利用物理学史提高学生核心素养

荣军涛

【摘 要】物理学史体现了物理学家对世界认识、探索的过程，把物理学家的方法和思維重现，利用物理学史可以帮助学生更好地认识世界，了解世界，利用物理学史可以明辨物理观念，学习物理学史可以提高科学思维，学习物理学史可以提高科学探究的能力，学习物理学史可以加强科学态度与责任

【关键词】物理学史;核心素养

一、利用物理学史可以明辨物理观念

在原子结构的认识发展过程中，有许多物理观念和方法，如果我们能够利用物理学史的脉络去理解它，那么这些物理概念就会串联起来，便于记忆和理解。

卢瑟福用α粒子散射实验，得出了原子的核式结构，原子的绝大部分质量和全部的正电荷集中在一个很小的核，叫做原子核，带负电的电子绕核做圆周运动，电子绕核是什么样的圆周运动，用光谱分析发现原子的光谱是离散的，用经典的电磁理论无法解释，玻尔提出了假设，轨道量子化（定态和激发态）和跃迁条件，解释了原子光谱的离散性，放射性现象的发现，表明原子核也有结构，为了解释原子核的稳定性，提出了强相互作用和弱相互作用，接着提出结合能、比结合能，核反应，质量亏损物理观念，这样就可以把核物理松散的物理观念串成一个整体。

二、学习物理学史可以提高科学思维。

伽利略在研究自由落体运动时，面对轻重物体下落的快慢的问题，举了一个事例，一个重石头和一个轻石头，根据亚里士多德的理论，重石头比轻石头下落的快，那么把重石头和轻石头绑在一起下落会怎么样？重石头比轻石头下落快，重石头由于轻石头的牵拉而变慢，轻石头由于重石头的牵拉而变快，那么它的下落应该重石头慢，比轻石头快，如果把轻重石头看成一个整体，那它比重物还重，应该比重石头还重，这就自相矛盾了，这就是科学思维的体现。

牛顿在研究加速度和质量、外力的关系时，在质量不变的情况下，加速度和作用力成正比，在外力不变的情况下，加速度和质量的关系是个曲线，但是不是反比关系，不好说，那么转换下研究对象，研究加速度和质量的倒数关系，发现如果加速度和质量的倒数成正比，也就可以说加速度和质量成反比，这种化曲为直的思想也是科学思维的体现。

库仑在研究电荷之间的相互作用力的时候，由于当时条件的限制，没有办法去测定带电体的电荷量是多少，他把一个金属小球的带电量设为q，然后拿一个相同的不带电的金属小球去和它接触，这样它们的电荷就变成了q/2，q/4，q/8……这样就避免了测量具体电荷量的麻烦，这也是科学思维的体现。

在日常生活中，有很多事例都体现出科学思维，比如成语：自相矛盾，在物理学习过程中我们所用的假设法、微元法等都体现着科学思维。

三、学习物理学史可以提高科学探究的能力

16世纪前，亚里士多德把运动分为自然运动和强迫运动，重物下落时自然运动，天上的星辰围绕地心作圆周运动也是自然运动，既然重物的下落是物体的自然属性，物体越重，趋向自然位置的倾向性也就越大，所以下落的速度也越大，亚里士多德关于重物下落的越快的结论，理所当然受到科学家的实际检验，伽利略对此也进行了研究，他相信自然规律是简洁明了的，猜想落体运动是一种简单的变速运动，它的速度应该是均匀变化的。

如何变化是均匀的，伽利略提出了两种可能，一种是速度变化对时间来说是均匀的，一种是速度变化对位移是均匀的，经推导发现，如果速度变化对位移来说是均匀的，结论十分复杂，于是他用实验实验检验了速度变化对时间是均匀的假设，并最终提出了自由落体是匀加速直线运动。

从自由落体的研究中可以窥视伽利略的研究方法大致如下：

这是科学家的探究，这样的探究对我们日常生活也具有非常重要的指导意义，当我们遇到问题的时候就可以借鉴这样的方法去解决问题。

在热学的学习中，我们用油膜法测分子的油酸大小就可以借鉴这样的方法，首先，观察液体的形状，它不具有固定的形状，具有流动性;接着提出假设，如果油酸能够形成薄薄的一层，它的厚度等于分子的直径，那么面积与厚度的乘积就是油酸的体积，如果能事先测出体积，它与面积的商就是分子的直径;第三，运用数学和逻辑推理解决如何测量油酸的体积和面积;第四，进行实验操作;第五，形成油膜法测定分子直径的方法。

四、学习物理学史可以加强科学态度与责任

物理学的发展推动了人类社会的发展，瓦特的蒸汽机是人类进入了蒸汽时代，经典的电磁理论使人类进入了电气化时代，原子核物理的发展使人类进入了信息化时代。

翻开厚重的物理学史，在灿若星河的物理学史中鲜有中国认得名字，当代学生要把建设更加美好的祖国作为自己的责任，需要为实现祖国的伟大复兴而奋斗。

课题：

本文系2020年度三门峡市“名师工程”专项课题“通过物理学史的教学提升学生核心素养的实践研究 ”成果之一部分。

（作者单位：河南省三门峡市陕州区第二高级中学）