第一篇:2010级量子力学与统计物理(材料物理必修与材料科学选修)本科教学记录表
南京理工大学本科教学记录表
学年学期:2011-2012学年秋学期 上课时间:周1-4(5-6,8-20周)地点:Ⅳ教学楼逸夫楼104
课程号-课序号:16035602-0 课程名称:量子力学与统计物理 学分:3 任课教师:彭东文 第1页
南京理工大学本科教学记录表
学年学期:2011-2012学年秋学期 上课时间:周1-4(5-6,8-20周)地点:Ⅳ教学楼逸夫楼104
课程号-课序号:16035602-0 课程名称:量子力学与统计物理 学分:3 任课教师:彭东文 第2页
南京理工大学本科教学记录表
学年学期:2011-2012学年秋学期 上课时间:周1-4(5-6,8-20周)地点:Ⅳ教学楼逸夫楼104
课程号-课序号:16035602-0 课程名称:量子力学与统计物理 学分:3 任课教师:彭东文 第3页
第二篇:1-《量子力学与统计物理》教学大纲2013版[140603修改]
《量子力学与统计物理》课程教学大纲
课程英文名称:Quantum mechanics and statistical physics 课程代码:E0300340
学 时 数 :64 课程类型:专业基础
适用学科专业:微电子科学与工程,电子科学与技术 先修课程:大学物理、高等数学、工程数学 执 笔 者:高正平
编写日期:2013.11.2审 核 人: 于奇
学 分 数:4
一、课程简介 The brief introduction of Course
本课程是微电子科学与工程和电子科学与技术专业的专业基础课程。
本课程分为量子力学部分和统计物理部分,量子力学部分学习薛定谔方程和算符理论以及重要的基本原理和基本方法,给出对简单问题的求解实例;统计物理部分学习宏观热力学量的微观解释和微观意义,给出物质的宏观量是相应的微观量的统计平均值的意义和求解方法,学习三种分布函数。
This course is a professional foundation course of microelectronics science and engineering and electronic science and technology.The course is divided into two parts, one is quantum mechanics, the other is statistical physics.The first part includes Schrödinger equation, operator theory, some important principles and basic methods as well as some examples of simple problems.The second part includes microscopic explanation and micro sense of macroscopic thermodynamic quantities.The macro amount of material is statistically mean value and methods of appropriate microscopic amount.Three kinds of distribution functions are introduced.二、课程目标 The objective of the course 通过课程的学习,使学生了解微观世界矛盾的特殊性和微观粒子的运动规律,掌握量子力学和统计物理的基本概念、基本理论和一些重要方法,初步具有运用这些方法解决较简单问题的能力,为学生学习专业课提供必要的基础。
