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发挥物理学史在高中物理教学中的教育作用

【摘?要】在高中物理教学过程中，再现科学家的研究过程，引导学生总结得出结论，显示出研究方法在科学研究中的重要地位;通过引导学生推导规律，让学生经历规律的推导过程，培养学生的科学思维、科学探究精神;在原子物理知识的教学中，通过梳理原子物理的发展史，让学生沿着科学家的研究足迹，认识原子的结构，让学生感受到科学家锲而不舍的研究究精神和科学的研究方法，培养学生的学科素养。

【关键词】物理学史;物理教学;教育作用

物理学史的学习是物理学习的重要组成部分，在高中物理教学中，引导学生通过物理学史的学习，让学生体会知识形成过程中的科学探究过程，科学家研究所用的科学方法、坚韧不拔的科学探索精神，概念与概念、概念和规律间的关系等。让学生以物理学史为线索，梳理知识体系，学习科学方法，体会探究过程，培养学生的思维能力。以下是笔者利用物理学史进行教学的一点体会与做法。

一、再现科学家的研究过程，体现科学思维方法

科学家探索物理规律经历了漫长的过程，科学思维方法也是在探究规律的过程中总结和归纳出来的。在教学中再现科学家的研究过程，对学生科学思维方法的形成有积极的促进作用。例如，在自由落体运动的教学中，介绍伽利略对落体运动的研究过程：伽利略通过逻辑推理，指出了亚里士多德“重的物体下落得快”论断的问题，得出重物与轻物应该下落同样快慢的结论。为了进一步研究落体运动规律，伽利略首先建立了描述运动的物理量，如平均速度、瞬时速度、加速度等概念，接着猜想落体运动的速度可能随时间均匀变化，为了检验猜想是否正确，伽利略想办法用实验来检验v与t成正比是否正确。伽利略通过理论推导，得出如果速度随时间的变化是均匀的，位移就与时间的二次方成正比，只要测出位移和时间，就可以检验物体的速度与时间的关系。为了便于测量，克服落体时间短，时间不能测量的困难，伽利略设计了斜面实验，让铜球沿阻力很小的斜面滚下，加速度小，时间长，就容易测量了。伽利略通过大量实验，证明小球沿斜面下滑的运动是匀加速直线运动。换用不同质量的小球，从不同高度开始释放，只要斜面倾角相同，小球的加速度就相同。伽利略将上述实验进行了合理外推，当斜面倾角很大时，小球的运动跟落体运动差不多。当倾角增大到90°时，小球的运动就是自由落体运动。伽利略在研究运动的过程中，不仅建立了描述运动的基本概念，而且创造了把实验和逻辑推理相结合，将实验结果合理外推的科学研究方法，为近代科学研究提供了科学思维方式和科学研究方法。

二、让学生经历规律的形成过程，培养学生的

科学思维和科学探究素养

在物理规律的教学中，引导学生推导规律，经历规律的形成过程，使让学生对规律的理解更深刻，也提升了学生的逻辑推理能力。例如，在万有引力定律的教学中，先介绍伽利略、开普勒、笛卡儿、胡克、哈雷等科学家对引力研究的重要贡献，牛顿在总结前人研究成果的基础上，用数学知识推导出了太阳和行星之间引力与距离的关系及行星的轨迹，提出了万有引力定律。在教学过程中，引导学生沿着科学家的研究足迹，体会万有引力定律的推导过程，运用牛顿运动定律和开普勒行星运动定律，结合圆周运动知识，引导学生把行星的运动看作匀速圆周运动，让学生分析向心力的来源及方向，通过分析，得出太阳为行星的引力提供向心力，引力方向沿着二者连线指向太阳，向心力大小为F=m，行星公转周期为T，则有v=，联立得F=，根据开普勒第三律=k，变形为T2=，代入上式得F=4π2k，可知F与成正比，又根据牛顿第三定律，行星与太阳的引力F与成正比。接着介绍了牛顿的研究过程：在推导出太阳与行星的引力之后，为了验证地球与月球之间的作用力、地球对苹果的吸引力和太阳与行星间的作用力是同一种力，牛顿推出导月球的向心加速度与苹果的自由落体加速度之比为=用数据证明了上述设想的正确性，从而得出万引力定律具有普适性的结论。

在课堂教学中，通过创设情境，设置问题让学生思考，参与教学过程，应用所学知识推导万有引力定律，理解萬有引力定律中各物理量的意义和适用条件以及在日常生活应用等。通过教学过程，学生不但学习了物理知识，也体会了科学家的研究过程和研究方法，严谨的科学态度，同时培养了学生的科学精神、科学探究素养和科学思维。

三、以物理学史为线索，揭示原子结构

在原子物理知识的学习中，知识点比较多且琐碎，涉及不同章节，和光学及经典物理知识相关联。在教学中，笔者通过梳理科学家发现原子结构的过程，沿着“以实验为基础，提出原子结构模型，与实验或原有理论存在矛盾，进一步探索和研究”的思路，引导学生循着科学家的研究足迹，体会科学家的研究方法，认识原子的结构。

（一）电子的发现

首先发现电子的是物理学家汤姆孙，他根据带电粒子在电场和磁场中的偏转情况，确定阴极射线就是带负电的粒子流，他把这种“微粒”命名为“电子”。发现电子后，美国科学家