A. 找1~2個物理方面的神奇現象並解釋
1、天文奇觀:綠光
你曾在海面上觀察過日落嗎?無疑的,你一定觀察過。那麼,你可曾一直觀察到太陽的上緣跟水平面相平,然後完全消失為止呢?我想你也一定觀察過的。可是,假如你觀察的時候,萬里無雲,天空完全明朗,你可曾發現當太陽投出最後一道光線的那一瞬間所發生的現象嗎?恐怕就不一定了。 但是我勸你不要失去機會去進行這樣的觀察:在那一瞬間,投進你眼簾的,不會是紅色的光線,而是綠色的,鮮艷的綠色的光線,這個顏色的漂亮,甚至於隨便哪一個畫家也不可能在他的調色板上調出,就是大自然自己也不可能在別的地方像最清澈的海水裡調出這樣漂亮的顏色。 一份英國報紙上刊出的這節短文,引起了儒勒·凡爾納寫的《綠光》那部小說里的年輕女主角海倫娜·坎貝爾的極大興致,她開始與舅舅們到處旅行,目的只有一個——親眼看到這種綠光,但是這位年輕的蘇格蘭女孩並沒有達到她的目的,雖然沒有看到大自然的這個美景,但是這個現象卻確實是有的。關於綠光,雖然常常帶著許多傳說般的說法,但是這個現象的本身倒並不是一個傳說。每一位愛好大自然的人,只要他有耐心去尋找,能夠看到這個現象,就一定會稱贊這個景色的美麗的。
為什麼會有綠光出現呢?
對於這個問題,只要你想起當我們通過三棱鏡看物體時候所看到的情形,你就會明白了。請你先做一個實驗:拿一個三棱鏡平放在眼前,底面朝下,然後通過它去觀察釘在牆壁上的一張白紙。你就會發現,首先是這張紙顯然比原來的位置升高了,其次,紙的上面一邊會顯出紫色,下面一邊卻顯出黃紅色。紙升高是由於光線曲折的作用,紙邊有顏色是由於玻璃的色散作用,就是因為玻璃對於不同顏色的光線有不同的折射率。紫色和藍色的光線要比別種顏色的光線折射得更厲害,因此我們在紙的上面一邊看到了紫藍色;紅色的光線折射得最差,因此在紙的下面一邊看到了紅色。 為了使下面的解釋容易明白,在這個顏色邊的問題上我們還得多說幾句。三棱鏡把從白紙反射過來的白光分散成光譜上所有的顏色,造成了那張紙的許多有顏色的像依顏色折射率大小的次序排列在一起,而且互相重疊。在所有顏色都重疊在一起的中間部分,我們的眼睛看過去是白色的(光譜顏色的總和),但是上下邊卻露出沒有別的顏色重疊上去的單純的顏色。著名的詩人歌德也曾經做過這個實驗,他可沒有明白它的道理,認為他已經發現牛頓關於顏色的理論不正確,就寫了一篇《論顏色的科學》,這篇文字幾乎全部建立在顛倒是非的說法上。我想我們的讀者一定不會重蹈歌德的覆轍,並且不會希望棱鏡會增添物體的顏色。 太陽光是由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種光波不同的單色光組成,像地球一樣組成曲面的大氣層,彷彿是一個一段向上的氣體透鏡,當太陽穿過時,這層大氣使白色光折射而發生色散。當太陽靠近地平線時,陽光幾乎呈水平方向穿過大氣層,這種折射引起的色散最明顯,夕陽落下時,紅光最先落下地平線下,隨後消失的是橙光和黃光,盡管此時地平線上還留有綠、青、藍、紫四色,但青、藍、紫光波波長較短,在大氣層塵埃的強烈散射作用下,變得很弱,人的肉眼幾乎看不到,只有比較強的綠光能到達人的肉眼,並且變得格外奪目,所以看到的陽光是綠色的。不過,因為地面上的大氣在大部分的情形下是渾濁不清的,那時候會把藍綠兩種光線全部散射了,那我們就不可能發現什麼顏色的邊緣,所以只能看到平時「落日夕陽紅似火」的情景。 普爾柯夫天文台的天文學家季霍夫曾經做過一次「綠光」的專門研究,他告訴我們可以看見這個現象的許多徵兆。