The particularity of contradiction in the microscopic world and the movement of the microscopic particles can be learnt in this course.The basic concepts, theories and some important methods of quantum mechanics and statistical physics should be grasped.Students should initially have the ability to use these methods to solve simple problems.The necessary foundation for professional courses is offered in this course.三、课程内容安排和要求
(一)教学内容、要求及教学方法 第一章
波函数及薛定谔方程(18学时)§1.1 经典物理学的困难 了解:物质的波动性与粒子性相结合时经典物理理论遇到的困难(黑体辐射等)§1.2 量子力学的建立
掌握:徳布罗意假说、微观粒子的波粒二象性 §1.3 波函数及其统计解释
掌握:波函数及其统计解释、波函数的性质、波函数叠加原理 §1.4 薛定谔方程与定态方程
掌握:定态、定态薛定谔方程、定态波函数、几率密度 理解:薛定谔方程的建立、几率流密度 §1.5 势阱中的粒子
掌握:一维无限深方势阱的求解过程、波函数、能量 理解:一维有限深势阱的薛定谔方程的通解 §1.6 谐振子
掌握:一维线性谐振子的能量、与经典谐振子的比较 理解:一维线性谐振子定态方程的求解过程、波函数的表达式 §1.7一维散射和隧道效应
掌握:一维方势垒、隧道效应的定态方程的求解过程、主要结论
了解:隧道效应的应用
第二章 力学量的算符理论(16学时)§2.1力学量和算符
理解:力学量的算符表示、算符的本征值和本征函数 掌握:力学量算符化的规则、算符的基本性质 §2.2 力学量算符的特征
掌握:线性算符、厄密算符定义和特性 §2.3力学量的测量值
掌握:本征态和非本征态中力学量的测量值定义和计算方法 §2.4 两个力学量的相互关系
掌握:力学量同时有确定值的条件、测不准关系 理解:力学量的对易关系 了解:测不准关系的证明 §2.5 动量本征方程
掌握:动量本征方程、本征值和本征函数 了解:动量本征函数的归一化 §2.6 角动量本征方程
ˆ
2、Lˆ的本征方程、本征值和本征函数 掌握:LZˆ
2、Lˆ的本征方程的求解过程 理解:LZ
第3章 粒子在外场中的运动(6学时)
§3.1 有心力场定态问题
理解:有心力场概念、库仑场中电子的定态薛定谔方程及求解 §3.2 氢原子
掌握:氢原子本征波函数及能级 理解:电子电荷的空间分布 §3.3 电子自旋
掌握:电子自旋概念 了解:电子自旋算符和波函数
第4章 微扰及多体问题(6学时)
§4.1 定 态 微 扰
掌握:定态非简并微扰 理解:定态简并微扰 了解:含时微扰 §4.2 全 同 粒 子
掌握:费米子、玻色子、全同性原理、泡利原理
了解:全同粒子体系的交换对称性、对称和反对称波函数
第五章
概率、宏观态及微观态(4学时)
§5.1 统计物理力学简介 错误!未定义书签。
了解:质点力学的描述方法,统计物理的基本目标 §5.2 概率中的一些基本概念
掌握:平均值及偏差的计算方法 了解:中心极限定理的物理意义 §5.3 微观态和宏观态
了解:微观态和宏观态的描述方法 §5.4 常见体系的态密度
掌握:态密度的定义,自由粒子的态密度计算方法 §5.5 热力学基本定律
掌握:热力学三定律的内容及意义,热力学基本方程的数学表达,§5.6 热力学函数及其意义
掌握:热力学函数的定义 了解:热力学函数的意义
第六章
统计系综(8学时)§6.1 微正则系综
掌握:统计力学基本假设,玻尔兹曼关系 §6.2 正则系综
掌握:正则分布的特征,配分函数的定义 了解:正则分布的推导 §6.3 巨正则系综
掌握:巨正则分布的特征,巨配分函数的定义 了解:巨正则分布的推导 §6.4 热力学函数的统计意义
掌握:热力学函数与配分函数的关系,热力学量压强、熵、温度及内能等的定义 了解:热力学第一定律及第二定律的统计解释 §6.5 两个系统间的平衡
