"运动学"主题的认识路径例析

1 引言:"运动学"主题蕴含丰富的物理学认识路径 物理学不仅包括物理概念、规律和原理等知识,还蕴含了物理学家认识客观世界的一般化思路,即物理学认识路径.所谓物理学认识路径,是指面对物理现象或者问题情境时,从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识过程中所使用的结构化、系统化思维模式或者程序[1].主要包...     

直觉——一种特别的物理学思维

在物理学探究历史发展过程的大多数时期,物理学家只拥有有关自然现象的有限经验,没有对应的物理概念,也不知道该使用什么样的数学工具,往往没有办法按照严密的逻辑或数学方法来完成从0到1的跨越。此时,一种特别的思维方式发挥了重要的作用,这就是“直觉”。直觉会有错误和失败,这种“大胆假设”之后“小心求证”的研究模式,时至今日依然是物理学前沿探索中可靠、可用且常用的方法之一。     

动量、动能与牛顿的力——动力学的基础概念与图像

在人类探索自然的过程中,无论是将其归因于“造物主的完美”,还是基于“实用主义的必须”,有一条基本的信念始终贯穿其中,那就是宇宙中一定存在某些永恒不变的东西,它或许是组成世界的元素,又或许是物体上承载的某种性质,亦或是支配事物运行变化的法则。     

用“量”描述“质”——物理量的定义和测量

物理学注重“用量来描述质”。对每一个我们关心的问题,物理学家首先要做的就是把关心的性质或行为用一组数量(magnitude)表示出来。对物理量本身的理解,正是让所学的物理更像欧内斯特·卢瑟福所说的“物理”而不是“集邮”的关键。文章尝试对物理量本身的思想基础、定义和测量等进行探讨,希望唤起读者对这一问题的重视,从而对物理有更深入的理解与思考。     

创新与普及两翼齐飞，科普与科教同频共振

物理学作为自然科学的基础学科,为其他学科提供思想、范式和方法,并为工程技术领域提供相关的知识、理论和方法。重视物理思想和物理方法在物理教育和物理科普中的重要作用,是实现物理教育与物理科普齐飞共舞的重要抓手,也是促进物理学发展的重要途径。     

现象的关联与背后的原因——从开普勒到牛顿

《物理思想进课堂》专栏在2021年度通过12篇文章从原则和目的、层次和结构、范式和方法等较为底层和抽象的方面对物理学的轮廓进行了勾勒。2022年,专栏将尝试把这些较为抽象的理念融入力、热、声、光、电、磁等基础物理教育的内容中,形成较为具体的专题和实例,以期和一线基础物理教师有更多的探讨。     

图像和模型——物理学的工具和对象

物理学要描述客观世界,首先就要建立一个相应的模型。这个模型可以“正确”或者“不正确”,或者说“好”与“不好”,但是如果没有模型,一切便无从谈起。物理图像和物理模型是物理学重要的工具和对象,正确认识物理模型,能合理地构建和选择合适的物理模型,是学习和研究物理的关键。     

从“学会已知”到“探索未知”——物理思想进课堂专栏年度回顾与展望

时光荏苒,转眼间“物理思想进课堂”专栏已在学界前辈的关心和同道朋友的支持下走过了一年的时光。在这一年里,由来自科研机构、高等院校的科学家和高校教师,与来自教科院和教学一线的优秀教研员和中学物理教师共同组成的课题组一起交流、研讨、碰撞,一方面对物理学的目的和结构、范式和方法、工具和对象等基本问题加深了认识和理解,同时也对基础物理的层次和结构、基本概念和概念之间的关联等进行了较为系统的梳理,还从教学的角度进行了思考和讨论。     

立足物理思想方法 解决各类实际问题

<正>“物理思想进课堂”专栏已开设两年,来自高校、科研院所、中学、科技馆等不同工作岗位的物理工作者通过二十余篇文章对物理学的目的、原则、范式、结构、方法等问题,以及它们在力、热、声、光、电磁等学科分支中的运用进行了许多讨论。这些讨论虽然聚焦于物理问题,但物理思想本身的作用域并不仅限于物理学本身。     

“看似纷繁，内藏关联”的物理概念

从第谷到开普勒,从伽利略到牛顿,从富兰克林到麦克斯韦,物理学的建立过程确实是从对一个个自然现象的探索开始的,就好像玩游戏时,从不同的点渐次揭开地图上的迷雾。经历了二百多年的发展,随着大量自然现象背后的物理规律被揭示,迷雾逐渐散去,这些自然现象和物理规律之间的关联也清晰地呈现出体系,这就是我们从中学到大学阶段普通物理主要接触的经典物理体系。