通過什么方式能讓中學生對物理教學更加感興趣呢?又該如何使的學生在課堂上更加有精神的來學習物理知識呢?本文從物理教學要重視理論研究和對中學物理也能科學發現等各個方面做了詳細的講解。本文選自：《物理教學探討》，《物理教學探討》創刊于1980年，原名《重慶物理教學》，自1983年初改為現名。本刊由西南大學(原西南師范大學)主管，西南大學物理科學與技術學院主辦，中國教育學會物理教學專業委員會合辦，中國學術期刊綜合評價數據庫(CAJCED)來源期刊;《中國期刊網》全文收錄期刊;被萬方數據、中國知網、龍源期刊、重慶維普等數十字專業期刊網站全文收錄。

　　摘要：在地球上,地球引力處處可見,但是引力究竟是什么呢?莫非就是磁場力或電場力中的一種。顯然,地球引力不是磁場力,只能是電場力了。我們生存地球是由數量極其龐大的分子構成的,因而可見,其引力是非常大的。

　　關鍵字：中學物理,物理教學,教學研究

　　Abstract: on the earth, gravity everywhere, but what is gravity? It is one of the magnetic field and electric forces. The earth's gravity is not magnetic field force, only the electric field force. We live the earth is made of the very large number of molecules, and thus can be seen, its gravity is very big.

　　Key words: high school physics, physics teaching, the teaching research

　　物理教學要重視理論研究

　　我們在多年的物理教學中發現,中學物理教學只重視實驗結果和定律的應用,忽略了理論推導和創新教學的內容。雖然能培養出學生的實驗操作能力,但由于不重視理論的引導、判斷和推理的培養。學生的科學觀就難以形成,科學研究和科學發現就更談不上了。

　　初中物理學說過,世界是由物質組成的。地球是由物體組成的,物體是由分子組成,分子由原子組成,原子由電子和原子核組成,原子核由中子和質子組成。但是,原子與原子能結合成分子其結合力是什么呢?初中物理忽略了它的理論推導。下面就以異性電荷相吸引,同性電荷相排斥為理論基礎來推導:

　　電子與原子核的結合力是電場吸力,電子帶負電,原子核帶正電。具體表現在電子高速繞原子核旋轉,向心力和離心力平衡,因而構成原子。電子旋轉意會著電子的電場發生了變化,從而產生磁場,即電子轉動有部分電場能轉化為磁能,這個磁場能提供了兩個原子之間的結合力(這也是一般原子不穩定的原因,因為它總想找到其它原子來結合),例如,電子繞原子核旋轉,假如電子繞轉有40%電場能轉化為磁場能(作為兩個原子之間的結合力),電子剩下的60%的電場能與原子核60%的電場力(當然也有偏差)產生吸力,維持電子高速繞原子核旋轉,原子核剩下的40%電場力只能用于原子核之間的斥力了。由于分子的電場或磁場都是中性。從而可知,分子內原子之間的結合力由磁場吸力提供,原子之間的斥力由原子核之間的電場斥力提供。

　　用實際例子驗證理論的正確性

　　上一理論是否正確?我們還需要讓學生學會用實際例子來驗證理論的正確性。

　　比如:1、在自然界中,為什么有些元素可以以單一元素存在呢(穩定態)?原因是在他們的原子結構中,繞原子核的電子當中,有些電子是“反向”旋轉的,能使原子的磁性為中性。

　　2、在所有分子結構中,為什么氫分子的結構最不穩定呢?因為氫原子只有一個電子,它繞原子核旋轉產生的磁場吸力是最小的,提供兩個氫原子之間的結合力也是最小的。

　　3、為什么固體分子結構比較穩定呢?是因為,當原子之間的距離較近時,斥力產生,當原子之間有一定的遠離時,吸力產生。具體原因是:當兩個原子靠近時,兩個原子之間的磁場和電場就會發生變化,與通電的螺線管的電磁場變化類似,因而產生阻止這種變化的反作用力,具體表現在,兩個原子之間的原子核斥力變大,因此,原子核對周圍的電子引力就會變小(上面已證明),從而電子繞原子核旋轉半徑增大,雖然電子繞原子核旋轉的線速度不變,但是,單位時間內電子繞原子核旋轉的圈數變少了,因而,電子旋轉產生的電場力變化變小,也就是說,提供給兩個原子的磁場吸力也跟著變小了。這就是兩個原子靠近斥力增大的原因。同理可證,兩個原子遠離時吸力增大。這就是分子結構穩定的原因。

　　中學物理教學是以實驗為基礎的,我們不僅要培養學生實驗發現的精神,更重要是要培養學生的理論創新精神。如何讓學生學會總結理論,發現理論是關鍵的問題。下面就以中學物理為基礎,如何引導學生發現半個多世紀以來的科學難題吧:地球引力是什么?地球的磁場是如何產生的?原子構成分子的結合力是什么?月球有磁場嗎?為什么小天體在巨大天體附近會被撕裂?

