物理的詩意與詩意的物理.doc

物理的詩意與詩意的物理 假如物理知識(shí)只是以一系列單調(diào)抽象的文字圖表呈現(xiàn)，學(xué)生就會(huì)感覺到一個(gè)冰冷、機(jī)械、毫無生氣的物理世界.人教版教材開篇一句“判天地之美，析萬物之理.”使人耳目一新，無形中拉近學(xué)生與物理學(xué)科的距離.“忽如一夜春風(fēng)來，千樹萬樹梨花開”，筆者不禁把高中物理和豐富的詩詞聯(lián)系起來. 詩詞歌賦求善求美，是情感的產(chǎn)物；物理科學(xué)求真求實(shí)，是理性的產(chǎn)物.從表面看，兩者風(fēng)馬牛不相及.其實(shí)許多詩詞既蘊(yùn)涵著深刻的哲理，又蘊(yùn)涵著豐富的物理知識(shí).我們?cè)谛蕾p這些詩詞時(shí)，不僅要挖掘詩詞的文學(xué)內(nèi)涵，而且應(yīng)探討詩詞所描述的自然現(xiàn)象與自然規(guī)律，在物理教學(xué)中利用詩詞這寶貴的財(cái)富，一定能對(duì)物理教學(xué)起到錦上添花的作用. 1物理的詩意 詩人追求用盡量少的語言表達(dá)盡量多的內(nèi)涵，所謂“言約旨遠(yuǎn)”；物理學(xué)家也善于從各種復(fù)雜現(xiàn)象中找出簡(jiǎn)單本質(zhì)，用形式簡(jiǎn)單的物理定律、公式、理論表達(dá)深刻豐富的內(nèi)涵：牛頓第二定律R3/T2=k將力和運(yùn)動(dòng)因果關(guān)系簡(jiǎn)潔地表達(dá)；開普勒行星運(yùn)動(dòng)第三定律E=mc2將時(shí)空關(guān)系準(zhǔn)確與簡(jiǎn)潔地表達(dá)；愛因斯坦質(zhì)能方程將物質(zhì)與能量簡(jiǎn)潔地表達(dá). 麥克斯韋、狄拉克、海森堡、薛定諤等物理學(xué)家均以極精練的數(shù)學(xué)語言寫出了物理世界的基本結(jié)構(gòu)，可以說它們是造物者的詩篇. 詩詞講究平仄對(duì)仗，格律優(yōu)美.對(duì)稱現(xiàn)象也普遍存在于各種物理現(xiàn)象和物理規(guī)律中：平面鏡成像中物與像的對(duì)稱；豎直上拋運(yùn)動(dòng)；勻速圓周運(yùn)動(dòng)；簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程對(duì)稱；作用力與反作用力的對(duì)稱；電生磁，磁生電；變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)等. 萬有引力定律宣告天上和地上的物體均遵循相同的科學(xué)法則；盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型：所有電子都在各自的軌道繞原子核旋轉(zhuǎn)，這與太陽系里各個(gè)行星在各自的軌道上圍繞太陽運(yùn)行非常類似，顯示了宏觀和微觀之間的和諧統(tǒng)一.光的波粒二象性中=h，p=h/，普朗克常量架起了粒子性與波動(dòng)性的橋梁，而阿伏加德羅常數(shù)則聯(lián)系著宏觀量與微觀量. 理論物理與詩詞的思維方式是相通的：都是那樣的凝練簡(jiǎn)樸、都具有和諧對(duì)稱的美感，都需要有豐富的想像力，都強(qiáng)調(diào)善于捕捉靈感，都充滿著人類的激情和理想. 2詩意的物理 人，詩意的棲居于大地上；筆者也追求行走在詩意的物理課堂.“詩意”就像物理中的“場(chǎng)”一樣存在于課堂，影響著教學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)的進(jìn)行. 在沭陽參加中學(xué)物理名師賽時(shí)，筆者用古詩吟誦“我住江蘇南，君在江蘇北；同牽一條線，希望會(huì)來電.”，然后請(qǐng)同學(xué)配合，一起嘗試“搖繩發(fā)電”，詩情與實(shí)景，很好地進(jìn)入課題探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件. 參加市優(yōu)質(zhì)課比賽，課題是物體由大量分子組成.筆者先讓學(xué)生做體驗(yàn)性小實(shí)驗(yàn)：將一張紙對(duì)折，能折幾次？假如我們有一把理想的剪刀，猜想將一張紙對(duì)半剪開，不停地剪能剪多少次？然后解釋莊子“一尺之棰，日取其半，萬世不竭”，在驚奇與疑惑中將學(xué)生的思維引入課堂. 筆者也嘗試用形象的詩詞來呈現(xiàn)抽象的物理定律.比如用“君不見黃河之水天上來，奔流到海不復(fù)回？