掌握:两系统间平衡的条件 §6.6 二态系统
掌握:二态系统中的配分函数计算方法,热力学量的计算方法 了解:负温度的意义及特征 §6.7 吸附现象的微观理论
掌握:巨配分函数的计算方法
第七章 理想气体及其热力学性质(6学时)
§7.1 经典理想气体状态方程
掌握:理想气体状态方程的推导
了解:理想气体的自由能等热力学函数,吉布斯佯谬及其意义 §7.2 全同粒子的特点及其分布
掌握:全同粒子的分布函数,平均粒子数的推导 §7.3 弱简并理想气体
了解:理想气体简并的条件,简并和非简并气体的不同 §7.4 力学量的麦克斯韦分布
掌握:力学量的麦克斯韦分布特点
§7.5 金属中的自由电子气的费米-狄拉克分布的应用
了解:自由电子的热力学性质 §7.6 固体的晶格比热
了解:固体中晶格比热的计算 §7.7 玻色子的性质
了解:波色-爱因斯坦凝聚的特点
注:期中随堂考试和习题课包含在上述学时中。
(二)自学内容和要求 无。
(三)实践性教学环节和要求 无。
四、考核方式
本课程的考核方式为闭卷考试,成绩构成及比例:平时20%+中期10%+期末70%。平时考核包含作业的质量和按时交作业的次数,占20%;中期考核为二课时的随堂闭卷考试,占10%;期末考核为闭卷考试,占70%。
五、建议教材及参考资料
(一)教材:
高正平李竞春等《量子力学与统计物理简明教程》,讲义,第三稿,2013年8月
(二)参考资料:
1.恽正中《材料物理基础》,电子科技大学出版社;
2.李卫等《理论物理导论》,北京理工大学科技出版社,2004年2月
第三篇:《热力学与统计物理》教学大纲[范文]
《热力学与统计物理》教学大纲
学分:学时:审 核 人:执 笔 人:面向专业:物理学
一、课程定位
教学对象:物理专业本科生
课程类型:理论物理方向必修课
二、教学目标
通过本课程的学习要求学生初步掌握与热现象有关的、物质的宏观物理性质的唯象理论与统计理论,并对二者的特点与联系有一较全面的认识。为学习后续课程和独立解决实际问题打下必要的基础。
三、教学内容及要求
大纲基本内容(不带*号部分)可在规定的72学时内完成。各章所注学时前一个数字为讲授课时数后者为习题课、讨论课等学时数。各节所附数字为讲授时数。
第一章 热力学的基本规律(10+0)
1.热力学系统的平衡状态及其描述
2.热平衡定律和温度
3.物态方程
4.功l
5.热力学第一定律
6.热容量和焓
7.理想气体的内能
8.理想气体的绝热过程
9.理想气体的卡诺循环
10.热力学第二定律l
11.卡诺定理
12.热力学温标(*)
13.克劳修斯等式和不等式l
14.熵的热力学基本方程1
15.理想气体的熵1
16.热力学第二定律的普遍表述1
17.熵增加原理的简单应用1
18.自由能和吉布斯函数1
说明:在克劳修斯等式和不等式之前的内容与《热学》课重复较多,除基本概念外可做复习性简述,可避免重复。同时又能保证热力学基本概念与规律的严格性与系统性.重点应放在熵的性质,熵增加原理的应用上。
第二章 均匀物质的热力学性质(6+2)
1.能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分
2.麦氏关系的简单应用
3.气体的节流过程和绝热彭胀过程
14.基本热力学函数的确定1
5.特性函数l
6.平衡辐射的热力学1
7.磁介质的热力学1
说明:本章是热力学部分的重点,要求在讲清辅助函数的性质及麦氏关系的基础上.通过对各类体系的应用体现热力学函数的应用方法和热力学函数应用的普遍性;本章习题较多,安排2学时的习题课。
第三章 单元系的相变(8+0)
1.热动平衡判据1
2.开系的基本热力学方程1
3.单元系的复相平衡条件1
4.单元复相系的平衡性质1
5.临界点和气液两相的转变1
6.液滴的形成2
7.相变的分类1
8.临界现象和I临界指数(*)
9.朗道连续相变理论(*)
第四章 多元系的复相平衡和化学平衡(4+0)
1.多元系的热力学函数和热力学方程l
2.多元系的复相平衡条件1
3.吉布斯相律1