「太陽下山的時候如果有紅顏色,而且用普通肉眼去望也不覺得刺眼,就可以肯定地說,綠光是不可能看見的。」這理由是很清楚的:太陽的紅顏色表示在大氣作用下藍綠光線的散失,也就是表示太陽圓面上部邊緣的顏色完全散失。這位天文學家繼續說道:「反過來說,假如太陽在下山的時候並沒有顯著改變它原來的黃白色,而且非常刺眼,那就可以有相當把握地希望綠光的出現。但這兒還得有一個條件,就是,地平線看過去一定要十分清楚,沒有什麼不平的地方,附近沒有樹林、建築物等等。這些條件只有在海洋上容易得到;所以海員對綠光往往很熟悉。」 這樣看來,如果想看到太陽的「綠光」,一定要在天空非常潔凈的時候觀察日出或日落。南方的國家,地平線上的天空比較清澈,因此「綠光」現象在南方也就可以有比較多的被觀察機會。但是,「綠光」現象在我們這里,也並不像一般人受了儒勒·凡爾納的影響以後所想像的那樣難得看到。只要你堅持有恆地去尋求,遲早一定會看到的。甚至有人用望遠鏡也望到過這美麗的現象。兩位阿爾薩斯的天文學家對於這種觀察有過這樣的記述: ……在太陽完全落下去的前一分鍾,當太陽的很大一部分還可以看得見的時候,那輪輪廓顯明的、在波浪似地動著的太陽四面,圍上了一圈綠色的鑲邊。 這個綠色鑲邊在太陽還沒有完全落下之前,肉眼是不可能望見的。只有當太陽完全消失在地平線以下,才能夠看得到。假如我們用相當高倍數(大約100倍)的望遠鏡望去,就可以清楚地看到這一切現象:這綠色的鑲邊最遲在日落前10分鍾就可以望見;它圍著太陽圓面的上部,但同時在四面的下部卻可以望到一道紅色的鑲邊。這道綠色鑲邊起初很窄(視角一共只有幾秒),以後太陽逐步低落,鑲邊就逐漸加寬,有時候會增加到視角有半分之多。在這綠色的鑲邊之上,時常會看到的也是綠色的凸出部分,這些凸出部分隨著太陽的逐漸消失,彷彿沿著它的邊緣滑到最高點;有時候它們甚至脫離了鑲邊,繼續發光幾秒鍾以後才熄滅。 「綠光」現象一般只延續一兩秒鍾。但是在特殊情形下,這個延續時間可以顯著地加長。譬如說,有人曾看到過5分鍾以上的「綠光」。太陽在很遠的山後落下,一位快步行進的人看到了太陽圓面上的綠色鑲邊彷彿沿著山坡滑落。 在日出的時候,當太陽的上邊緣開始從地平線下面露出的時候,觀察「綠光」也是很有意思的事情。這個事實可以證明許多人的一種論斷不正確,他們一向認為「綠光」只是眼睛受到日落以前太陽光芒的刺激所發生的光學上的錯覺。 太陽並不是惟一能夠發「綠光」的天體。有人發現金星在落下時會發出綠光的現象。
2 噴水魚洗
古代稱「洗」的器皿類似於如今的洗臉盆,據傳先秦時期已普遍使用,有陶洗、瓷洗、銅洗和木洗等。至於發明能噴水的「洗」,我國古籍曾記載五代時期晉國被遼國戰敗,晉皇帝投降時向遼太宗奉獻了一具能噴水的瓷洗,而噴水銅洗則約出現於唐代,是皇宮盥洗用具,其後還曾出現能噴水的瑪瑙洗。
噴水魚洗由青銅鑄成,薄型盆壁傾斜外翻,盆沿上對稱地安有兩只「把手」,稱「耳」,盆底飾有四尾鯉魚浮雕,呈90°旋轉對稱,形象畢肖,古色古香,四尾魚嘴處的噴水裝飾線由盆底沿盆壁輻射而上,其飾紋拓片見圖2-1。當盆中注入清水,用肥皂清潔雙手和盆沿上雙耳後,用雙掌內側摩擦雙耳,伴隨著魚洗發出的嗡鳴聲,猶如泉涌的水花珠光四濺,從四條躍然欲活的魚嘴噴水線處噴出,高達數十厘米,蔚為奇觀,見圖2-2,噴水魚洗亦由此得名。噴出的水珠沿拋物線軌跡被高高拋起又回落洗中,讓人聯想起唐代詩人白居易在琵琶行中的千古佳句「大珠小珠落玉盤」!