　　中學物理也能科學發現

　　中學物理雖然是物理學的基礎,但是,科學發現并非是大學或以上物理學的專利,中學物理研究也能科學發現。

　　上面分析,從原子結構到分子結構,自始自終只發現兩種力:一種是磁場力,另一種是電場力。

　　引力究竟是不是電場力,我們還得用大量的事實來驗證:

　　事實一:如果引力就是電場力,那么當兩個分子靠近時,兩個分子之間的電場就會發生變化,因而產生阻止這種變化的反作用力。具體表現在,兩個分子之間的原子核產生斥力,同時,兩個分子之間的電子也產生同等的斥力。這兩個斥力構成了分子之間的斥力。因而分子內的原子結構幾乎沒有發生變化(除非壓力超過一定的限度)。同理,當兩個分子離開(一定距離)時吸力增加。科學觀察得出的現象的確如此。

　　事實二:如果引力就是電場力,那么地球自轉就會產生磁場,并且磁場極性方向要符合右手判定定理。實事的確如此。

　　有人提出,地球有時候磁極性與地球自轉的極性方向有偏離。那是因為,地球內部有熔巖,地核是固態的,地殼自轉產生的磁場表現在高空;地核轉動產生的磁場表現在地表,當地核轉動速度大小和方向有變化時,都會導致地表的磁場的變化或極性變化現象。但地球總的磁場(或高空磁場)保持不變。

　　事實三:由于黑洞引力非常巨大,并且高速旋轉,如果電場力就是引力,那么,黑洞在高速旋轉作用下產生的電流和磁場的巨大是無法估量的。由于電場旋轉方向和磁場方向垂直,由此可知,黑洞的兩個吸盤除了有巨大引力外,還有無法估量的巨大磁場。事實驗證的確如此。

　　推論:月球上有磁場,大約是地球磁場總和的2430分之一。原因:(1)月球旋轉一周,大約要30天;(2)地球的質量是月球的81倍,由于引力和質量成正比,所以地球引力強度(即電場引力大小)是月球的81倍。但磁場產生的大小與電場力的變化大小有關。如果不考慮地球或月球內部結構的話。地球電場變化的大小就是月球電場變化大小的30×81=2430倍,所以地球磁場力的總和大約是月球的2430倍,足見月球磁場相對于地球磁場是相當小的,沒有精密儀器難以測到。

　　中學物理不能脫離實際,以事實發揮學生的想象力在中學教學中,有些教師講課本的內容多,與日常生活的實際應用聯系得少。這是不正確的,要培養學生的創造發明的科學觀,就必須從日常生活中見到的現象研究開始。對每一件事情和物質現象都要探求出理論依據和實事依據。總結、歸納、推理,并上升為理論。

　　比如,上面說到,地球引力就是電場力,還不夠完滿,其具體表現是怎么樣的呢?是如何達成的呢?這個還得必須講清楚。

　　其實,電場引力說得更具體一些就是:地球分子內的原子核對物體分子內的電子之間的吸引;地球分子內的電子與物體分子內的原子核之間的吸引。即是這兩個雙向吸引,構成地球引力。

　　另外,從實際的天體之間的引力觀察分析可知,天體內部分子的原子核(或電子)都“喜歡”超距離找對方(天體)相應的電子(或原子核)相互吸引。正因為這個原因,在巨大天體面前,小天體內部的電子的電場力和原子核的電場力都“喜歡”往外“跑”(當然巨大天體的也同樣),這情形就造成了小天體內部分子之間、原子之間的結合力減弱,最后就被撕裂了(天文觀察的確有這種現象)。

　　由于人體也是由分子、原子構成的,由于分子內部的原子核或電子的上述這種“喜歡”,也反映到人們的生活之中,人們對外界的吸引力往往大于對內的吸引力。比如:人們總喜歡旅游(對外面有吸引力);總覺得外面的東西比自己的東西好(對外有吸引);外面的風景比自己家鄉的風景好(對外有吸引);有好奇心,新鮮感,特別對異性,這種心理更為明顯(有對外的心理)等等,數不勝數。