分析自然辯證法在物理學(xué)中的應(yīng)用

1、分析自然辯證法在物理學(xué)中的應(yīng)用眾所周知,唯物辯證的自然觀與方法論是自然辯證法的基石。自然辯證法是以馬克思主義的觀點、理論與方法為指導(dǎo),根據(jù)社會歷史條件,結(jié)合時代的任務(wù),對科學(xué)技術(shù)的開展及與社會開展的相互關(guān)系進行考察的研究領(lǐng)域。其原理,可以應(yīng)用于任何一門學(xué)科當(dāng)中,如自然界中的“變與“不變,矛盾的對立統(tǒng)一,同一事物的多面性、相對性,不同事物存在聯(lián)系、內(nèi)因與外因、量變與質(zhì)變等規(guī)律,在物理教學(xué)中都可以得到完美的表達。物理學(xué)是研究自然界物質(zhì)的性質(zhì),運動規(guī)律和結(jié)構(gòu)的一門科學(xué)。大自然是一個辯證、和諧、統(tǒng)一的整體。它在運行過程中處處表達和諧統(tǒng)一的辯證性,因此“辯證是自然運行的主要特性。物理教師學(xué)一點自然辯證法

2、的思想,并在教學(xué)中滲透辯證唯物的思想、觀點和方法是很有必要的。下面我結(jié)合我的幾年初中物理教學(xué)經(jīng)驗,談?wù)勎覍@兩門學(xué)科如何相互融合的一些淺顯認(rèn)識。一、辯證唯物主義自然觀的根本思想和特征辯證唯物主義自然觀認(rèn)為:自然是物質(zhì)的,物質(zhì)是萬物的本原和根底,自然界除了運動著的物質(zhì)及其表現(xiàn)形式外,什么也沒有;運動無論在量上,還是在質(zhì)上都是不滅的;意識和思維是物質(zhì)高度開展的產(chǎn)物,既人腦的屬性和機能;時間和空間是物質(zhì)的固有屬性和存在方式;自然界的一切事物和現(xiàn)象都是矛盾的統(tǒng)一體,它們既是對立的,又是統(tǒng)一的,并且萬物都處于普遍聯(lián)系和相互作用之中,處于永久的產(chǎn)生和消亡之中,處于不斷的運動和轉(zhuǎn)化過程之中。其根本特點主要是

3、:第一,唯物論與辯證法的統(tǒng)一。第二,自然史與人類史的統(tǒng)一。第三,天然自然與人化自然的統(tǒng)一。二、辯證法在物理學(xué)科中的表達(一)辯證法在“能量守恒中的表達我們知道,大自然是每時每刻都在變化著,但這種變化并不是無序的、無規(guī)律的變化,總是有些相對不變(或相等)的東西,在制約著變化的東西,使它們有序地運動,這就是有序和無序之間的自然辯證法。在我們的物理學(xué)中,也是無處不見。例如,自然界中各種形式的能量既可以轉(zhuǎn)化,也可以轉(zhuǎn)移,但無論怎樣轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移,能的總量保持不變,這就是能量守恒定律。碰撞是自然界中常見的現(xiàn)象,在一個不受外力的系統(tǒng)內(nèi),無論物體間怎樣碰撞,系統(tǒng)的總動量一定保持不變,這就是動量守恒定律。又如生活

4、中有各式各樣的杠桿,盡管它們受到的動力、阻力及其動力臂、阻力臂的數(shù)值千差萬別,但杠桿平衡時,“動力動力臂與“阻力阻力臂一定相等,這就是杠桿原理。(二) “量變與質(zhì)變規(guī)律在物理學(xué)中的表達量變是指事物在數(shù)量和程度上的逐漸的、不顯著的變化;質(zhì)變是指事物顯著的、根本性質(zhì)的變化?？梢?“不顯著是量變的特點,表達了事物的連續(xù)性?！帮@著是質(zhì)變的特點,表達了事物連續(xù)性的中斷。液態(tài)的水變成氣態(tài)的水蒸氣的整個過程,經(jīng)過了量變和質(zhì)變兩種狀態(tài),分別呈現(xiàn)出逐漸的、不顯著的變化和顯著的、根本性質(zhì)的變化兩種特點,這也正是量變和質(zhì)變的區(qū)別。實際上,世界上任何事物的變化,都是量變和質(zhì)變的統(tǒng)一。量變和質(zhì)變是事物變化開展的兩種狀態(tài)

5、。在現(xiàn)實世界中,質(zhì)變往往不是偶然的,需要量變的積累,量變往往不是無限的,超過一定的限度(范圍)就會引起質(zhì)變。正是由于這個原因,很多物理規(guī)律和公式都有一定的適用范圍。例如在彈性限度內(nèi),彈簧的伸長與拉力成正比;隨著彈簧的伸長,一旦超過彈性限度,彈簧將發(fā)生非彈性形變,甚至斷裂。例如:靜摩擦和動摩擦之間的轉(zhuǎn)變,當(dāng)推力缺乏時,重物與地面之間的摩擦就始終屬于靜摩擦,而且大小等于推力的大小,但是當(dāng)推力大于一定值時,重物最終會被推動,這時,靜摩擦轉(zhuǎn)變成了動摩擦,摩擦力的大小用公式f=uN來計算,這就是一個典型的量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)變。又如: 在研究凸透鏡成像的實驗中,物體由遠(yuǎn)處逐漸向凸透鏡移近,光屏上所成的實像越來