4.热力学第三定律1
第五章 不可逆热力学简介(*)
第六章近独立粒子的最概然分布
1.系统微观运动状态的描述1
2.等概率原理
3.分布和微观状态2
4.玻尔兹曼分布2
5.粒子运动状态的经典描述
6.粒子运动状态的量子描述
7.玻色分布和费米分布l
8.三种分布的关系1
第七章 玻耳兹曼统计(14+2)
1.热力学量的统计表达式2
2.理想气体的物态方程2
3.麦克斯韦速度分布律2
4.能量均分定理2(10+0)
5.理想气体的内能和热容量(*)
6.理想气体的熵2
7.固体热容量的爱因斯坦理论2
8.顺磁性固体(*)
9.负温度状态2
说明:这一部分是经典统计的重点,内容较多,安排2学时的习题课。
第八章 玻色统计和费米统计(8+0)
1.热力学量的统计表达式1
2.弱简并玻色气体和费米气体(*)
3.光子气体2
4.玻色一爱因斯坦凝聚2
5.金属中的自由电子气体2
6.简并理想费米气体简例l
7.二维电子气体与量子霍尔效应(*)
说明:这部分是量子统计的重点,在实际中应用广泛而重要,对深化人们对量子世界的认识非常有意义,可对学生提高要求。
第九章 系综理论(8+0)
1.相空间刘维尔定理1
2.微正则分布l
3.微正则分布的热力学公式1
4.正则分布l
5.正则分布的热力学公式1
6.实际气体的物态方程1
7.巨正则分布1
8.巨正则分布的热力学公式1
9.巨正则分布的简单应用(*)
说明:微正则系综可以作为基本假设而省去刘维尔定理,巨正则分布的分布函数及热力学公式也可以不做推导只给出结果,阐明意义。
第十章 涨落理论(*)
第十一章 非平衡态的统计理论(*)
四、考核方式、方法
闭卷考试,平时成绩30%,卷面成绩70%。
五、主要参考书
(1)龚昌德《热力学与统计物理学》高等教育出版社,1982年
(2)苏汝铿《统计物理学》复旦大学出版社,1990年
(3)钟云霄《热力学与统计物理》科学出版杜,1988年
(4)陈光旨《热力学统计物理基础》广西师范大学出版社,1989年
第四篇:物理教学与多媒体
物理教学与多媒体
物理教学与多媒体的合理运用--------一节公开课引发的思考
武汉市育才中学 梁英
前一段时间学校组织上公开课,我也上了一节公开课。请了全校的物理教师听课。课题是:动能与势能。教学重难点是:动能势能的概念,探究影响动能势能的因素。
我设计了两个图片:三峡大坝和一则新闻引入。
看见大坝的闸口喷涌而出的水,同学们马上叫出:三峡大坝。于是我提问:“我们利用水干什么?”
“发电”他们异口同声地回答。“那么,到底利用了水的什么来发电的呢?学完这节课我们要能够回答出来。” “下面,我们再来看一则新闻:----小馒头砸昏铁路工人-----为什么?这是我们要解决的第二个问题。”(此处的多媒体引入还比较成功,已经吸引了学生的注意力)
学生开始积极思考,并小声议论起来。我写出课题:动能与势能
“在上课之前,我们先复习前面的功的两个必要因素。做出练习一”(其实,只用回答就行了,现在想起来当时还是花了较多时间在此的。)
由图三;钢球撞击木块移动了是否做功,引出能量得定义(还较自然地过渡)。由图四:风、河水、钢球它们的能量的共同特点:运动--得出动能的概念:物体由于运动而具有的能。(此处学生很快总结出了它们的共同特点,也能得出概念)
又用POWER POINT打出生活中常见地物体—风、飞奔地骏马、滑翔的鹰、奔驰地列车----学生马上都回答出:它们都具有动能。(效果达到了,他们都理解了概念)
“那不同级别的风能吹动的物体不同又说明什么问题?”
“动能也有大有小”
“我们猜想:动能的大小与哪些因素有关?”
“可能与物体的质量有关”
“可能与物体的速度有关”----------“我这儿有些器材:斜面、小车、木块、钩码、带刻度的长木板,谁能帮我设计该如何验证猜想?讨论后看哪一组可完成设计。”
同学们开始了讨论。有人举手了。“用斜面让小车滑下,看推动木块做功的多少可知与动能的大小。”
“差什么条件?”
“控制不同的高度,速度才不一样,还要控制小车质量一样” “非常好。这种物理的研究方法叫什么?”