君不見高堂明鏡悲白發(fā)，朝如青絲暮成雪.（李白將進(jìn)酒）”來詮釋熱力學(xué)第二定律所描述的“任何與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過程自發(fā)進(jìn)行是有方向的，并且是不可逆的”；用“子又有子，子又有孫，子子孫孫無窮匱也（愚公移山）”來理解“不均勻變化的電場(chǎng)周圍會(huì)產(chǎn)生不均勻變化的磁場(chǎng)，而不均勻變化的磁場(chǎng)周圍又會(huì)產(chǎn)生不均勻變化的電場(chǎng)，從而形成了一個(gè)不可分割的統(tǒng)一體，并從發(fā)生區(qū)域向周圍空間傳播就形成了電磁波”.楞次定律的表述：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化.學(xué)生不易理解“阻礙”，我們可總結(jié)為“天之道，損有余而補(bǔ)不足”.（老子道德經(jīng)） 對(duì)于一些容易混淆或不易理解的知識(shí)點(diǎn)，平時(shí)我們也總結(jié)一些口訣來幫助記誦.例如“橫波質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，只在自己平衡位置上下振動(dòng)”不易理解，許多同行讓學(xué)生記誦“左行左坡上，右行右坡上，峰點(diǎn)谷點(diǎn)無方向”；或簡(jiǎn)述為“上坡下，下坡上”； 常見電荷等勢(shì)面總結(jié)為“孤立電荷是球面， 勻強(qiáng)電場(chǎng)是平面； 同種電荷象花生， 異種電荷兩個(gè)蛋”；但如果說告訴同學(xué)是老師自己仿寫詩詞來總結(jié)，更容易激起學(xué)生的情感，加深理解.例如平拋運(yùn)動(dòng)總結(jié)為“平拋運(yùn)動(dòng)勻變速，水平豎直分解出，飛行時(shí)間高度定，射程還問初速度”；狹義相對(duì)論總結(jié)為“慣性參考系平權(quán)，光速不變相對(duì)演.尺縮鐘慢新時(shí)空，高速增質(zhì)效應(yīng)顯”；探究加速度與質(zhì)量、力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，總結(jié)為“微墊長(zhǎng)板平摩擦，輕推空車勻速判；控制變量盤碼拉，盤碼與車輕重懸；先通電源后放車，關(guān)閉打點(diǎn)紙帶選；比例適當(dāng)來作圖，以直代曲規(guī)律顯”. 詩詞中既蘊(yùn)涵著深刻的哲理，也隱含有豐富的物理知識(shí).“溫故而知新”，我們?cè)谛蕾p時(shí)，除了挖掘詩詞的內(nèi)涵，也可以探討其描述的自然現(xiàn)象與自然規(guī)律.除了在課堂教學(xué)活動(dòng)中借助于對(duì)相關(guān)詩詞的欣賞和分析，使學(xué)生逐漸接受和理解概念之外，教研人員也將詩詞引入課后作業(yè)及考試中.例如人教版教材必修一中引入“一江春水向東流”“飛花兩岸照船紅，百里榆堤半日風(fēng).臥看滿天云不動(dòng)，不知云與我俱東.”來討論參考系；2012江蘇省高中學(xué)業(yè)水平測(cè)試引入“雞蛋碰石頭-不自量力”的歇后語來說明“物體間力的作用是相互的”.我們?cè)谄綍r(shí)作業(yè)時(shí)也可挑選“坐地日行八萬里，巡天遙看一千河.”來判斷參考系；“朝辭白帝彩云間，千里江陵一日還”來求速度；“遙知不是雪，為有暗香來”來說明分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)；“聞其聲不見其人”來說明衍射現(xiàn)象等. 學(xué)習(xí)物理時(shí)，適時(shí)出動(dòng)其“詩性”.一方面使學(xué)生快樂地接受物理知識(shí)，領(lǐng)略其爛漫的一面；也會(huì)使學(xué)生在學(xué)習(xí)詩詞時(shí)自覺聯(lián)想其中的物理內(nèi)涵.嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母衤稍娭?，也可以用現(xiàn)代詩去追求物理教學(xué)的語言美.在“給力”一詞廣為傳唱時(shí)，網(wǎng)友將牛頓運(yùn)動(dòng)定律與時(shí)俱進(jìn)地翻譯成“不給力就不?；蛘卟粍?dòng)；給力就加速；我給你給力的同時(shí)，你也得給我給力.”我們也可以把物理知識(shí)升華到哲理小詩：例如寫棱鏡“用水晶般的心靈編織七彩的夢(mèng)”，寫天