陳長(zhǎng)宏系甘肅省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題研究成果，課題批準(zhǔn)號(hào)：[2014]0445

(酒泉市第一中學(xué)　甘肅 酒泉　735000)

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例析物理課堂教學(xué)與哲學(xué)思想的滲透整合*——以“萬(wàn)有引力與航天”一章為例

陳長(zhǎng)宏**系甘肅省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題研究成果，課題批準(zhǔn)號(hào)：GS[2014]GHB0445

(酒泉市第一中學(xué)甘肅 酒泉735000)

摘 要：在“萬(wàn)有引力與航天”課堂教學(xué)中滲透哲學(xué)思想，幫助學(xué)生逐步樹立正確的世界觀，掌握科學(xué)的方法論．促進(jìn)學(xué)科間的滲透整合，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展．

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)哲學(xué)思想滲透整合萬(wàn)有引力

物理學(xué)作為一門自然科學(xué)，是學(xué)習(xí)哲學(xué)的資源；同時(shí)，哲學(xué)又是學(xué)習(xí)物理的工具．物理教學(xué)中滲透哲學(xué)思想，引導(dǎo)學(xué)生理解物理中的哲學(xué)思想，不僅有助于提高學(xué)生分析物理問(wèn)題的能力，而且有助于提高解決物理問(wèn)題的能力．

下面以“萬(wàn)有引力與航天”的教學(xué)為例，分析物理與哲學(xué)教學(xué)滲透整合的一些做法．

1人們對(duì)真理的認(rèn)識(shí)是一個(gè)曲折漫長(zhǎng)過(guò)程

人類對(duì)世界的認(rèn)識(shí)是一個(gè)實(shí)踐—認(rèn)識(shí)—再實(shí)踐—再認(rèn)識(shí)循環(huán)辯證發(fā)展的過(guò)程，是螺旋式曲線上升的過(guò)程．認(rèn)識(shí)在此過(guò)程中被不斷修正、豐富、最后逐漸逼近真理．

“地心說(shuō)”統(tǒng)治西方對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)長(zhǎng)達(dá)1 000多年，直到16世紀(jì)，“日心說(shuō)”推翻了長(zhǎng)期以來(lái)居于宗教統(tǒng)治地位的“地心說(shuō)”，實(shí)現(xiàn)了天文學(xué)的根本變革．第谷的實(shí)際觀測(cè)為哥白尼的“日心說(shuō)”提供了關(guān)鍵性的支持．開普勒從“行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)” 開始思考問(wèn)題，到對(duì)火星的軌道“70余次嘗試所得結(jié)果與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)至少有8′的角度偏差”．由此對(duì)“人們長(zhǎng)期以來(lái)視為真理的天體運(yùn)動(dòng)遵循完美的勻速圓周運(yùn)動(dòng)”產(chǎn)生了懷疑，提出了著名的開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律．

由人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)這一過(guò)程可以看出，認(rèn)識(shí)真理的過(guò)程并不是一帆風(fēng)順的．對(duì)事物的認(rèn)識(shí)常需經(jīng)歷一個(gè)不斷修正和完善的過(guò)程，是一個(gè)曲折漫長(zhǎng)的過(guò)程．真理永遠(yuǎn)不會(huì)停止前進(jìn)的步伐，真理在發(fā)展中不斷的否定自我、超越自我．真理的追尋者應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)、開拓創(chuàng)新，用發(fā)展的眼光在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)真理．

2運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的固有屬性

自然界的一切事物都處在永不停息的運(yùn)動(dòng)和變化之中，不存在脫離運(yùn)動(dòng)的物體．

“地心說(shuō)”最初的觀點(diǎn)是地球是宇宙的中心、是靜止不動(dòng)的，之后“日心說(shuō)”則認(rèn)為太陽(yáng)是宇宙的中心、是靜止不動(dòng)的．開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律指出太陽(yáng)也并非宇宙中心，行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)并遵循開普勒定律．