“控制变量法”(其实,这儿还有一个量是不能看出大小的—--做功的多少不能看出,只能通过木块移动的距离来显示。这种方法叫转换法。可是当时就是忘了提出了。)
“那就让我们一起来看看动能和速度的大小到底有什么关系吧”
演示实验很快完成了。(如果此时能请两位同学来合作完成,可能比教师的演示的效果要好。考虑到我的POWER POINT已经做了此实验的再现,演示很匆忙完成了。不够仔细,没达到演示的效果)
结论学生倒是很快得出了:质量相等的物体,速度越大,动能越大。(第二个实验如果由学生自己来做也行,可是考虑到时间不是太多,又由我自己完成了。其实,内容不能完成也可以,以学生掌握为主,当时就是忽略此处,只想去赶进度了。如果再上此内容,我一定会给学生足够的时间让他们自主思考、自主完成实验、自主得出结论。)
由图表:大小不同的车限速不同,提问:为什么要限速?为什么重型车限速更小?(巩固了速度与质量与动能大小的关系。由练习发现同学们出现的问题所在。及时练习及时讲解,可使知识更牢固)
接着,又由钢球落下对小凳做功,引入重力势能。猜想:重力势能的大小与什么因素有关?给了大小不同的钢球、小凳、沙槽,探究与高度和质量的关系。(可惜,此处的实验还是我独立完成,没有交给学生去合作完成。学生只是观摩者,不是参与者。如果放心让他们去做,会有不同的效果的。结论倒是容易得出,可要理解结论和长时间记住结论,还是要自己参与实验并有体会才能理解的。)
弹性势能的引入也还过渡自然:橡皮筋将纸团射出,对纸团做了功。橡皮筋放在纸团旁不会对纸团做功。得出弹性势能的概念:物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。(概念的引入自然,也容易理解)
练习3、4都用POWER POINT打出来直接可看题完成,节省了时间。
最后的结束回到课前的提问上-----打出图片:三峡大坝、新闻:小馒头为何会砸昏工人的头?
几乎所有同学都能回答了,而且声音格外响亮,看样子真的都已掌握所学的了。(首尾呼应,真能通过学习完成这节课要掌握的内容了)
在这节课中有几个地方多媒体起到了一定的作用:概念的引入、运动的再现、结论的得出、及时的练习。但也有几个地方存在不足:板书因为图片上有而简化了、实验因为有图片而匆忙做完了、练习已在POWER POINT上有而赶了速度。经过同行的分析、总结和课后自己的及时反思,我发现只有合理、准确、恰当地运用多媒体才能起到事半功倍的作用。
教学中教师的主导作用是任何机器所无法替代的,即使有最先进的现代化教学工具,使用不当也不会收到好的效果。因此如何用好多媒体关键在教师。另外,任何时候多媒体都是为了教学而使用的工具,而不应是为了使用工具而来教学,教学中是否使用多媒体应取决于教学目的和组织教学的需要。多媒体辅助教学的过程中,教师的主导作用、学生的主体作用、媒体的中介作用不可混淆,多媒体只能作为一种新的、功能更先进的媒体与其它传统媒体优化组合,用于解决教学中的重点、难点,尤其是难点。但不能为了演示实验而忽视了真实的实际操作。和学生的互动和他们一起动手做实验还是必不可少的。
在那次的公开课中暴露的实际问题可以让我终生受益。我再不会为了使用先进的教学工具而忘记板书,不会为了再现动画而匆匆将实验完成,不会为了完成拟定的任务而赶进度。今后我不再仅仅是在公开课或评优课时,为了达到“使用先进教学设备”的要求,才临时使用教学软件或突击一点有关计算机的基本操作。我将投入更多的时间去学会自己设计和制作教学软件,学会利用动画来再现物理现象,学会将课本知识和实际操作联系起来,学会在常规教学中多练习使用多媒体,学会恰如其分地运用多媒体,将先进的教学手段用好、用对才能提高自己的专业素质和综合能力,争取做一个全面发展的新型教育工作者。
于是我总结了运用多媒体在以下几个方面作用:
1、可实现抽象到具体的转变。