魚洗何以能噴水?當然不是洗內古魚顯神通,也不能簡單歸結為「共振」了之,而是一個相當復雜的物理現象。
事實上,國際、國內的許多科學家和物理教師早已對我們身邊的「魚洗類」教具進行過許多研究,例如對教堂樂鍾的研究、對我國古代編鍾的研究及至將酒杯音樂搬進課堂等。英國科學家李約瑟也曾在他的《中國古代科技史》中對魚洗的噴水效應作了較詳細的介紹, 圖2-3是李約瑟筆下的魚洗。但是對魚洗噴水效應較為透徹的剖析當屬北京大學和上海交通大學的研究工作,前者對魚洗的振型從力學的角度進行了深入研究,後者則從振動到噴水給出詳盡的物理分析,使噴水魚洗成為演示室中物理內涵豐富的「動手型」(Hands on)教具。
B. 5個神奇的物理現象,你能解釋嗎
1;針浮水面
一張紙放在水面上,上面放一枚完全乾燥的針。另外用一枚針或大頭針把薄紙慢慢壓到水裡去,從紙邊開始一步一步壓到紙的中心,等到全張紙都濕透了,它就會自己沉沒下去,而針卻依然留在水面上。在練習以後,你竟可以不用薄紙就把針放在水面上:只要用兩只手指抓著針的中部,在離水面不遠的地方水平地放下就可以了。等你會做而且熟練之後,就完全可以使硬幣浮在水面了。這是因為液體和氣體接觸的表面存在著一個薄層——表面層,表面層里的分子比液體內部稀疏,分子間的距離比液體內部大一些,因此分子力表現為引力。
2;可樂變雪碧
可口可樂和雪碧都是夏令時節的理想飲料。可口可樂淡褐色的液體,而雪碧汽水則是清澈透明的液體。下面介紹一則將「可口可樂」變成「雪碧」的小實驗。
取可口可樂空瓶一隻,倒入四分之三體積的蒸餾水。取燒杯一隻加入50亳升酒精,並加入適量碘片,製得深褐色酒精碘溶液。將配好的溶液倒入可樂瓶中,邊加邊振盪碘直到溶液的顏色和可樂相似為止。一瓶「可樂」制好了。在乾燥的瓶蓋內放入硫代硫酸鈉(大蘇打)粉末,然後取一張糯米紙蓋在內粉末上,再將瓶蓋輕輕地蓋在瓶口上,小心蓋緊,注意不要使大蘇打粉末散落在瓶內。
將可口可樂瓶用力一搖,很快一瓶「可口」變成了無色透明的「雪碧」。
原來,硫化硫酸鈉和碘能發生氧化——還原反應,褪去碘溶液的顏色:
I2+2Na2S2O3===2NaI+Na2S4O6
自然,這種「可口可樂」不會可口,「雪碧」也不會令人清爽,它們絕對不能飲用。
3;這只氣球會爆炸嗎?
把一隻氣球吹足氣,系緊口子。再用一塊透明膠布(橡皮膏也可)貼在氣球上,拿一根針從貼著透明膠布的地方把氣球扎破。
在一般情況下,用針扎破氣球,氣球肯定會爆炸;現在的情況不同,你會看到氣從針孔處徐徐冒出來,氣球卻象消了氣的車胎一樣慢慢地癟下去。是什麼道理呢? 原來氣球扎破時,溢出的空氣造成一股壓力,橡皮和膠布對這種壓力的反應各不相同。當壓縮空氣從氣球扎破的地方沖出時,橡膠脆而薄,氣球皮一下就被撐破了,同時發出很大的破裂聲。透明膠帶比較堅固,它可以抵住壓縮空氣沖出造成的壓力,所以氣球不會「啪」的一聲爆炸。
4;瓶吞蛋的實驗
找一個瓶口比雞蛋略小的玻璃瓶,把點燃的酒精棉投入瓶中,把剝了殼的雞蛋放到瓶口,火熄滅雞蛋就會進去。倒置,並對瓶加熱,雞蛋就會出來。
5;神奇的分身術
實驗器材:一張撲克牌,一根針。
實驗過程:在撲克牌上用針扎兩個相距不超過3mm的針孔。然後把針放在撲克牌的背後約2.5cm的地方,用單眼透過雙孔觀察,你看到的不是一根針,而是兩根。若在兩孔的附近再扎第三個孔,當你透過這些孔觀察時,就能看到三根針。扎的孔越多,看到的針越多。觀察時,適當調整撲克牌(轉動或改變撲克牌距人眼的距離),這種現象更清晰。
解釋:由於光的直線傳播,針上的光在透過不同的小孔時,在人的視網膜上形成了各不相同的物像,因而出現了神奇的分身術現象。
C. 天天學物理,什麼叫物理