天體都是運(yùn)動(dòng)的并且遵循一定的規(guī)律，規(guī)律是客觀的、普遍的．并且人們可以認(rèn)識(shí)規(guī)律、把握規(guī)律、研究規(guī)律、利用規(guī)律．比如利用開普勒第三定律，計(jì)算哈雷彗星下一次出現(xiàn)在地球附近的具體時(shí)間．

世界上的一切物體都處在運(yùn)動(dòng)變化之中，并且有規(guī)律可循．故而運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的固有屬性．

3世界是普遍聯(lián)系的

唯物辯證法認(rèn)為世界上的一切事物都與周圍事物存在著各種聯(lián)系．聯(lián)系具有客觀性、普遍性的特點(diǎn)．

萬(wàn)有引力定律指出：自然界中的任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間距離的二次方成反比．即

可見(jiàn)，聯(lián)系是普遍的，宇宙中的一切物體，大到天體之間、小到原子與分子之間都存在著萬(wàn)有引力，萬(wàn)有引力的發(fā)現(xiàn)有力地證實(shí)了事物之間都存在著普遍聯(lián)系，世界是一個(gè)普遍聯(lián)系的有機(jī)整體，沒(méi)有任何一個(gè)事物是孤立存在的．

4實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)踐不僅是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)，而且是唯一的標(biāo)準(zhǔn)．萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)揭示了萬(wàn)物間的普遍聯(lián)系，萬(wàn)有引力定律從最初牛頓的猜想到真理也經(jīng)歷了實(shí)踐的檢驗(yàn)．

“月-地檢驗(yàn)”的目的是為了驗(yàn)證地面上的物體所受地球的引力與地球吸引月球、太陽(yáng)吸引行星的力是同一性質(zhì)的力．已知月球的環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的周期T=2.36×106s，月地距離r=3.84×108m，從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度可計(jì)算月球的向心加速度

物體放在月球軌道上，其向心加速度為an2，an2和地面上的重力加速度g的關(guān)系應(yīng)為

進(jìn)而從動(dòng)力學(xué)角度也可以計(jì)算出

結(jié)果表明地面上物體所受地球的引力與地球吸引月球、太陽(yáng)吸引行星的力遵從相同的規(guī)律，即萬(wàn)有引力定律．此外，“筆尖下”發(fā)現(xiàn)行星——海王星，也有力地證實(shí)牛頓力學(xué)和萬(wàn)有引力定律的成功．

5影響事物的主要因素和次要因素

影響事物的因素可分為主要因素和次要因素．主要因素在引起結(jié)果發(fā)生的諸因素中起主導(dǎo)和決定作用．次要因素在引起結(jié)果發(fā)生的諸因素中起非主導(dǎo)和非決定作用．物理學(xué)中許多問(wèn)題的處理就是突出了影響問(wèn)題的主要因素而忽略了次要因素．

由開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可以得出：“行星在近日點(diǎn)的速率大于遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率”．但行星軌道的半長(zhǎng)軸和半短軸之差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其半長(zhǎng)軸和半短軸，屬于次要因素，在實(shí)際處理天體運(yùn)動(dòng)時(shí)，忽略這個(gè)次要因素，將其軌道近似看成是圓，那么天體的運(yùn)動(dòng)則看成是“完美的勻速圓周運(yùn)動(dòng)”．

地球表面的物體所受重力是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力，而萬(wàn)有引力的另一個(gè)分力提供了地球表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力，經(jīng)計(jì)算得赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度an≈0.034 m/s2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于赤道上的重力加速度，屬于次要因素，故而提供物體向心力的這個(gè)分力可以忽略，認(rèn)為在地球表面，物體受到的重力就等于萬(wàn)有引力．

近地衛(wèi)星在地球表面繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．衛(wèi)星離地的高度h遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地球半徑R，屬于次要因素，故而可近似認(rèn)為近地衛(wèi)星的軌道半徑r等于地球的半徑R．第一宇宙速度的推導(dǎo)也用到該近似關(guān)系，在地球表面平拋一物體，當(dāng)萬(wàn)有引力恰好可以提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí)，即

