第10卷第1期中专物理教学Vo1.10No.1
213O2年3月CH1NGINTHESECONDARYSPECIALIZEDSCHOOLMar.2002
“万有引力定律”【l】嘲物理思想方法
徐娟
(江西省宜春师范336000)
物理思想是指自始白终贯穿整个物理学
的基本观点及处理和解决问题的思想方法.
天体运动论的发展及万有引力定律的建立过
程中,几乎囊括了物理学的思想和研究方法,
本文主要淡以下几种:
l观察法
观察一般是在自然条件下对自然现象的
观察,是物理学研究问题的基本方法之一.
我国在3000多年前的殷代,就根据对天
体运动的观察和测量,制定了相当严密的历
法.公元前4—3世纪,古希腊人通过对人体
运动的仔细观察,形成了关于行星运动的两
种观点:一种是以欧多克斯为代表的地心说
(公元2世纪托勒玫发展了此理论),另一种
是以阿利斯塔克为代表的日心说(当时没被
包括分析推理,逻辑判断,归纳概括等在内
的抽象方法的教育;在推理实验现象和结果
的过程中进行假说方法的教育;结合定量实
验还能进行数学方法的教育.(2)重视物理
学史的教学.人类探求物理知识,取得成果
的过程本身存在着科学方法.物理学史记载
着科学家在进行科学研究活动中成功的经验
和失败的教训,通过这些史实的介绍和案例
的剖析,能给学生以启迪,促进学生对科学
方法的掌握.(3)多采用”发现法”教学模
式.美国教育心理学家罗杰姆-s-布鲁纳认
为:”科学家的工作是发现,学生的学习也
是一种发现,都是创造性的智力活动,性质
是一样,只是程度的深浅不同面已.”如果
教学的认识过程更接近科学认识过程,就能
使学生感受科学探究过程,得到科学研究的
启蒙,达到使学生掌握科学研究方法的目的.
人接受).中世纪随着航海事业的发展,为
了精确测定船的坐标位置,人们通过大量的
观察,提出了一系列托勒玫体系无法解释的
问题.在这个时代,波兰天文学家哥白尼利
用自制的仪器,4o年如一日的观察和计算.
积累了精确的观察资料,完成了科学巨着
《天体运动论》.随后,丹麦天文学家第谷连
续2O年对行星的位置进行观测并记录了大量
的数据,为开普勒的研究提供了可靠资料.
牛顿把哥白尼的观点,开普勒的定律,
伽利略和他自己关于运动学和动力学的研究
成果融汇一体,发现了万有引力定律.可见,
万有引力定律的发现离不开前人大量的天文
观测资料.
2物理模型
3科学精神的教育
科学精神包括科学的世界观,严谨求实
的科学态度及求异变通的创新意识.科学世
界观的核心是辩证唯物主义观点.通过物理
教学,逐步使学生树立辩证唯物主义世界观.
使学生认识到”科学技术是第一生产力”.
同时也应使学生树立”可持续发展”思想.
在物理教学中,向学生讲述并评价诸如
伽利略挑战先哲亚里士多德观念等科学史实
例,对学生科学态度和科学作风,以及科学
世界观的形成,能产生潜移默化的影响.
当今提高国民素质已成为世界各国教育
改革的趋势,普及科学教育,提高国民科技
素质是教育改革的重要方面.作为儿童未来
的启蒙教师——中师生,肩负着提高少年儿
童科技素质的历史使命,因此,加强中师生
科技素质具有重要而深远的意义,
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第l0卷中专物理教学
建立物理模型来研究问题,是物理研究
中常用的理想化方法.
人类对宇宙的认识过程中,开始托勒玫
建立了天动模型,认为地球是宇宙的中心.
静止不动,而太阳,月球,众星都围绕地球
运动.后来哥白尼建立了地动模型,认为地
万有引力常量球和其他行星一样,都围绕着太阳运动.错
误的天动模型被新的地动模型所代替.最后
开普勒建立了太阳系模型,认为行星运动的
轨道不是圆而是椭圆.新的太阳系模型代替
了不完善的地动模型.物理学的发展过程.
可以说是一个不断建立物理模型和用新的物
理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程.
在天体运行的有关定量计算中,理想化
方法还表现在:
(1)卫星绕行星的运转是理想化的匀速圆周
运动.向心力由万有引力提供.
(2)天体是理想化的质点模型.
(3)物体在星体表面所受重力可以认为等于
它们间的万有引力.
3假说法
假说法是根据已知的事实和原理,对未
知的自然现象及其规律所作的某种假定性的
论述.它是科学真理发展过程中的～个形式,
是进行科学研究的一种方法,是建立和发展
理论的桥梁.
古希腊的哲学家们认为圆是最完善的图
形,提出了行星的运动是做圆周运动的假说
托勒玫根据日月星辰每天东升西落的直观材
料,提出了关于天体绕地球运行的地心假说.
在进一步天文观测与地心说发生了矛盾后,
哥白尼提出了所有绕太阳作圆周运动的日心
假说.开普勒对行星运动的长期观测资料进
行分析,发现了行星运动的三定律,从而修
正了哥白尼的假说.牛顿”站在巨人的肩
上”进行合理的想象和推理,提出了万有引
力定律的假说.
物理学的理论体系就是在观察实验的基
础上.沿着假说——理论一新的假说——
?
14.
新的理论……的途径建立和发展起来的.如
果新的事实与原假说产生了矛盾,就需要对
假说进行修正,补充或推翻,重新建立～种
新的假说,逐步发展完善,向真理逼近.
4数学推理
数学推理是根据已有的观测资料用数学
方法进行分析,归纳,推理,计算和求证,
最后寻出物理规律.物理学的许多定理,
定律都是通过数学推理得出来的.
哥白尼经过40多年的辛勤研究,作了许
多复杂的计算,才提出了新的学说——太阳
中心说.开普勒对第谷连续2o年观测火星的
资料进行了仔细的整理,分析,经过4年多
的刻苦推算,先后否定了l9种设想,最后终
于发现了行星运动三定律.牛顿用开普勒定
律推求得出太阳对行星的引力跟太阳和星球
之间的距离的二次方成反比;用着名的”月
——
地”检验,推算证明出地面上的重力与
地球吸引月球,太阳吸引行星的力是同～性
质的力,遵守同样的规律;然后推广到自然
界中任意两个物体之间都存在着引力;最后
发现了万有引力定律.数学推理是进行科学
研究的基本方法.是科学规律发现过程中不
可缺少的一个环节.
5实践验证
假说是否正确就需要实践的检验,实践
证明正确的才能上升为理谂
牛顿虽然发现了万有引力定律,却没能
给出准确的引力常量.起初定律只是一种假
说.100年以后卡文迪许在实验室中用扭秤
测定了引力常量,证明了万有引力的存在.
接着,亚当斯和勒维列又根据天王星的观测
资料,利用万有引力定律预言了海王星的存
在.1864年德国的加勒到了海王星,用同
样的方法在1930年人们又发现了冥王星,进
一
步验证了万有引力假说的正确性.
人类运用”理论指导实践,实践检验理论”
的研究方法,利用万有引力定律来计算天体的质
量,发射人造地球卫星,探索宇宙的奥穗
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