什麼是物理 這是一個十分基礎的問題。翻開任何一本物理教科書,都不難找到這樣的定義:物理學是研究物質結構、物質相互作用和運動規律的自然科學。但這只是對於物理這門科學在學術意義上的一種界定。而我們所面對的「物理」,它同時又是一門課程,於是就有必要從教育意義的層面上去進行一番再認識、再分析,以挖掘蘊含在其中的豐富內涵。 首先,物理是一門科學。 物理學是一門以實驗為基礎的自然科學,它是發展最成熟、高度定量化的精密科學,又是具有方法論性質、被人們公認為最重要的基礎科學。物理學取得的成果極大地豐富了人們對物質世界的認識,有力地促進了人類文明的進步。正如國際純粹物理和應用物理聯合會第23屆代表大會的決議《物理學對社會的重要性》指出的,物理學是一項國際事業,它對人類未來的進步起著關鍵性的作用:探索自然,驅動技術,改善生活以及培養人才。 上世紀初相對論和量子力學的建立,為物理學的飛速發展插上了雙翅,取得了空前輝煌的成就,以致於人們將20世紀稱譽為「物理學的世紀」。什麼21世紀呢?有一種流行的說法:21世紀是生命科學的世紀。其實,這句話更確切的表述應該是:21世紀是物理科學全面介入生命科學的世紀。生命科學只有與物理相結合,才有可能取得更大的發展。 展望物理學的未來,充滿著機遇與挑戰。李政道先生在《物理的挑戰》一文中,曾提出21世紀物理領域所面對的四大難題:為什麼一些物理現象在理論上對稱但實驗結果不對稱?為什麼一半的基本粒子不能單獨存在而且看不見?為什麼全宇宙90%以上的物質是暗物質?為什麼每個類星體的能量竟然是太陽能量的1015倍?這些問題極大地激勵著人們不懈探索的勇氣與熱情。可以預見,一旦撥去這幾朵籠罩在物理天空中的烏雲,物理學將會展現出更加燦爛的前景。 其次,物理又是一種智能。 誠如諾貝爾物理學獎得主、德國科學家玻恩所言:「如其說是因為我發表的工作里包含了一個自然現象的發現,倒不如說是因為那裡包含了一個關於自然現象的科學思想方法基礎。」物理學之所以被人們公認為一門重要的科學,不僅僅在於它對客觀世界的規律作出了深刻的揭示,還因為它在發展、成長的過程中,形成了一整套獨特而卓有成效的思想方法體系。正因為如此,使得物理學當之無愧地成了人類智能的結晶,文明的瑰寶。 大量事實表明,物理思想與方法不僅對物理學本身有價值,而且對整個自然科學,乃至社會科學的發展都有著重要的貢獻。有人統計過,自20世紀中葉以來,在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎,甚至經濟學獎的獲獎者中,有一半以上的人具有物理學的背景;——這意味著他們從物理學中汲取了智能,轉而在非物理領域里獲得了成功。——反過來,卻從未發現有非物理專業出身的科學家問鼎諾貝爾物理學獎的事例。這就是物理智能的力量。難怪國外有專家十分尖銳地指出:沒有物理修養的民族是愚蠢的民族! 當今,物理學的觸角已經伸向眾多領域,並取得了越來越大的成就,以至我們很難再用傳統的眼光去界分什麼是物理學了。1995年在我國廈門舉行了第十九屆國際統計物理學大會,會上交流論文的涉及面十分廣泛,諸如植物的花序、DNA葯物系統、交通的流量、文字的存儲等等,光看這些篇目,似乎都不太象是物理。什麼,究竟什麼是物理呢?幾年前,美國《今日物理》雜志,曾就此問題向讀者廣泛徵求意見。最後,他們推崇的答案是:物理學家所做的就是物理學。這話乍聽似覺偏頗,其實不無道理。因為在今天看來,物理學更多的是體現出一種智能,「代表著一套獲取知識、組織和應用知識的有效步驟和方法,把這套方法用到什麼問題上,這問題就變成了物理學。」(趙凱華語) 再次,物理還是一種文化。 從廣義來說,文化指的是人類歷史實踐過程中創造的物質財富和精神財富的總和。它包括科學文化和人文文化。同樣地,物理學家在長期科學實踐中所創造的大量物質產品與精神產品,也就構成了物理文化。物理文化是科學文化的重要組成部分。 