比如运动的相对性、凸透镜成像等。对初中学生就很难接受也很难描绘清楚。就相对运动的内容我们即可应用计算机来演示空中加油的情景,配上声音的效果,让学生从声音、图像全方位的感受,如置身于其情景,直观地掌握该节的内容。在教学中,有很多现象出现的时间极短,当学生还没来得及看清时,该过程就已经结束。学生就理解不了其中的本质,给教学带来困难。如铅球出手后的轨迹、物体由高处落下的速度越来越大重力势能转化为动能越来越大,就可以使用数码相机把其运动全过程拍下来,然后进行制作,利用计算机可反复操作,使学生认识其过程,同时还可以利用它的某一时刻的静止画面来解释它下落时的特点。教学中的难点就容易突破,省时又方便。
2、可加大课堂的信息量
教学过程中,老师经常花较多时间板书,特别是上力学的计算,一道题就要抄几分钟,解题又要几分钟,还要强调书写格式,用多媒体几秒钟就可抄完题,解题也可用卷帘式POWER POINT一行一行打出来,配上声音,下面再画上不同颜色的横线,学生印象深刻又不易遗忘。电学课时写例题、画图的时间更多,而采用多媒体中的显示文本的功能,这可使本应花十几分钟的内容在几秒内显示于学生眼前,更可自由更改划线,将错误和正确用不同的线标出,还能将并联电路的多条线在同一图中用不同颜色的线标出流向,由于使用多媒体的实效性也大大缩短了教学难点的突破过程。这就有时间讲解更多相关的知识和现实的应用,引导他们理论联系实际,丰富了课堂内容,而且从根本上改变过去“满堂灌”的教学弊端,给学生较多自由时间练习巩固,优化了课堂教学,增加了课堂的信息量。
3、可模拟课堂的演示实验
有关电与磁的内容中电流的产生,矩形线圈在磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动,切割磁感线而产生电流,如何认识这种模型呢?通过动画、色彩、闪烁和音响等多种效果可真实表现出来。再有透镜成像的成像原理,U>2F,F
4、可形象直观地再现长时间的物理变化
如分子运动论,气体的扩散很容易理解,液体有的也可在短时间内完成,可有的液体的扩散如硫酸铜和水的扩散要四五天,固体就更长了,如铅块与金块的分子扩散,需要五年时间才有1mm扩散现象。用多媒体就可将几天甚至几年才能完成的实验在几秒内演示完毕,又直观又形象。还有物体的物态变化也需要长时间的观察,例如水的汽化和水蒸气的液化,可能一节课只能做实验了,这时利用多媒体可将现象用电脑简化为最简洁直观地现象让同学们加深印象。干冰的升华肉眼无法看清,将过程慢放并定格就可清晰将现象直观再现。
但教学中教师的主导作用是任何机器所无法替代的,即使有最先进的现代化教学工具,使用不当也不会收到好的效果。因此如何用好多媒体关键在教师。另外,任何时候多媒体都是为了教学而使用的工具,而不应是为了使用工具而来教学,教学中是否使用多媒体应取决于教学目的和组织教学的需要。多媒体辅助教学的过程中,教师的主导作用、学生的主体作用、媒体的中介作用不可混淆,多媒体只能作为一种新的、功能更先进的媒体与其它传统媒
体优化组合,用于解决教学中的重点、难点,尤其是难点。但不能为了演示实验而忽视了真实的实际操作。和学生的互动和他们一起动手做实验还是必不可少的。
在那次的公开课中暴露的实际问题可以让我终生受益。我再不会为了使用先进的教学工具而忘记板书,不会为了再现动画而匆匆将实验完成,不会为了完成拟定的任务而赶进度。今后我不再仅仅是在公开课或评优课时,为了达到“使用先进教学设备”的要求,才临时使用教学软件或突击一点有关计算机的基本操作。我将投入更多的时间去学会自己设计和制作教学软件,学会利用动画来再现物理现象,学会将课本知识和实际操作联系起来,学会在常规教学中多练习使用多媒体,学会恰如其分地运用多媒体,将先进的教学手段用好、用对才能提高自己的专业素质和综合能力,争取做一个全面发展的新型教育工作者。
第五篇:诗词与物理教学
将诗词融于物理教学中
诗词不仅给人带来艺术享受,而且在一些作品中还包含有一定的物理知识。而《物理课程标准》又十分强调学科之间渗透、人文精神与自然科学交融,使学生领略自然现象中的美妙和谐,使学生获得对自然界更本质的认识,逐步树立科学的世界观。因此,我尝试利用诗词这宝贵的文化财富,融入物理教学中,使物理教学实现科学与艺术相结合。下面是本人的几点做法,以抛砖引玉。
