第二篇：中学物理学史

一、亚里士多德对物理学的贡献主要有哪些方面？他提出的“形式逻辑三段论”是怎样的？试举例说明。

答：亚里士多德对物理学的贡献主要表现在以下几个方面：（1）亚里士多德在物理学方面最重要的贡献是创造了这门学科的名称。 “物理”一词的现代拉丁文“Physica”，有《物理学》这一著作。当然他的物理学与现在的物理不一样了，前者更广吧。（2）亚里斯多德认为较重物体的下坠速度会比较轻物体的快，这个错误观点要到十六世纪，意大利科学家伽利略从比萨塔上掷下两个不同重量圆球的实验中才被推翻。（3）他认为白色是一种再纯不过的光，而平常我们所见到的各种颜色是因为某种原因而发生变化的光，是不纯净的，这种结论直到17世纪大家对这一种结论坚信不移，为了验证之一观点，牛顿把一个三棱镜放在阳光下，阳光透过三棱镜后形成了红，橙，黄，绿，蓝，靛，紫七种颜色组成的光带照射在光屏上，牛顿得到了跟人们原先一直认为正确的观点完全相反的结论：白光是由这七种颜色的光组成的，这七种光才是纯净的。（4）亚里士多德提出的假设是“凡是运动的物体，一定有推动者在推着它运动——是建立在日常经验上。若你看到一个东西在移动，你就会寻找一个推动它的东西(像是我们的手、身体)。当没什么东西推它时，它就会停止移动，是一个推着一个，不能无限制地追溯上去，“必然存在第一推动者”，中古世纪的基督教说“第一推动者” 就是指上帝，并将亚里斯多德的学说，与基督教教义结合。这样的结合让亚里斯多德的学说成为权威学说，一直到了牛顿手里，才建立正确的力学学说。虽然他的很多理论被后人证明是错误的，但在当时确实也推动了物理学的发展。 三段论是传统逻辑中的一类主要推理。又称直言三段论。形式逻辑 间接推理的基本形式之一，由大前提和小前提推出结论。如?凡金属都能导电?（大前提），?铜是金属?（小前提），?所以铜能导电?（结论）。这称为三段论法或三段论式。三段论属于一种演绎逻辑，是不同于归纳逻辑的，具有较强的说服力。三段论是由两个含有一个共同项的性质判断作前提得出一个新的性质判断为结论的演绎推理。例如：

三段论图示

知识分子（M）都是应该受到尊重的，人民教师都是知识分子，所以，人民教师（s）都是 应该受到尊重的（p）。其中，结论中的主项叫做小项，用“S”表示，如上例中的“人民教师”；结论中的谓项叫做大项，用“P”表示，如上例中的“应该受到尊重”；两个前提中共有的项叫做中项，用“M”表示，如上例中的“知识分子”。 在三段论中，含有大项的前提叫大前提，如上例中的“知识分子都是应该受到尊重的”；含有小项的前提叫小前提，如上例中的“人民教师是知识分子”。 三段论推理是根据两个前提所表明的中项M与大项P和小项S之间的关系，通过中项M的媒介作用，从而推导出确定小项S与大项P之间关系的结论。

二、伽利略在得到自由落体运动和惯性概念的过程中运用了怎样的思路和物理学方法？从伽利略的科学成就中你能够对近代物理学家的思想工作方法做一些概括和分析吗？

答：（1）在科学推理方面，亚里士多德认为中的物体下落快，而伽利略却通过一个逻辑推理推翻了这个结论。（重的物体绑上一个轻的物体从质量上来看质量增大速度应该增大，但从轻的物体速度小应把速度大的物体拉慢来看速度应该减小）。（2）理想化推理方面，再讲物体从斜面上无摩擦滑下时合理推理出斜面倾角越小，物体通过的路程越远，进而理想化为若斜面倾角为零，在不考虑摩擦时物体会一直运动下去等。

伽利略对运动的研究，创造了一套对近代科学的发展很有效、很具体的程序。这个程序由下列环节构成：对现象的一般观察一提出假设一运用数学和逻辑的手段得出推论一通过物理的或思想的实验对推论进行检验一对假设进行修正和推广等。例如在自由落体运动的研究中，开始，他提出速度增量正比于通过距离的假设，经过简单的推理就否定了这一假设。然后又提出速度增量正比于时间间隔的假设，因为无法用实验直接检验这一假设，因此他由这一假设推导出距离与时