大家知道,物理學是以實驗為基礎的科學,它的基本研究方式就是實踐,因而在客觀性上表現為「真」;物理學創造的成果最終是為了造福於人類,它在目的性上體現出「善」;另外,物理學還在人的情感、意識等多方面反映了「美」。正因為物理學本身兼具真、善、美的三重屬性,我們完全有理由說,物理不僅是一種文化,而且是一種高層次、高品位的文化。 物理學是求真的。物理最講究實證,物理學家在科學研究活動中最基本的態度就是實事求是,堅守「實踐是檢驗真理唯一標准」的原則。正如物理學家費曼所說:「不論你的想法有多美,不論你什麼聰明,更不論你名氣有多大,只要與實驗不符便是錯了,簡簡單單,這就是科學」。可以說,物理學的發展史,就是一部不斷修正錯誤、不斷逼近真理的「求真」史。 物理學是從善的。物理學致力於將人從自然中解放出來,從必然王國走向自由王國,幫助人們不斷認識自己,促使人的生活趨於高尚。這是物理學的價值取向和終極目標,因而物理學的本質是從善的;另外,物理學家的行為也是從善的。愛因斯坦曾這樣評價居里夫人和以她為代表的傑出物理學家:「第一流人物對時代和歷史進程的意義,在其道德方面,也許比單純的才智成就更大」。他們那種嚴謹求實的態度、獻身科學的精神,熱愛人民的情懷等等,對於後人無疑是一份尤為珍貴的人文財富。 物理學是至美的。德國物理學家海森伯說過:美是真理的光輝;羅馬哲學家普洛丁又說過:善是美的本原。由此,物理學因真而美、因善而美就是十分自然的了。物理的美屬於科學美,主要體現於簡單、對稱和統一;對稱則統一,統一則簡單,它們構成了物理學的基本美學准則。 翻開物理學的篇章,可以發現到處都跳動著美的音符,體現了人們對美的追求與創造。僅以統一性為例。當代物理學的發展,正朝著兩個相反的研究方向延伸:最宏大的宇宙與最微小的粒子。令人感到驚訝的是,隨著研究的深入,它們兩者並非是分道揚鑣、越走越遠,反倒顯示出不少殊途同歸、相反相成的跡象。例如,粒子物理學的一些研究成果常被天體物理學家所借鑒,用來探尋宇宙早期演化的圖象;(正由於此,粒子物理學在某種意義上也被稱為「宇宙考古學」。) 反過來,宇宙物理學的研究也為粒子物理學家提供了豐實的信息與印證。於是,物理學中兩個截然相反的分支,就這般奇妙地銜接在了一起——猶如一條怪蟒咬住了自己的尾巴。 又如,英國物理學家狹拉克首先發現,在自然界的某些物理量之間存在著下列引人注目的關系: 宇宙半徑/電子半徑≈1040,宇宙年齡/強衰變粒子壽命≈1040, 氫核與電子的電力/氫核與電子的引力≈1040,…… 在上述比數中,宇宙這個最大的系統,與基本粒子這個最小系統之間,竟然珠聯璧合達到了如此完美的統一,讓我們再次領略到了物理世界的美,一種動人心弦的壯麗的美。正是這許多美不勝收的事例,激發起人們對大自然由衷的贊嘆與敬畏,難怪愛因斯坦會說:「宇宙間最不可理解的,就是宇宙是可以理解的」。 通過以上分析,我們對於物理有了一個較為全面的認識:它既是一門科學,又是一種智能,更是一種文化。作為一名物理教師,能對自己所任教的物理作一番全方位的審視與剖析,這是十分必要的。一方面可使我們看到,物理原來有著如此豐富的的內涵,從而會更自覺、有意識的去挖掘和開發它的育人功能,全面提升教學質量;另一方面又使我們看到,物理原來有著如此美好的稟性,從而會更加鍾愛物理,更有激情地去從事物理教學。我以為,只有真正熱愛物理的物理教師,才能做到不僅教會學生理解物理、應用物理,而且還進一步引導他們去感悟物理、欣賞物理。 二、為什麼教物理 這是一個看似簡單卻又十分根本的問題,要正確回答並非易事。筆者對此問題的認識,就經歷過從「知識本位」到「學科本位」,最後又回歸到「學生本位」這樣一個曲折漸進的過程。 有很長一段時期,我都把物理教學的目標鎖定在知識層面上,認為教物理就是要把物理知識盡可能多地傳授給學生,以供他們今後一生的受用。