可得

突出影響事物的主要因素而忽略次要因素的方法在物理學(xué)中稱為理想化方法，而這種從實(shí)際物理問(wèn)題中抽象出來(lái)的被理想化了的研究對(duì)象稱為理想模型．采用理想化方法抽象出理想模型的例子在物理學(xué)中不勝枚舉．

6量變和質(zhì)變的關(guān)系

量變和質(zhì)變是事物發(fā)展過(guò)程中兩種不同的狀態(tài)．事物的發(fā)展總是從量變開始的，量變是質(zhì)變的必要準(zhǔn)備，質(zhì)變是量變的必然結(jié)果．

在地球上發(fā)射人造天體，當(dāng)其離開地球的發(fā)射速度小于第一宇宙速度v1時(shí)最終會(huì)落回地面；當(dāng)發(fā)射速度達(dá)到v1時(shí)脫離地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)成為近地衛(wèi)星；當(dāng)發(fā)射速度大于v1而小于第二宇宙速度v2時(shí)，人造天體將繞地球做橢圓形軌運(yùn)動(dòng)，并且發(fā)射速度越大，橢圓形軌道越扁；當(dāng)發(fā)射速度大于v2時(shí)，人造天體將脫離地球成為太陽(yáng)的人造行星；當(dāng)發(fā)射速度超過(guò)第三宇宙速度v3時(shí)，人造天體就擺脫太陽(yáng)的束縛，脫離太陽(yáng)系運(yùn)動(dòng)到太陽(yáng)系之外的宇宙空間．

量變引起質(zhì)變，發(fā)射速度的改變引起人造天體最終軌道位置的改變．任何事物量變的積累都會(huì)引起質(zhì)變，量變的積累會(huì)引起質(zhì)變的飛躍．

7真理是相對(duì)的

真理都是有條件的．任何真理都有自己適用的條件和范圍，如果超出了這個(gè)條件和范圍，只要再多走一小步，真理就會(huì)變成謬誤．物理理論也不是絕對(duì)的真理，有其適用的條件和范圍．

受時(shí)代的局限，牛頓創(chuàng)立的經(jīng)典力學(xué)的基本概念和基本原理存在著固有的局限性，主要表現(xiàn)在：經(jīng)典力學(xué)定律只適用于宏觀低速世界，對(duì)于可與光速相比的高速情況和微觀世界的適用問(wèn)題，當(dāng)時(shí)沒(méi)有涉及也不可能涉及．

萬(wàn)有引力理論無(wú)法解釋水星進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象，這表明萬(wàn)有引力理論本身遇到了不可克服的困難．只有新的引力理論出現(xiàn)，才可能消除理論和實(shí)踐觀測(cè)間的矛盾．

真理的探求是一個(gè)過(guò)程，要堅(jiān)持真理，但要看清真理成立的條件，任何客觀真理都是絕對(duì)性和相對(duì)性的統(tǒng)一．任何真理性的認(rèn)識(shí)都是從相對(duì)真理向絕對(duì)真理轉(zhuǎn)化過(guò)程中的一個(gè)環(huán)節(jié)．

8結(jié)語(yǔ)

物理教材中蘊(yùn)含著豐富的哲學(xué)思想，可以說(shuō)，物理是學(xué)習(xí)哲學(xué)的資源，哲學(xué)是學(xué)習(xí)物理的工具．用哲學(xué)學(xué)物理，引導(dǎo)學(xué)生形成辯證唯物主義的世界觀、方法論．物理與哲學(xué)教學(xué)的滲透整合，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣；有助于提高學(xué)生分析物理問(wèn)題的能力；有助于拓寬學(xué)生解決物理問(wèn)題的途徑．物理與哲學(xué)教學(xué)的滲透整合，落實(shí)了教學(xué)的三維目標(biāo)；提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；奠定了學(xué)生終身發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)．

(收稿日期：2015-06-04)