6、越大,這是量變。當(dāng)物距等于或小于焦距時,無論怎樣移動光屏都不能呈現(xiàn)實像,但在物距小于焦距的范圍內(nèi),透過凸透鏡可以直接觀察到正立的虛像。物體移過焦點后,由成實像變?yōu)槌商撓?像的性質(zhì)發(fā)生了“質(zhì)變。(三)同一事物的多面性、相對性古人云: “橫看成嶺側(cè)成峰。指的就是,在看同一事物時,如果從不同的角度來看,那么就可以看到不同的形狀,同樣,看待物理問題也不例外。有的學(xué)生看待物理問題常常走極端、一刀切、搞絕對、鉆牛角尖,就是缺乏這一辯證思想的表現(xiàn)。要結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容,教育學(xué)生學(xué)會全面地、變化地看問題,不能片面地、靜止地看問題。例如:愛因斯坦的相對論。剛接觸物理的學(xué)生常常抱怨:同一物體,怎么既可以說它是靜止的

7、,又可以說它是運動的呢?房屋、桌子是靜止的,行駛的汽車、拋出的石塊是運動的,這些都是不容置疑的“絕對事實呀!“不識廬山真面目,只緣身在此山中。必須幫學(xué)生打破封閉而死板的思維定勢。針對這種情況,首先通過具體實例讓學(xué)生明白:物體運動與否是相對參照物而言的,同一物體,相對不同的參照物,判斷結(jié)果可以不同,例如以地面為參照物,房屋是靜止的,以太陽為參照物,房屋在隨地球一起運動,如果沒有參照物,我們將無法確定物體是運動的還是靜止的。在此根底上,用三言兩語升華到理論,及時滲透辯證法的思想,以開闊學(xué)生的思維。(四)物理公式形式簡易卻含義豐富在說明此問題時,我們先來看下面的例題:將質(zhì)量為7.9kg 的正方體鐵塊

8、放在面積為0.5m2的水平桌面的中央,求鐵塊對桌面產(chǎn)生的壓強。(g=10N/kg)一般粗心的學(xué)生覺得問題相當(dāng)簡單,直接由p=F/S=mg/S=154pa。但殊不知假設(shè)不理解受力面積的真正含義那就會成為解決問題時的致命傷。仔細(xì)計算才發(fā)現(xiàn)由V鐵=m/=7.9kg/7.9103kg/m3=10-3m3。即S鐵=10-2m2。而由于公式中的S真正含義是指物體所受壓力的面積大小,所以此鐵塊放在此水平桌面的受力面積應(yīng)為S鐵=10-2m2再由簡單的公式p=F/S可知壓強應(yīng)為7900pa而不是先前的154pa。對此粗心的同學(xué)在用公式計算前也許并不曾預(yù)想到要考慮面積S的取值問題,是公式“誤導(dǎo)了我們但也是公式“解

9、決了我們的問題?？梢妼τ谀硞€自然法那么,無論你列舉多少個實例、想象出多少種情況、用多么細(xì)膩的語言來描述,往往不如一個公式表述更準(zhǔn)確、涵蓋更全面。在解決具體問題時,公式有時比我們想得更加周到,甚至還能提醒我們有些什么疏忽。但物理公式雖然形式簡易但卻含義豐富。這就需要同學(xué)們能理解掌握這“簡單中的“復(fù)雜。這只是一個簡單的例子,類似情況在物理學(xué)中還有很多。在科學(xué)研究中,人們對某一現(xiàn)象往往從定性研究入手,然后上升到定量研究,最后形成物理公式。大量的現(xiàn)象、深奧的道理一旦用公式準(zhǔn)確而簡明地概括出來,可以說到達了該項科學(xué)研究的最高境界。在教學(xué)中,對一些物理問題的探究,也往往按照“定性研究定量研究物理公式的思路展開。在探究浮力的大小時,學(xué)生通過初步實驗,發(fā)現(xiàn)浮力的大小跟液體的密度有關(guān),跟物體浸入(排開)液體的體積有關(guān),或跟物體排開液體的質(zhì)量有關(guān),而跟物體的密度無關(guān)這些結(jié)論是定性的,而且顯得繁瑣。有沒有一個簡單的公式把它們統(tǒng)一起來呢?經(jīng)過進一步思辨推理和定量實驗的驗證,最后得出F浮=G排 。因為G排=m排g=液V排g,所以阿基米德原理公式“F浮=G排不僅形式簡潔,而且涵蓋了浮力的大小“跟液體的密度有關(guān)“跟物體排開液體的