因為我信奉「知識就是力量」。然而令人困惑的是,我們授予學生什麼多的物理知識,其中不乏象「F=ma」這類極其重要的知識,但在他們往後的生活和工作中,卻很少顯示出有什麼直接的功用。以至過了若干年後,許多學生把所學的物理知識幾乎忘得一干二凈,用他們的話說,「全部都還給老師了」。我為此感到深深的失落;但每當我向他們提出「高中三年豈不白讀了」的反詰時,這些離開學校多年的學生,卻又都會異口同聲地作出否定的回答,一致認為高中階段的學習,對於他們的成長起到了重要的奠基作用,可又說不清究竟是哪些具體知識所起的作用。我想,這大概好比晚飯,誰都不會否認吃飯對於生存的意義,然而誰又都說不清楚,吃了這頓飯究竟是在身上的什麼地方長了塊肉。 一位畢業已有二十餘年的學生,曾與筆者聊起他「印象最深」的一堂物理課。原來那堂課講的是重力勢能。當時為了說明重力勢能的相對性,我曾向學生提出過這樣的問題:有人站在五樓的窗檯上要往下跳,你說危險嗎?開始大家都認為這太玩命了,後來仔細一琢磨,又全都樂了:你別往窗外跳,往窗里跳不就沒事了嗎?這位學生覺得這個例子特有意思,於是經久不忘;但問他該例說明了什麼物理知識時,他說忘了。正當我面露憾色時,他緊接著的一番話卻令人寬慰,他說:「這個例子使我懂得凡事都是相對的,從不同角度看會有不同的結果」。盡管這堂課所傳授的物理知識,這位學生已經遺忘殆盡,但通過有關知識的學習而凝煉成的思想、方法等,卻在他的心裡銘刻上深深的印記。從這個意義上說,二十多年前的這堂物理課,對他不也是極有價值的嗎?學生從高中畢業後,他們中的大多數可能將告別物理,所學的物理知識終究會被忘記,到那時再回頭審視一下:物理教學留給他們的還有些什麼呢?如果在他們的身上,體現不出物理所給予的才智與啟迪,那將是物理教學的失敗。由此看來,具體的知識通常只是作為教學的載體,在知識的背後還有更多值得我們去追求的東西。正如我國資深科學家錢偉長教授說的:「我在大學里學的是物理學,……. 以物理學為對象我學到了調查研究,收集資料,分析資料和邏輯思維的能力,物理學的知識有時是很有用的,但通過物理學學到的這些能力,比物理學知識更有用。」錢老在讀書時就是通過「物理學」這個載體,獲得了很多比物理知識更重要的能力。所以,那種將物理教學等同於物理知識教學的看法是偏面的,而以「知識本位」來確立物理教學目標取向的做法同樣是短視的。 隨著教學實踐的深入,教師一般都會對自己所任教的學科日臻熟悉,從而格外鍾愛。可能是受了這種職業情感的影響,我還一度把物理教學的目標,定位於「將盡可能多的學生培養成為物理學家或物理工作者」。尤其是當我從農村普通中學調入重點高中,面對的是一個個聰穎好學的學生時,這種願望愈顯強烈。但我不久就發現,其它學科的教師大概也出於各自的職業偏好,都對學生有著與我類似的期望。這樣一來,大家自掃門前雪,各唱各的調,沒能將各學科的分力凝聚成一股合力,實際效果當然就差強人意了。尤其令我沮喪的是,班上那些物理學習優秀的「得意門生」,日後直接從事物理專業的竟然也少之又少。正當我陷於迷惘之時,復旦大學原校長楊福家先生的一則事例給了自己極大的啟迪。當年復旦大學曾對核物理專業的畢業生的去向做過一次調查,結果發現,只有不到十分之一的學生畢業後從事與核物理有關的工作,其餘的都紛紛改行,活躍在金融、企業或行政等崗位上。對此,多數人都斷言這是物理系的失敗,而楊福家卻認為這正是「復旦」的成功。因為,通過這四年本科的物理教育,使學生具備了良好的素質,為他們今後的發展打下了堅實的基礎,於是畢業後都能很快適應各種不同領域的工作。這也印證了趙凱華先生的話:「一個人學了物理之後干什麼都可以,他的物理沒有白學。在我看來,對於學物理的人無所謂『改行』……。」 