發現物理之美

張學芳

物理教學要育美于教，即讓學生在學習知識的同時感受到物理學科的自然美、內在美、科學美。教師要努力挖掘并充分揭示物理學科的審美要素，并在教學過程中滲透物理美，讓學生感受到這種美。本文以天體運動為例談談如何滲透物理美，提高學生的審美素養。

1.在反問與討論中感悟秩序美

為了讓學生對天體運動的秩序性有深刻認識，我給學生播放了一段《宇宙星體運動探秘》的視頻，通過視頻讓學生觀察太陽系、銀河系以及其他星系天體的運動情況，觀察外太空眾多天體的有序運動。并引導學生思考，天體那么多，都在運動著，為什么不相撞呢？通過討論，最終達成幾點共識：一是散落在太空中的天體都在運動著，這種運動是永恒的；二是天體的運動并非是自由的，每一個天體都有自己的“跑道”；三是天體間互相繞轉，從而形成有秩序的運動的天體系統。然后，引導學生繼續思考，這樣龐大的體系居然秩序井然，是什么在維系著天體系統的秩序？學生經過再次討論之后，得出結論：萬有引力能夠把天體拉攏在一起而不散去，為恒星提供動力，讓海洋卷過狂潮，使小蘋果落到地上。學生就在這“提問-思考-討論”中感悟到天體的秩序之美。

2.在定律溯源中窺探數理結合之美

高中物理教材里，幾乎所有的物理定律、定理都有相應的數學表達式，許多抽象的物理概念也用數學式表達。但是，物理規律為什么要用數學式來表達呢？我嘗試引導學生理解這一問題，并引導他們在理解中窺探這種數理結合之美。如開普勒對哥白尼在“日心說”中所描繪的天體運動的和諧性和簡單性欣喜若狂，他不分白天黑夜地觀測各個天體的位置和時間等數據，他認為這種和諧性與簡單性一定存在某種數量關系，一定能用數學方法計算并描述他們的運動規律。最終開普勒分別用橢圓軌跡、面積相等、比值不變對天體運動規律進行了描述。這種將物理規律用數學表達的方法經牛頓之后得到普及，并逐漸成為表達物理定律的基本方式。學生在定律溯源的過程中明白了為什么物理定律采用數學表達的方式，并窺探出數理結合的美。

3.在實驗想象中體驗理想化之美

在講“人造衛星，宇宙速度”時，我采用想象實驗的方法，讓學生假想自己站在山頂將物體平拋出去，并不斷增大平拋初速度，請學生試著畫出平拋物體的運動軌跡圖。有的學生會問，拋物線可以畫出地球嗎？我立刻組織學生討論，并讓學生到網上查找“牛頓大炮”的資料。學生通過畫圖理解了牛頓的設想，并且知道只要物體水平初速度足夠大，物體就能繞地球運動，成為地球衛星。因此，學生馬上就明白了人造衛星是受“牛頓大炮”的影響。學生在理想化的想象實驗中體驗到理想化所帶來的美，感受到理想化所帶來的美麗的夢。endprint