美；2、简洁美；3、统一美；4、和谐美；5、艺术美；6、适用美。二、物理之美的几种形式科学把独创性定义为一种最高的价值，因为只有通过具有独创性的科学研究成果，科学才能进步。独创性的理论成果给人以新奇美。当我们初次接触到相对论（提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。）、量子力学（描述微观世界结

3、构、运动与变化规律的物理科学）、宇宙大爆炸理论（宇宙起源及推测宇宙最终归宿）时，就会有这种美感。1、新奇美◎◎◎物理之美◎◎◎以简单、洁净呈现其美感，简洁美是科学美的特征之一。著名物理学家爱因斯坦曾指出：“自然规律的简单性也是一种客观事实，而且正确的概念体系必须使这种简单性在主观方面和客观方面保持平衡。”物理美的简洁性并不是指物理内容本身简单，而是物理理论体系的结构和物理规律的数学表达形式简洁。2．简洁美爱因斯坦的质能联系方程：E=mc2◎◎◎物理之美◎◎◎反映质量与能量之间的联系，指导人们认识核

4、反应的规律，并为获得巨大能量提供了理论基础。物理所研究的是从不同事物运动变化的多样性中找出它们的内在联系和共性，这样就形成了既千变万化又统一的结构美，这也就是科学美中的多样性统一美。例如，描述宏观物体机械运动的概念、定理、定律是各种各样的，表面并不相关，牛顿力学却能把地上的和天上的所有物体的机械运动的规律都统一起来；麦克斯韦的电磁理论，又把表象完全不同的电、磁、光的运动统一了起来，所以牛顿力学理论和麦克斯韦的电磁理论都具有统一美。3、统一美◎◎◎物理之美◎◎◎截然不同的天上星体的运动和地上物体的运

5、动统一起来。这是牛顿对古典力学成功的完美结合，这不仅是因为牛顿有追求理论和谐统一的动机，更重要的是他开辟了一条达到这种和谐统一的正确途径。牛顿第一运动定律牛顿第二运动定律牛顿第三运动定律开普勒第一定律开普勒第二定律开普勒第三定律万有引力定律◎◎◎物理之美◎◎◎和谐美是指事物和现象的各种要素、各个部分、各个方面的协调有序、匀称流畅。一般地说，美至少有两个各具特征的层次，一个是事物外在的感性形态美；另一个则是内在的和谐理性之美。物理源于客观实体，但又高于客观实体，物理是通过建立抽象的、理想的模型来做为

6、构造理论体系的基础，这些模型和理论分别具有模型美与和谐美。4．和谐性◎◎◎物理之美◎◎◎怒发冲天点电荷的电场线如果说艺术创造美，那么物理也在创造着艺术，它为艺术的创造提供必要的物质基础和一定的理论依据。各种乐器之所以具有不同的音色和韵律，其中物理学的贡献是很大的，尤其是电子乐器和各种音响设备的出现，更能体现这一点。绘画艺术中色彩的搭配更是离不开物理：国外超现实主义画家利用物理学中光声规律创造艺术品；节日的联欢晚会上，五彩斑烂，变幻莫测场面，更是离不开光；一幅全息图惟妙惟肖地真实重现了一个立体物体；

7、这些都能给人以“艺术美”的享受。5．艺术美◎◎◎物理之美◎◎◎第一，物理学创造了一个人造物理世界，它为人类直接提供了巨大的物质财富和精神享受。电、电磁波、光子器件、半导体、激光、计算机、原子能和平利用以及超导等，无疑给人类文明增添了光彩。给人一种欣慰的美感。　　第二，物理运动是自然界最基本的运动之一，如19世纪，物理学基础学科曾对化学、冶金学、医学等学科起过巨大作用，尤其是能量守恒定律更是作为自然界的一个普遍原理为人们所接受。量子论、相对论是现代科学技术的两大支柱，在这个基础上出现了固体物理、量

8、子电动力学、量子生物学、量子化学等学科。在技术领域内发展了材料科学、宇航、原子弹、计算机等一系列科学。6．适用美◎◎◎物理之美◎◎◎“教人学习方法”是教育的根本目的。美感教育是培养人们的创造力、激发人的创造心理动机的重要途径，它常常成为人们创造性重大突破的关键，成为人们新鲜活泼的创造精神的契机。所以我们在教学时要教会学生能自觉地按“美的规律”去学习创造，最终系统地发展自己的审美能力和创造力，完善自己的审美结构和智能结构，这就要求教学中教师要善于挖掘物理之美，进行美的教学。◎◎◎物理