间的关系，再用实验来验证这个关系，最后把由斜面实验证实了的这一结论推广到自由下落的情形。伽利略实质上使用了把实验和理论和谐地结合起来的方法，从而有力地推进了人类科学认识活动的发展。

三、牛顿在实验方法论方面有哪些地方超越了伽利略和培根？他的经典力学理论为人们揭示了怎样的自然图景？你如何评价这样的自然图景？

答：牛顿再把观察和实验为一体，在具体科学实验中，牛顿自己严格采用实验，实践的方法，在此方面超越了伽利略和培根。

牛顿经典力学理论，揭示了客观物体质心点或无形状态大小物质点相对惯性参照坐标的运动规律，牛顿经典力学理论不适用研究客观物质（体）相对非惯性参照坐标的运动规律。牛顿经典力学中的动量守恒和能量守恒公式在研究客观物质（体）相对理想旋转非惯性参照坐标或平移加速且旋转的非惯性参照坐标的运动规律时并不能适用。

牛顿的经典力学揭示的自然图景，给后人们留下了广阔的空间和科学的方法论，为现代物理学的发展奠定了一定的基础。

四、与伽利略牛顿的实验方法论相比，爱因斯坦的概念方法论在哪些方面继承了牛顿的思想？在哪些方面对牛顿的理论是重大超越？在他提出相对论并由此创立科学的概念方法论的历程中，你能够得到哪些深刻是启示？

答：爱因斯坦在德国最有声望的杂志《物理学年鉴》上发表了震撼整个科学界、改变人们思维方式方法的3篇论文。第一篇是关于光电效应的论文——他因此而获得19xx年诺贝尔奖；第二篇论文提出分子运动的数学理论，给分子存在提供了补充证明；第三篇论文就是最为有名的“相对论”，其标题是《论动体的电动力学》。在这篇论文中，爱因斯坦利用了电磁研究方面所发现的那些概念来修订牛顿力学，使其与宏观的和微观的高速条件相适应。因此爱因斯坦的相对论可视为是牛顿定律的完善和发展，并且爱因斯坦在前人的基础之上，有选择的继承和否定，在相对论的的建立过程中，伽利略最早阐明过相对性原理的思想，但他没有对时间和空间给出过明确的定义。

牛顿建立力学体系时也讲了相对性思想，但又定义了绝对空间、绝对时间和绝对运动，在这个问题上他是矛盾的。而爱因斯坦继承了牛顿和伽利略的思想，并在此基础上。大大发展了相对性原理，在他看来，根本不存在绝对静止的空间，同样不存在绝对同一的时间，所有时间和空间都是和运动的物体联系在一起的。

他的成功告诉我吗，在科学研究的道路上，要坚持不懈，不断进取，创造新的思维空间。

五、你认为系统科学所体现的现代思维方式对转变教育教学观念和改进物理教学有什么启示？

答：系统科学是系统论、控制论、耗散结构论、协同论语突变论的总称。它是关于研究事物存在的普遍联系形式和运动方式的科学。它研究的是许多事物组成的整体，是万物中存在的相互作用的复杂系统。

对于我所学的专业物理教学的启发，我认为是考虑问题的全面性。即教师应该引导学生从整体去思考问题，研究问题 ，既注重整体中的相互联系，又区别个体的独特之处。比如，实验设计课的教学中，引导学生既要从问题本身出发，能解决问题，也要考虑到它的实用价值、复杂度 、人机交互性、可被普遍利用性等问题，培养学生全面思考问题的能力，综合分析的能力。老师也应该引导同学们形成善于思考，勤动手的能力。

六、你认为复杂性思维对转变教育教学观念和改进物理教学有什么启示？

答：我们知道经典科学的思维方式的三根支柱"有序"、"分割"和"绝对理性的逻辑"已经被动摇,科学的发展迫使我们走向复杂性思维方式.复杂性思维方式的组成犹如一座多层的建筑,它的基础与系统论、控制论、信息论的原理有关,中层是自组织的思想,顶层是复杂性思维的基本规则.复杂性思维方式既超越又整合简化思维方式，复杂性科学在研究方法论上的突破和创新，现在尤其是国外已经在这方面有很多研究和论文。它力图打破从牛顿力学以来一直统治和主宰世界的线性理论，抛弃还原论适用于所用学科的梦想。它要创立新的理论框架体系或范式，应用新的思维模式来理解自然界带给我们的问题。 他告诉我们，我们的教学我们一定要转变老师以

教为主的教学观念，要全面培养学生的创新理念，启发学生不断创新，不拘泥于书本上的知识，大胆探索，勇于进取。