一、利用诗词引入物理新课,可使学生兴趣盎然,气氛活跃。
一些诗词是作者通过对自然界细致观察,通过艺术形式揭示事物的本质,当中描写了一定的物理现象,本人在教学过程中引入诗词创设教学情境,可激发学生的学习兴趣。比如八年级《声现象》在新课引入时,我用了孟浩然的《春晓》“春眠不觉晓,处处闻啼鸟。夜来风雨声,花落知多少。”在多媒体屏幕上展示了春意洋洋,鸟语花香的景象,创设教学情境,并提出问题:风声、雨声、鸟声是怎样产生的?是如何传到我们的耳朵的?从而激发学生的探究声现象的兴趣。又比如在八年级《物态变化》的新课教学时,我用了岑参的《白雪歌送武判官归京》“北风卷地白草折,胡天八月即飞雪。忽如一夜春风来,千树万树梨花开。散入珠帘湿罗幕,狐裘不暖锦衾薄;将军角弓不得控,都护铁衣冷难着。瀚海阑干百丈冰,愁云惨淡万里凝。中军置酒饮归客,胡琴琵琶与羌笛。纷纷暮雪下辕门,风掣红旗冻不翻。轮台东门送君去,去时雪满天山路。山回路转不见君,雪上空留马行处。”配合多媒体的影片展示风、草、雪、树、人等景物引入新课,让学生联想到当时天气温度相当低,滴水成冰,风吹着雪漫天飞舞,让学生仿佛置身于冰天雪地、万赖俱寂的北国雪境,学生全神贯注地看着影片,这时教师提出问题:冰雪是怎样形成的呢? 冰雪的形成跟温度有什么关系呢?于是学生带着问题兴致勃勃地进入了新课的学习中。
二、利用诗词理解物理概念,可使学生思维流畅,印象深刻。
诗词的语句是作者通过锤炼的,字字精巧,句句精通,言简而意赅,生动而形象。借助诗词来帮学生理解物理知识有事半功倍之效,更有活跃学生的思维之用。比如学习《声音的产生与传播》时,我引用了王维的《鹿柴》“空山不见人,但闻人语响。”看不见人,为什么能听见人的说话声呢?因为空气可以传播声音。根据什么判断是人发出声音呢?因为人说话的音色与其他发声体音色不同而判断的。在学习《光的反射》时,我引用了李白的《夜思》“床前明月光,疑是地上霜。”这是月光照射到地面产生漫反射的现象。还有孟浩然的《宿建德江》中的“野旷天低树,江清月近人。”清静的江面形成了平面镜,月亮通过江面(平面镜)成像。在学习《光的折射》时引用了毛泽东的沁园春《长沙》中的“鹰击长空,鱼翔浅底。”作者觉得水浅是由于光的折射的缘故。在学习《物态变化》时,我引用了唐诗人李贺《雁门太守行》和许浑的《咸阳城东楼》中的“黑云压城城欲摧,山雨欲来风满楼。”夏季,由于地面受太阳光的强照射,地面的湿热空气急剧蒸发,空气由于密度变小而迅速上升,形成很强的湿热气流。上升气流到达低温的高空,就迅速变成饱和汽,液化形成黑黝黝的乌云。在学习《运动的描述》时,我引用了李白的《关山月》中的“明月出天山,苍茫云海间。”和张九龄的《望月怀远》中的“海上生明月,天涯共此时。”从而理解参照物的概念、运动和静止的相对性。此外,还用毛主席诗词《送瘟神》中的诗句“坐地日行八万里,巡天遥看一千河。”引入运动是绝对的概念,我们脚下的地球永不停止地在运动。宋代诗人陈与义《襄邑道中》的诗中写道:“飞花两岸照晚红,百里榆堤半日风。卧看满天云不动,不知云与我俱东。”引入静止是相对的概念。在这里船与云以相同的速度运动,以船为参照物,云是静止的。诗词生动、形象、有
趣。引入这些诗词帮助学习物理概念,学生听得津津有味,课堂气氛活跃,有利于提高教学质量。
三、利用物理知识欣赏诗词,使学生学有所用。
一些诗词中包含着物理知识,揭示自然的本质,站在物理的角度欣赏诗词别一番新意,使学生体会到自然界的和谐优美。比如李白的《望庐山瀑布》:“日照香炉生紫烟,遥看瀑布挂前川。飞流直下三千尺,疑是银河落九天。”从物理学的角度来看,形成“烟”的过程是吸热过程,“烟”是液化形成的,紫色的烟是光的色散。“飞流直下”的水的动能在增加,“飞流直下”的水的重力势能在减小。那气势磅礴的瀑布化作银河落九天,在诗人眼前是多么壮观的景象啊!
