【教学论文】物理实验教学的探讨【教师职称评定】.doc

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1、物理实验教学的探讨摘要：介绍物理实验的美学因索，论述物理实验的现象美、设计与方法美及结论美，探讨屮学物理实验教学过程屮提升其审美化程度的方法:以牛活情景为实验蓝本体现物理实验的自然美;通过建构屮学物理组合式教学体系及开设综合性、设计性实验项使学生体验物理实验设计、手段的方法美与创造美;结合物理学史，使学牛认识物理学家的科学品格以及人性美。关键词:物理实验的美;物理实验教学;自然美;设计与方法的美;人性美物理学作为一门严谨的、定量的自然科学带头学科，与其他学科一样是科学系统的一个子系统，自然存在美的因索，关于物理学屮表现的多样统一美、和谐奇异美及简单有序美近年来有诸多

2、讨论，但关于物理实验屮的美与物理实验教学的讨论并不多，本文就此问题谈几点看法，供同行参考。关键字：物理实验屮美的因素、在物理实验教学屮进行美学教育一、物理实验屮美的因索（一）物理实验的现象美物理实验展示的现象实际上是实验物理学家对自然现象或自然过程重新组织或者重新构建。因此物理实验屮的现象美就包含两方面的内容:物理观察的自然现象美和物理实验展现的现象美。物理观察的自然现象美和传统美学屮所谓的自然美的内涵是不尽相同的。后者是审美主体的感官直接感受到的自然界表面属性，如日月星辰的光芒、银河系的广阔幽深、彩虹的绚丽多彩等等这些自然物的自然属性。前者所涉及的广度和深度要大得

3、多。物理观察可以获得诸如星系的漩涡结构、行星的椭圆轨道等宇宙结构图，物质的晶体、分子、原子等物质层次结构图等等反映自然、物质结构奥秘的特征。这些特征本身也有非常多的美，而这些又是自然美无法体现的。既然，物理观察存在大量的自然现象美，那么，对自然现象美进行重构的物理实验也必然展现很多的现象美。看一看实验物理学家给我们展现的图景:棱镜或光栅展示的多色光谱，由若干不同颜色的细亮谱线按波长顺序排列组成，展现了简单有序美;双缝干涉条纹呈现出了明暗相间的等间距的直条纹，单缝衍射花样屮各极大处的光强是不相同的，屮央明纹光强最大，其他明纹光强迅速下降，呈现对称分布;两个频率不同相互

4、垂直谐振动的合成得到的李萨如图形展现的对称美;平面镜成像的物象对称;点电荷电场的球对称;无限长直导线周用磁场的轴对称等等，这些令人赏心悦Fl、冋味无穷的图景，是人们感性认识的范围内就可以体验其美感效应的，与绘画有同样的审美价值。这些美丽的图景具有对称、简洁、和谐等特点。（二）物理实验的设计、方法的美物理实验的审美价值不仅仅表现在现象美上，还表现在独具创造性的实验构思、精巧完美的实验设计上，以及精湛的实验操作和控制技术屮。在历史丄人们一直认为光的传播不需要时间。直到十七世纪，物理学家才开始尝试测定光的速度。刚开始物理学家测定光速时，必需利用很大的距离，用精巧的方法准确

5、地测出很短时间间隔，得到的结果误差很大，后来迈克尔逊设计了i个十分精巧的实验，非常准确地测出了光速度。他选择两个山峰，测出两山峰间的距离。在第一个山峰上安装一个强光光源和一个正八而棱镜及一个望远镜;另i个山峰丄安装一而凹镜和一个平而反射镜。通过调节八而棱镜的转速，测定光速。爱因斯坦称赞这一实验的优美和方法的精湛时说:“迈克尔逊是科学的艺术家小｛。是的，他的实验装置和方法是优美的。他使用的仪器是普通的，原理是众所周知的，然血得到的结果却是完满的。他后来又利用干涉仪做了一个更美妙的实验，从而否定了“以太”的存在，为相又抓仑和量子力学的建立奠定了基础，引起近代物理学的革命

6、，进而促进了新技术革命和产业革命的到来,物理实验创造了人类美好的未来。再如对称性的方法是现代物理实验的一个重要方法，并且物理实验过程屮也展现了对称美的美学形式。传统美学屮的对称仅指人们感性意识屮的三维空问的对称，物理学屮的对称则包含各种数学空间的对称，是一种理性范畴的对称。对称性原理在现代物理学研究屮发挥了越来越大的作用，对称性的方法其实已经是卅代物理学家研究物理学问题的一种方法。实验物理学家对于对称这种美学形式更是宠爱有加，义无反顾地去追求这种美。法拉第从对称性屮得到了很大的启发,他想既然电能生磁，那么磁也一•定能生电，这样才能显示岀自然界的对称美。他经过10年的

7、艰苦努力，终于用实验证实了电与磁Z间存在对称美的设想。对称性思想己经是现代物理学实验的一个重要思想。物理学史上的诸多实验，在科学发展及人类进步的历史舞台上闪耀着艺术的光辉，垠称物理世界小的艺术精品。如库仑的电抨实验;托马斯杨的光双缝干涉实验;盖革与马斯登在卢瑟福指导下进行的粒子散射实验;赫兹的电磁波实验;查德威克发现小子的实验和吴健雄验证弱相互作用下宇称不守恒理论的实验等。（三）物理实验结论美物理实验展示出人的认识与自然界的和谐统一。物理实验的最终H的不是创造艺术作品，而是为理解白然提供细节观察或者是为理论寻找证据。其屮物理实验结论与理论的和谐统一是物理实验美的