发现物理之美

张学芳

物理教学要育美于教，即让学生在学习知识的同时感受到物理学科的自然美、内在美、科学美。教师要努力挖掘并充分揭示物理学科的审美要素，并在教学过程中渗透物理美，让学生感受到这种美。本文以天体运动为例谈谈如何渗透物理美，提高学生的审美素养。

1.在反问与讨论中感悟秩序美

为了让学生对天体运动的秩序性有深刻认识，我给学生播放了一段《宇宙星体运动探秘》的视频，通过视频让学生观察太阳系、银河系以及其他星系天体的运动情况，观察外太空众多天体的有序运动。并引导学生思考，天体那么多，都在运动着，为什么不相撞呢？通过讨论，最终达成几点共识：一是散落在太空中的天体都在运动着，这种运动是永恒的；二是天体的运动并非是自由的，每一个天体都有自己的“跑道”；三是天体间互相绕转，从而形成有秩序的运动的天体系统。然后，引导学生继续思考，这样庞大的体系居然秩序井然，是什么在维系着天体系统的秩序？学生经过再次讨论之后，得出结论：万有引力能够把天体拉拢在一起而不散去，为恒星提供动力，让海洋卷过狂潮，使小苹果落到地上。学生就在这“提问-思考-讨论”中感悟到天体的秩序之美。

2.在定律溯源中窥探数理结合之美

高中物理教材里，几乎所有的物理定律、定理都有相应的数学表达式，许多抽象的物理概念也用数学式表达。但是，物理规律为什么要用数学式来表达呢？我尝试引导学生理解这一問题，并引导他们在理解中窥探这种数理结合之美。如开普勒对哥白尼在“日心说”中所描绘的天体运动的和谐性和简单性欣喜若狂，他不分白天黑夜地观测各个天体的位置和时间等数据，他认为这种和谐性与简单性一定存在某种数量关系，一定能用数学方法计算并描述他们的运动规律。最终开普勒分别用椭圆轨迹、面积相等、比值不变对天体运动规律进行了描述。这种将物理规律用数学表达的方法经牛顿之后得到普及，并逐渐成为表达物理定律的基本方式。学生在定律溯源的过程中明白了为什么物理定律采用数学表达的方式，并窥探出数理结合的美。

3.在实验想象中体验理想化之美

在讲“人造卫星，宇宙速度”时，我采用想象实验的方法，让学生假想自己站在山顶将物体平抛出去，并不断增大平抛初速度，请学生试着画出平抛物体的运动轨迹图。有的学生会问，抛物线可以画出地球吗？我立刻组织学生讨论，并让学生到网上查找“牛顿大炮”的资料。学生通过画图理解了牛顿的设想，并且知道只要物体水平初速度足够大，物体就能绕地球运动，成为地球卫星。因此，学生马上就明白了人造卫星是受“牛顿大炮”的影响。学生在理想化的想象实验中体验到理想化所带来的美，感受到理想化所带来的美丽的梦。endprint