通过学习物理,同学们积累了一定的物理知识时,我们重温李白的《早发白帝城》:“朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还。两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山。”这首诗说的是人和船在空间运动。朝辞白帝,暮抵江陵,顺流而下,一泻千里。在阵阵的猿鸣声中,随着轻舟所处位置的变化,但见群山万壑,千姿百态,好不令人心弛神往。教师可引导学生从诗句联想其中包含着的物理知识,彩云——水蒸气液化,千里江陵一日还——速度快,两岸猿声啼不住——声传播及回声,轻舟已过万重山——运动相对性。还有白居易的《暮江吟 》“一道残阳铺水中,半江瑟瑟半江红。可怜九月初三夜,露似珍珠月似弓。”当中“残阳铺水中”——光的反射,“露似珍珠”——液化现象,“月似弓”——光的直线传播形成的。苏东坡的《水调歌头》 “人有悲欢离合,月有阴晴圆缺。”当中“月有阴晴圆缺”——光的直线传播形成的。辛弃疾的《破阵子》中的“醉里挑灯看剑,梦回吹角连营。八百里分麾下炙,五十弦翻塞外声,沙场秋点兵。马作的卢飞快,弓如霹雳弦惊。”纵观此词,由壮生豪,大气纵横,激荡飞扬。“挑灯看剑”——剑光的反射,吹角连营——声音产生与传播,卢飞快——速度快,弓如霹雳——
响度大。在物理角度读诗词,会使学生理性地体会其中的意思,更能让学生深刻地体会物理与自然的紧密联系,物理学是揭示自然规律的一门科学。
四、利用物理知识鉴别诗词,使学生能辩证地看待问题。
物理教师如果能引导学生用他们学过的物理知识去欣赏、鉴别前人的诗词作品,对激发学生的好奇心,培养学生的物理兴趣、强化物理概念、提高教学效果也大有益处。在学习了《物态变化》一章,插入张继的脍炙人口的《枫桥夜泊》:“月落乌碲霜满天,江枫渔火对愁眠。姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船。”引导学生通过认真分析,可以看出这首诗确有失误的地方。根据物理知识,当露点降到零度以下,地球表面的水蒸气经过凝华而结成霜。可见霜是地面上形成的,它就不曾到过天上,怎么能说“霜满天”呢?显然诗人张继认为霜和雪一样,都是从天上降落下来的,这就违反了自然规律。相似的还有杜甫的《绝句》:“两个黄鹂鸣翠柳,一行白鹭上青天。窗含西岭千秋雪,门泊东吴万里船。”这是一首描写自然风景的小诗,黄鹂、翠柳、白鹭、青天,一幅多么明媚秀丽的天然画,其中却蕴含著丰富的思想感情。细柳新绿,这不是春天的色彩么?黄莺唱和,这不是春天的声音么?白鹭从南方飞回,正是风和日暖,天朗气清的日子,这时候已经没有冬天的那种寒意了,冰雪已经消融了,而诗人却写道“窗含西岭千秋雪”,显然是诗人将远山上的白云当成了积雪。但出于对当时意境的渲染,诗人大胆地把这自然景象艺术化,当然,文学毕竟不是物理,它是允许运用想象和通感手法的。况且,我们也不可能要求古人用今天的科学知识去写诗。
诗词作者在作诗时是很认真的,他们仔细地观察自然现象,使之准确地写入诗词中,今天我们读到这些诗词,除了赞美他们的艺术天才之外,教育学生也要学习他们在探求自然本质方面认真细致的态度,这也是科学探究精神的精髓。诗词与物理教学相结合,从艺术的角度去学习物理,从物理的角度去欣赏诗词艺术,两者相得益彰,既有利于提高学生的学习兴趣,有利于开阔学生的学习视野,又有利于提高学生的文学素养,有利于培养学生的综合能力。诗词与物理教学相结合,非常适合新课程改革的形势,相信在这方面的教学仍有很大的发展空间让教师们施展才华,把物理教学质量提高到新的层次。