从天体运行规律的发现谈物理学史的教育功能

1 2 3 下一页 物理学史研究物理学的知识、理论和方法的发生与发展规律，它不但揭示了物理学研究内容的不断扩展和深化，研究方法的不断演进，还生动地记录着物理学家的研究过程，这对于培养学生的思维能力、创新能力和人文素养都是非常有帮助的，因此在国内外教育界日渐得到广泛重视。中学物理教材中有很丰富的物理史料，蕴涵着很多认知、情感等多方面的教育素材，可使学生得到很多教益和启示。本文以天体运行规律发现过程中的生动史实为例，发掘一下物理学史的教育功能。
　　
　　1培养学生坚韧不拔的意志，执着求实的精神
　　
　　天体运行规律的发现史可以说是物理学家们追求真理的奋斗史。从古代人们对宇宙和天体有种种猜测和研究，到搞清天体的运行规律，经历了曲折的两千多年。其间不断有思辨、矛盾和斗争，处处体现出科学家们对真理的执著追求，对科学事业的忘我付出。
　　
　　从公元前4世纪，亚里士多德提出“地心说”，到17世纪初，波兰伟大的天文学家哥白尼确立了“日心说”，科学家们经历了无数血与火的尖锐斗争。尽管哥白尼的学说使得用托勒密模型解释不了的现象得到了合理解释，但由于“日心说”违背了教义，因此它的传播曾受到了教会疯狂的责难。1600年，意大利著名学者布鲁诺因高举哥白尼旗帜而被残酷地烧死在罗马的鲜花广场上；被誉为“近代科学之父”的意大利科学家伽里略也因捍卫和宣传哥白尼“日心说”被罗马教廷迫害致死。但是，力量的压迫并没能阻挡人类对真理的追求，继续有不少科学家研究和推进“日心说”。德国天文学家开普勒对哥白尼的学说产生了浓厚的兴趣，并以进一步揭示行星的问题为己任。他利用他的老师、丹麦天文学家第谷观测到的丰富的火星资料，力求弄清火星的轨道和运行规律。经过多年深入细致的研究，他终于发现了描述行星及行星的卫星运行规律的开普勒三定律，这才使太阳系的空间形态基本上被澄清。
　　
　　万有引力的发现过程也是漫长的：从古代就出现了对此问题的思辨，直到17世纪以后，对引力的研究才取得长足的进展。牛顿从开始研究万有引力，到最后成功，克服了重重困难，严肃认真，一丝不苟地思考、计算了21年，最终发表了万有引力定律，并成功地推导、证明出了行星的运动轨迹是椭圆。万有引力定律建立后，并未得到所有科学家的认可，l8世纪又经历了几次重大的考验后，才真正树立了其权威地位。由于引力常量的障碍，在万有引力定律发现后的100多年里，还不能用它进行定量计算。1789年，英国化学家、物理学家卡文迪什通过扭秤装置，证实了万有引力定律，并测出了引力常量G，使万有引力定律得以定量应用。至此，天体运行的理论才比较完整。
　　
　　可见，一个科学发现或理论的建立往往不是一蹴而成的，而是有它漫长而曲折的认识过程，其间科学家要经历曲折的求索、艰辛的拼搏，无数的磨难和牺牲。让学生了解物理学史，对其人生观、价值观的形成大有裨益，可促使学生把求知、揭示真理和造福人类当作人生的目标，激起他们强烈的探索力量和智慧。在人生中遇到挫折时，科学家那些可歌可泣的壮举，可激励学生不退缩，不气馁，热爱科学，乐于奉献，树立为科学的继续进步而努力奋斗的精神。
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