經過上述曲折的認識歷程,使我逐漸看清了物理教學最終目標的聚焦點,既不在知識的本位上,也不在學科的本位上,而應該落實在我們的教育對象——學生的本位上。 對於「為什麼教物理」這個問題,也可以反過來設問:「如果我們不教物理,學生不學物理,將會對他們今後的發展留下那些缺憾?」一種顯而易見的回答是,學生將因此學不到許多重要的物理知識。這話沒錯,但不夠全面。因為除此之外,學生還將失去更為重要的,有關科學方法、科學精神等方面的培養與熏陶,從而最終影響他們的科學素養的提高。當前,物理已經深入到社會的方方面面,成為每一位有教養的公民都必須懂得的知識。對於大多數學生來說,他今天學習物理的目的,恐怕不是為了明天去進一步研究物理,而是有助於他去面對或決策所遇到的大量非物理的問題,為他們今後一生的文明、健康,高質量的生活奠定基礎。正如《面向全體美國人的科學》一書中所說的:「教育的最高目標是為了使人們能夠過一個實現自我和負責任的生活作準備。」 據此,對於「為什麼教物理」這個問題,最確切的答案就是:為提高全體學生的科學素養而教。——這應該成為我們的物理教學觀。 眾所周知,生物基因對於生物進化有著非同小可的作用,極其細微的基因差異,往往會導致生物之間的巨大差別。受此啟發,有不少社會學者正致力於尋求在人類文化傳承與發展過程中,有著哪些最為核心的要素,從而提出了「文化基因」的概念,並將其定義為人類文化系統中的「遺傳密碼」。文化基因的核心是思維方式和價值觀念。人類的進化比一般的生物進化更為復雜,它具有雙重進化機制,除了生物基因進化機制外,還有文化基因進化機制。教育正是推動文化基因機制的重要途徑。學校教育的要義,不只是文化現象的展示與詮釋,而在於文化基因的傳承和發展。物理教育當然也不例外。什麼,蘊含在物理教學中的「文化基因」究竟有些什麼呢?筆者以為主要體現為三個方面,即科學知識、科學方法和科學精神,因為這三者是構成科學素養最基本的要素。如果將科學素養比擬為一座金字塔,什麼科學知識猶如塔基,科學方法就是塔身,科學精神則是塔尖。物理教學的最高宗旨,就是為了構建這座宏偉的科學素養之塔而添磚加瓦。換言之,物理教學的核心價值就在於促進學生實現三個轉化:一是把人類社會積累的知識轉化為學生個體的知識,使他們知識世界是什麼樣的,成為一個客觀的人;二是把前人從事智力活動的思想方法轉化為學生認識能力,使他們明白世界為什麼是這樣的,成為一個理性的人;三是把蘊含在知識中的觀念、態度等轉化為學生的行為准則,使他們懂得怎樣使世界更美好,成為一個創造的人
D. 物理怎麼學
經常有同學問我,怎樣才能把物理學好?那這里呢,我就分享一些我的學習方法。
雖然鄙人自認為在學習上確實有一些見解,畢竟也是畢業於985名校,且高中全國數學物理生物競賽都拿過獎。但為了更好的幫助到同學們,今天我還和我們團隊的兩位大牛探討了這個問題。(一位是蔣玉潔老師,畢業於北京大學;另一位是郭春雲老師,高考理綜289分)到底怎麼樣才能把物理學好呢?那下面我把兩位老師以及我的一些心得體會分享給大家。
事實上,經過與兩位老師交流以後,我發現他們的學習方法跟我的大體是相似的。正所謂學習好的人方法大多是類似的,學習差的人原因各有各的不同。那我們閑話少敘,直接進入正題。
首先物理這門學科很難。它不僅要求你的邏輯思維、推理論證能力強,也就是數學要好。而且抽象思維,物理建模能力要強。所以很多人學習物理會比較吃力。那下面呢,我分享一些學習物理的方法,或者說學習的方法,事實上也適用於其他科目的學習。
第一:重視基礎,把物理課本上的每一個知識點吃透。很多同學老是抱怨自己學不好物理。其實他連最基本的概念公式都記不住。比如很多學生,我隨便問他一個阿基米德原理的公式他都記不住,這些書本上的概念你都記不清楚,那你學不好是必然的。所以,請把課本上每一個知識點搞懂,然後記清楚。關於基礎知識、概念、公式這一塊,你就上課認真聽講就可以了,任何一位老師都能夠把書本上的基本概念給你講清楚的。如果你感興趣,還可以來網上看我們的視頻,我們會把初高中物理的每一個知識點錄出來,供大家學習。
