自然辩证法在物理学中应用

浅析自然辩证法在物理学中的应用
【摘要】回顾历史，那些著名的大科学家，不但拥有渊博的知识、高超的技能，而且都是目光深邃、见解独到的“思想家”。

伽利略的自由落体学说，牛顿的万有引力定律，爱因斯坦的相对论，霍金的宇宙论，无一不放射出哲学思想的光芒。

物理学中蕴涵的科学思想可谓博大精深。

我作为一个中学物理教师，过去我对物理学科的认识，仅仅停留在一个比较浅显的层面上，自从学习了自然辩证法课程后，对学科的认识更为深刻，自然辩证法的理论，可以完美的融合于任何一门学科，其间的知识可谓是博大精深，本文主要结合初中物理课程，谈谈物理学中的“辩证法”。

【关键词】自然辩证法物理学
众所周知，唯物辩证的自然观与方法论是自然辩证法的基石。

自然辩证法是以马克思主义的观点、理论与方法为指导，根据社会历史条件，结合时代的任务，对科学技术的发展及与社会发展的相互关系进行考察的研究领域。

其原理，可以应用于任何一门学科当中，如自然界中的“变”与“不变”，矛盾的对立统一，同一事物的多面性、相对性，不同事物存在联系、内因与外因、量变与质变等规律，在物理教学中都可以得到完美的体现。

物理学是研究自然界物质的性质，运动规律和结构的一门科学。

大自然是一个辩证、和谐、统一的整体。

它在运行过程中处处体现和谐统一的辩证性，因此“辩证”是自然运行的主要特性。

物理教师学一点自然辩证法的思想，并在教学中渗透辩证唯物的思想、观点和方法是很有必要的。

下面
我结合我的几年初中物理教学经验，谈谈我对这两门学科如何相互融合的一些浅显认识。

一、辩证唯物主义自然观的基本思想和特征
辩证唯物主义自然观认为：自然是物质的，物质是万物的本原和基础，自然界除了运动着的物质及其表现形式外，什么也没有；运动无论在量上，还是在质上都是不灭的；意识和思维是物质高度发展的产物，既人脑的属性和机能；时间和空间是物质的固有属性和存在方式；自然界的一切事物和现象都是矛盾的统一体，它们既是对立的，又是统一的，并且万物都处于普遍联系和相互作用之中，处于永久的产生和消亡之中，处于不断的运动和转化过程之中。

其基本特点主要是：第一，唯物论与辩证法的统一。

第二，自然史与人类史的统一。

第三，天然自然与人化自然的统一。

二、辩证法在物理学科中的体现
（一）辩证法在“能量守恒”中的体现
我们知道，大自然是每时每刻都在变化着，但这种变化并不是无序的、无规律的变化，总是有些相对不变（或相等）的东西，在制约着变化的东西，使它们有序地运动，这就是有序和无序之间的自然辩证法。

在我们的物理学中，也是无处不见。

例如，自然界中各种形式的能量既可以转化，也可以转移，但无论怎样转化或转移，能的总量保持不变，这就是能量守恒定律。

碰撞是自然界中常见的现象，在一个不受外力的系统内，无论物体间怎样碰撞，系统的总动量一定保持不变，这就是动量守恒定律。

又
如生活中有各式各样的杠杆，尽管它们受到的动力、阻力及其动力臂、阻力臂的数值千差万别，但杠杆平衡时，“动力×动力臂”与“阻力×阻力臂”一定相等，这就是杠杆原理。

（二）“量变与质变”规律在物理学中的体现
量变是指事物在数量和程度上的逐渐的、不显著的变化；质变是指事物显著的、根本性质的变化。

可见，“不显著”是量变的特点，体现了事物的连续性。

“显著”是质变的特点，体现了事物连续性的中断。

液态的水变成气态的水蒸气的整个过程，经过了量变和质变两种状态，分别呈现出逐渐的、不显著的变化和显著的、根本性质的变化两种特点，这也正是量变和质变的区别。

实际上，世界上任何事物的变化，都是量变和质变的统一。

量变和质变是事物变化发展的两种状态。

在现实世界中，质变往往不是偶然的，需要量变的积累，量变往往不是无限的，超过一定的限度（范围）就会引起质变。

正是由于这个原因，很多物理规律和公式都有一定的适用范围。

例如在弹性限度内，弹簧的伸长与拉力成正比；随着弹簧的伸长，一旦超过弹性限度，弹簧将发生非弹性形变，甚至断裂。

例如：静摩擦和动摩擦之间的转变，当推力不足时，重物与地面之间的摩擦就始终属于静摩擦，而且大小等于推力的大小，但是当推力大于一定值时，重物最终会被推动，这时，静摩擦转变成了动摩擦，摩擦力的大小用公式f=un来计算，这就是一个典型的量变到质变的转变。

