劉乃勝

眾所周知，唯物辯證的自然觀與方法論是自然辯證法的基石。自然辯證法是以馬克思主義的觀點(diǎn)、理論與方法為指導(dǎo)，根據(jù)社會歷史條件，結(jié)合時(shí)代的任務(wù)，對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及與社會發(fā)展的相互關(guān)系進(jìn)行考察的研究領(lǐng)域。其原理，可以應(yīng)用于任何一門學(xué)科當(dāng)中，如自然界中的“變”與“不變”，矛盾的對立統(tǒng)一，同一事物的多面性、相對性，不同事物存在聯(lián)系、內(nèi)因與外因、量變與質(zhì)變等規(guī)律，在物理教學(xué)中都可以得到完美的體現(xiàn)。物理學(xué)是研究自然界物質(zhì)的性質(zhì)，運(yùn)動規(guī)律和結(jié)構(gòu)的一門科學(xué)。大自然是一個(gè)辯證、和諧、統(tǒng)一的整體。它在運(yùn)行過程中處處體現(xiàn)和諧統(tǒng)一的辯證性，因此“辯證”是自然運(yùn)行的主要特性。物理教師學(xué)一點(diǎn)自然辯證法的思想，并在教學(xué)中滲透辯證唯物的思想、觀點(diǎn)和方法是很有必要的。下面我結(jié)合我的幾年初中物理教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勎覍@兩門學(xué)科如何相互融合的一些淺顯認(rèn)識。

一、辯證唯物主義自然觀的基本思想和特征

自然是物質(zhì)的，物質(zhì)是萬物的本原和基礎(chǔ)，自然界除了運(yùn)動著的物質(zhì)及其表現(xiàn)形式外，什么也沒有;運(yùn)動無論在量上，還是在質(zhì)上都是不滅的;意識和思維是物質(zhì)高度發(fā)展的產(chǎn)物，既人腦的屬性和機(jī)能;時(shí)間和空間是物質(zhì)的固有屬性和存在方式;自然界的一切事物和現(xiàn)象都是矛盾的統(tǒng)一體，它們既是對立的，又是統(tǒng)一的，并且萬物都處于普遍聯(lián)系和相互作用之中，處于永久的產(chǎn)生和消亡之中，處于不斷的運(yùn)動和轉(zhuǎn)化過程之中。其基本特點(diǎn)主要是：第一，唯物論與辯證法的統(tǒng)一。第二，自然史與人類史的統(tǒng)一。第三，天然自然與人化自然的統(tǒng)一。

二、辯證法在物理學(xué)科中的體現(xiàn)

（一）辯證法在“能量守恒”中的體現(xiàn)

我們知道，大自然是每時(shí)每刻都在變化著，但這種變化并不是無序的、無規(guī)律的變化，總是有些相對不變（或相等）的東西，在制約著變化的東西，使它們有序地運(yùn)動，這就是有序和無序之間的自然辯證法。在我們的物理學(xué)中，也是無處不見。

例如，自然界中各種形式的能量既可以轉(zhuǎn)化，也可以轉(zhuǎn)移，但無論怎樣轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，能的總量保持不變，這就是能量守恒定律。碰撞是自然界中常見的現(xiàn)象，在一個(gè)不受外力的系統(tǒng)內(nèi)，無論物體間怎樣碰撞，系統(tǒng)的總動量一定保持不變，這就是動量守恒定律。又如生活中有各式各樣的杠桿，盡管它們受到的動力、阻力及其動力臂、阻力臂的數(shù)值千差萬別，但杠桿平衡時(shí)，“動力×動力臂”與“阻力×阻力臂”一定相等，這就是杠桿原理。

（二）“量變與質(zhì)變”規(guī)律在物理學(xué)中的體現(xiàn)

量變是指事物在數(shù)量和程度上的逐漸的、不顯著的變化;質(zhì)變是指事物顯著的、根本性質(zhì)的變化。可見，“不顯著”是量變的特點(diǎn)，體現(xiàn)了事物的連續(xù)性。“顯著”是質(zhì)變的特點(diǎn)，體現(xiàn)了事物連續(xù)性的中斷。液態(tài)的水變成氣態(tài)的水蒸氣的整個(gè)過程，經(jīng)過了量變和質(zhì)變兩種狀態(tài)，分別呈現(xiàn)出逐漸的、不顯著的變化和顯著的、根本性質(zhì)的變化兩種特點(diǎn)，這也正是量變和質(zhì)變的區(qū)別。實(shí)際上，世界上任何事物的變化，都是量變和質(zhì)變的統(tǒng)一。量變和質(zhì)變是事物變化發(fā)展的兩種狀態(tài)。

在現(xiàn)實(shí)世界中，質(zhì)變往往不是偶然的，需要量變的積累，量變往往不是無限的，超過一定的限度（范圍）就會引起質(zhì)變。正是由于這個(gè)原因，很多物理規(guī)律和公式都有一定的適用范圍。例如在彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長與拉力成正比;隨著彈簧的伸長，一旦超過彈性限度，彈簧將發(fā)生非彈性形變，甚至斷裂。

例如：靜摩擦和動摩擦之間的轉(zhuǎn)變，當(dāng)推力不足時(shí)，重物與地面之間的摩擦就始終屬于靜摩擦，而且大小等于推力的大小，但是當(dāng)推力大于一定值時(shí)，重物最終會被推動，這時(shí)，靜摩擦轉(zhuǎn)變成了動摩擦，摩擦力的大小用公式f=uN來計(jì)算，這就是一個(gè)典型的量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)變。