第二:關於做題,選擇一本輔導資料,一個題一個題的挨著做完。當你把課本上的概念搞清楚以後,我們就通過做題來鞏固這些概念。做題,然後不清楚的再看書,然後再做題再看書。這樣反復幾次以後,你就會對書本上的知識和公式有更深的理解,然後記憶就會更深刻。一般每個學校都會配有自己的輔導資料,你就把上面的題挨個的做,先把基礎的簡單的做完,然後難題再慢慢啃!很多學生成績差,要麼書上的題不做,要麼就是抄別人的,那你學得好才怪。而且我建議,把一本資料書搞懂就可以啦,不要買太多的資料來做,題你是做不完的。我們蔣老師就是一本資料書反反復復做了三遍,她說每一遍都會有不同的收獲。當然,我不建議你做三遍,我建議你第一遍把會的基礎的全做了,難一點的先想辦法搞懂,然後用紅筆圈起來,過一兩個星期以後再做一遍,直到你能夠記住它。
第三:能力提升,掌握每一種題型的解法。很多學生基本概念掌握了,基礎的題也會做,但是題目一難一點,他就不會了,這是沒有掌握解題方法的緣故!我們說題目是做不完的,但是題型是可以做完的。你掌握每一種題型的解法以後,解題速度也會快得很多!所以同學們做題的時候要善於總結,我們的蔣老師就非常善於總結,她說她遇到典型的題目,就會把這種題的方法寫在旁邊,以後遇到同類型的題目就知道怎麼做了。
當然,事實上題型的總結一般是老師來做的,因為學生的時間有限,所以遇到一位好的老師很重要。如果你遇到了一位優秀的老師,那麼他會把每一章每一種題型給你總結出來,然後把每一種題型的解法教給你。這樣你就可以只做很少的題,然後舉一反三,就能夠做大量的題。
當然,我們也會把所有的題型的解法錄制出來,供同學們學習。比如說初中物理的浮力這一章,我們總結出了它常考的12種題型,你只需要把這12種題型的解法搞懂,通過做12道題,就能有做100道題的能力。
最後:我們說各類題型的解法你掌握以後,還要會靈活運用,這就是從定式思維到發散思維的一個過程,也是你是否能夠從中上等學生變成優生的過程。而這個每個人就不同了,我們把它叫做智商,也叫做領悟能力。好啦,就寫這么多了,俗人淺見!
E. 求30個生活中的物理現象,加原因,就是用物理知識解釋一下.
1水中筷子變短 光的折射
2水中有樹的倒影 光的反射
3路面上有油膜,呈彩虹色 光的干涉
4凸透鏡可以點火 凸透鏡聚光作用
5大樹底下有光斑 小孔成像
6路面上有人的倒影 光的直線傳播
7日食月食 光的直線傳播
8雨後出現彩虹 光的色散
9人看到日出比實際要早 光的折射
10汽車擋風玻璃要傾斜一定角度 光的反射
11汽車駛過,聽到聲音的頻率逐漸變小 開普勒效應
12障礙物阻擋不了聲音的傳播 聲波的衍射
13用電熱絲加熱 電流的熱效應
14用微波爐加熱 波具有能量
15冬天湖面結冰,冰面下沒有結冰 水的反常膨脹
16被水蒸汽燙傷比被水燙傷更嚴重 液化放熱
17摩擦過的橡膠棒可以吸引小物體 摩擦起電
18正負電荷互相吸引 庫侖定律
19通電導線周圍的磁針發生偏轉 電流的磁效應
20指南針指南 地球是個大磁體
21發電機的線圈轉東產生電流 電磁感應
22打雷 烏雲帶電放電
23聽鐵軌可以更早判斷火車來了 聲音在鐵中傳得比在空氣中快
24宇宙中對話需要無線對講機 聲音傳播需要介質
25太陽光能傳到地球 光傳播不需要介質
26你推牆,感覺牆推你 力的作用是相互的
27大卡車爬坡時要減速 功率一定時,速度和牽引力成反比
28吸盤可以緊緊地吸在牆上 大氣壓強
29用針扎手痛 受力一定時壓強和表面積成反比
30船可以浮在水面上 浮力等於排開水受的重力
都是自己寫的 累死了……