荀子

牛顿运动定律思政教学浅析

发布时间:2022/5/12 13:17:35   点击数:
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1、牛顿第一运动定律

牛顿第一定律体现了“世界是物质的物质是运动的,而且运动的规律是可以认识的”唯物主义哲学思想。定律中明确不受外力时物体的状态有两个,即静止或匀速直线运动。蕴含了相对性原理这种认知思想和马克思辩证唯物主义提出的“物质是运动的,运动与物质分不开,以及静止是相对的,运动是永恒的”观点是相一致的。

定律首先从质点概念展开,质点是个理想模型,把物体当作质点处理充分体现了马克思主义基本原理中矛盾的主要方面和次要方面的哲学思想。事物的矛盾有两个方面,即矛盾的主要方面和次要方面。前者处于支配地位,起主导作用后者处于从属地位。自然界运动的物体有些变化因素是微小和次要的,不影响物体整体的运动趋势和规律,可以被忽略和简化。如讨论地球绕着太阳公转时地球和太阳之间的距离远大于地球半径可以忽略地球形状、大小、自转运动等其他因素,把地球单纯看作个质点来处理。质点概念的提出大大简化了对物体运动的研究,为建立牛顿运动定律提供了基础。以此为例启发学生在物理学中许多模型都运用了抓住事物矛盾(问题)的主要方面,忽略次要方面的思想,并有助于学生对后期学习中刚体、理想气体、弹簧振子和点电荷等些重要概念的理解。

另一方面,当研究地球自转时,质点的模型不再适应,而应该考虑由质点系组成的刚体这理想模型,此时地球的公转反而因为其对地球的自转影响不大而可以忽略。同一个物体,在不同情况下处理方式却截然不同,说明主要矛盾和次要矛盾的地位在一定条件下可以相互转化。上述例子中当研究地球绕太阳公转时,地球和太阳之间的距离就是主要矛盾,地球的形状、大小、自转等因素是次要矛盾。而当研究地球自转现象时,公转问题由主要矛盾转化为次要矛盾,相反地球的形状和大小上升为主要矛盾。由此启发学生在分析和处理问题时既要看到主要矛盾、矛盾的主要方面坚持重点论,善于抓住重点,又要看到次要矛盾和矛盾的次要方面。坚持两点论学会全面地看问题,做到两点论和重点论的统一。当条件或状态发生变化时次要因素和主要因素会发生变化,任何物理定律都有一定的适用条件,学习物理时不能死记硬背,而应该灵活掌握。

2、牛顿第二运动定律

牛顿第二运动定律可用动量定理来表述,其积分式为

动量定理蕴含着马克思唯物辩证法中质、量互变思想,量变引起质变,质变又引起新的量变。如果合外力作用的时间趋于一个无限小量,那么质点的动量增量也是一个无穷小量,量变很小,不足以引起的物体运动状态发生质的变化。外力经过长时间累积后,会导致质点的运动状态改变,引起质变。在事物发展过程中量变和质变是相互依存和相互渗透的。这里,哲学质量互变思想和动量定理有机结合起来了,物理学和哲学互为佐证,哲学可以促进对自然科学的理解和学习。

通过动量定理进一步启发学生:学习也符合从量变到质变的过程,需要不断积累。式①中的可引申为学习能力,为学习时间,是学习的效果。式①可以改写为

告诉学生学习如动量定理那样,需要时间上的累积效应才能有所成就。而且这个累积效应和平时的付出和学习时间有直接关系,资质普通的学生通过勤学苦读可以达到甚至超过天资聪慧的学生。《荀子·劝学篇》中“不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海”也已印证了该定理。这样既帮助学生掌握了动量定理,又指出学习中由迷转悟,有量变积累的过程,说服学生不能有临时抱佛脚的思想,培养学生勤奋刻苦的精神,还可借此阐述物理概念和规律只是事物发展过程中不同阶段的反映,当某个物理量积累超过一定临界值其状态也会发生质的变化,原来的物理定律就不再适用需要新的定律来解释。

牛顿第二定律只适用于低速的物体,当运动速度接近光速时,牛顿第二定律不再适用,需要用爱因斯坦的相对论来描述,为将来其他物理知识的学习做好铺垫。

3、牛顿第三运动定律

作用力和反作用力总是成对出现,且不可分离,体现了矛盾的两个方面互相依存的规律。作用力与反作用力在一条直线上,方向相反,体现了矛盾的两个方面对立的一面。《矛盾论》中论述了矛盾普遍性原理,指出每一事物的发展过程中存在着自始至终的矛盾运动。牛顿第三定律中两个物体之间相互作用力总是同时存在、同步变化和同时消失,蕴含了矛盾的普遍性原理。

牛顿运动三定律互相独立,但内在逻辑自洽,同属于经典力学的知识系统。第一定律给出了力的概念和属性,明确说明力是改变物体运动状态的原因。第二定律依据第一定律作为指导,给出了力和运动状态之间具体的变化关系。第三定律则在第一和第二定律基础上归纳了力是两个物体之间的相互作用。牛顿三定律体现了事物和物理规律的联系具有普遍性,各个部分、要素是相互联系的马克思主义哲学原理,从而进一步启发学生用普遍联系的观点分析物理问题,为后期学习如电磁学中“电”和“磁”是普遍联系的物理图像以及学习麦克斯韦方程组等打下良好的认知基础。

4、结束语

哲学是从自然科学中提炼升华出来的,又对自然科学有指导意义。本文从牛顿运动三定律出发,充分挖掘和凝练了牛顿运动定律中蕴含的马克思主义哲学原理和思政元素,详细讨论了两者之间的紧密关系,探索了物理理论教学有机融人马克思主义哲学的课程思政模式。通过遴选物理教学中的思政元素,促进学生深刻认识物理图像和物理规律,有助于培养学生的哲学思维能力和科学素养。

文章来自张孟,卢杨、李燕。牛顿运动定律思政教学浅析.物理教学2021(8).

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