又如：在研究凸透镜成像的实验中，物体由远处逐渐向凸透镜移近，光屏上所成的实像越来越大，这是量变。

当物距等于或小于焦距时，无论怎样移动光屏都不能呈现实像，但在物距小于焦距的范围内，透过凸透镜可以直接观察到正立的虚像。

物体移过焦点后，由成实像变为成虚像，像的性质发生了“质变”。

（三）同一事物的多面性、相对性
古人云：“横看成岭侧成峰”。

指的就是，在看同一事物时，如果从不同的角度来看，那么就可以看到不同的形状，同样，看待物理问题也不例外。

有的学生看待物理问题常常走极端、一刀切、搞绝对、钻牛角尖，就是缺乏这一辩证思想的表现。

要结合具体教学内容，教育学生学会全面地、变化地看问题，不能片面地、静止地看问题。

例如：爱因斯坦的相对论。

刚接触物理的学生常常抱怨：同一物体，怎么既可以说它是静止的，又可以说它是运动的呢？房屋、桌子是静止的，行驶的汽车、抛出的石块是运动的，这些都是不容置疑的“绝对”事实呀！“不识庐山真面目，只缘身在此山中。

”必须帮学生打破封闭而死板的思维定势。

针对这种情况，首先通过具体实例让学生明白：物体运动与否是相对参照物而言的，同一物体，相对不同的参照物，判断结果可以不同，例如以地面为参照物，房屋是静止的，以太阳为参照物，房屋在随地球一起运动，如果没有参照物，我们将无法确定物体是运动的还是静止的。

在此基础上，用三言两语升华到理论，及时渗透辩证法的思想，以开阔学生的思
维。

（四）物理公式形式简易却含义丰富
在说明此问题时，我们先来看下面的例题：将质量为7.9kg 的正方体铁块放在面积为0.5m2的水平桌面的中央，求铁块对桌面产生的压强。

（g=10n/kg）
一般粗心的学生觉得问题相当简单，直接由p=f/s=mg/s==154pa。

但殊不知若不理解受力面积的真正含义那就会成为解决问题时的
致命伤。

仔细计算才发现由v铁=m/ρ=7.9kg/7.9×
103kg/m3=10-3m3。

即s铁=10-2m2。

而由于公式中的s真正含义是指物体所受压力的面积大小，所以此铁块放在此水平桌面的受力面积应为s铁=10-2m2再由简单的公式p=f/s可知压强应为7900pa而不是先前的154pa。

对此粗心的同学在用公式计算前也许并不曾预想到要考虑面积s的取值问题，是公式”误导”了我们但也是公式“解决了我们的问题”。

可见对于某个自然法则，无论你列举多少个实例、想象出多少种情况、用多么细腻的语言来描述，往往不如一个公式表述更准确、涵盖更全面。

在解决具体问题时，公式有时比我们想得更加周到，甚至还能提醒我们有些什么疏忽。

但物理公式虽然形式简易但却含义丰富。

这就需要同学们能理解掌握这“简单”中的“复杂”。

这只是一个简单的例子，类似情况在物理学中还有很多。

在科学研究中，人们对某一现象往往从定性研究入手，然后上升到定量研究，最后形成物理公式。

大量的现象、深奥的道理一旦用
公式准确而简明地概括出来，可以说达到了该项科学研究的最高境界。

在教学中，对一些物理问题的探究，也往往按照“定性研究→定量研究→物理公式”的思路展开。

在探究浮力的大小时，学生通过初步实验，发现浮力的大小跟液体的密度有关，跟物体浸入（排开）液体的体积有关，或跟物体排开液体的质量有关，而跟物体的密度无关……这些结论是定性的，而且显得繁琐。

有没有一个简单的公式把它们统一起来呢？经过进一步思辨推理和定量实验的验证，最后得出f浮=g排。

因为g排=m排g=ρ液v排g，所以阿基米德原理公式“f浮=g排不仅形式简洁，而且涵盖了浮力的大小“跟液体的密度有关”“跟物体排开液体的体积有关”“跟物体排开液体的质量有关”等实验结论。

物理公式看似简简单单，实则包罗万象。

用王安石的诗句来形容，可谓恰如其分：“看似寻常最奇崛，成如容易却艰辛。

”这就是“复杂”与“简单”的辩证法。

综上所述，物理学中，无一不渗透自然辩证法的哲学思想，掌握好自然辩证法，能让我们更深刻的理解到物理学中的精妙含义。