又如： 在研究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，物體由遠(yuǎn)處逐漸向凸透鏡移近，光屏上所成的實(shí)像越來越大，這是量變。當(dāng)物距等于或小于焦距時(shí)，無論怎樣移動光屏都不能呈現(xiàn)實(shí)像，但在物距小于焦距的范圍內(nèi)，透過凸透鏡可以直接觀察到正立的虛像。物體移過焦點(diǎn)后，由成實(shí)像變?yōu)槌商撓?，像的性質(zhì)發(fā)生了“質(zhì)變”。

（三）同一事物的多面性、相對性

古人云： “橫看成嶺側(cè)成峰?！敝傅木褪?，在看同一事物時(shí)，如果從不同的角度來看，那么就可以看到不同的形狀，同樣，看待物理問題也不例外。有的學(xué)生看待物理問題常常走極端、一刀切、搞絕對、鉆牛角尖，就是缺乏這一辯證思想的表現(xiàn)。要結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，教育學(xué)生學(xué)會全面地、變化地看問題，不能片面地、靜止地看問題。例如：愛因斯坦的相對論。剛接觸物理的學(xué)生常常抱怨：同一物體，怎么既可以說它是靜止的，又可以說它是運(yùn)動的呢？房屋、桌子是靜止的，行駛的汽車、拋出的石塊是運(yùn)動的，這些都是不容置疑的“絕對”事實(shí)呀！“不識廬山真面目，只緣身在此山中。”必須幫學(xué)生打破封閉而死板的思維定勢。針對這種情況，首先通過具體實(shí)例讓學(xué)生明白：物體運(yùn)動與否是相對參照物而言的，同一物體，相對不同的參照物，判斷結(jié)果可以不同，例如以地面為參照物，房屋是靜止的，以太陽為參照物，房屋在隨地球一起運(yùn)動，如果沒有參照物，我們將無法確定物體是運(yùn)動的還是靜止的。在此基礎(chǔ)上，用三言兩語升華到理論，及時(shí)滲透辯證法的思想，以開闊學(xué)生的思維。

（四）物理公式形式簡易卻含義豐富

在說明此問題時(shí)，我們先來看下面的例題：將質(zhì)量為7.9kg 的正方體鐵塊放在面積為0.5m2的水平桌面的中央，求鐵塊對桌面產(chǎn)生的壓強(qiáng)。（g=10N/kg）

一般粗心的學(xué)生覺得問題相當(dāng)簡單，直接由p=F/S=mg/S=154pa。但殊不知若不理解受力面積的真正含義那就會成為解決問題時(shí)的致命傷。仔細(xì)計(jì)算才發(fā)現(xiàn)由V鐵=m/ρ=7.9kg/7.9×103kg/m3=10-3m3。即S鐵=10-2m2。而由于公式中的S真正含義是指物體所受壓力的面積大小，所以此鐵塊放在此水平桌面的受力面積應(yīng)為S鐵=10-2m2再由簡單的公式p=F/S可知壓強(qiáng)應(yīng)為7900pa而不是先前的154pa。對此粗心的同學(xué)在用公式計(jì)算前也許并不曾預(yù)想到要考慮面積S的取值問題，是公式“誤導(dǎo)”了我們但也是公式“解決了我們的問題”。

可見對于某個(gè)自然法則，無論你列舉多少個(gè)實(shí)例、想象出多少種情況、用多么細(xì)膩的語言來描述，往往不如一個(gè)公式表述更準(zhǔn)確、涵蓋更全面。在解決具體問題時(shí)，公式有時(shí)比我們想得更加周到，甚至還能提醒我們有些什么疏忽。但物理公式雖然形式簡易但卻含義豐富。這就需要同學(xué)們能理解掌握這“簡單”中的“復(fù)雜”。這只是一個(gè)簡單的例子，類似情況在物理學(xué)中還有很多。

在科學(xué)研究中，人們對某一現(xiàn)象往往從定性研究入手，然后上升到定量研究，最后形成物理公式。大量的現(xiàn)象、深奧的道理一旦用公式準(zhǔn)確而簡明地概括出來，可以說達(dá)到了該項(xiàng)科學(xué)研究的最高境界。在教學(xué)中，對一些物理問題的探究，也往往按照“定性研究→定量研究→物理公式”的思路展開。在探究浮力的大小時(shí)，學(xué)生通過初步實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)浮力的大小跟液體的密度有關(guān)，跟物體浸入（排開）液體的體積有關(guān)，或跟物體排開液體的質(zhì)量有關(guān)，而跟物體的密度無關(guān)……這些結(jié)論是定性的，而且顯得繁瑣。有沒有一個(gè)簡單的公式把它們統(tǒng)一起來呢？經(jīng)過進(jìn)一步思辨推理和定量實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，最后得出F浮=G排 。因?yàn)镚排=m排g=ρ液V排g，所以阿基米德原理公式“F浮=G排不僅形式簡潔，而且涵蓋了浮力的大小“跟液體的密度有關(guān)”“跟物體排開液體的體積有關(guān)”“跟物體排開液體的質(zhì)量有關(guān)”等實(shí)驗(yàn)結(jié)論。物理公式看似簡簡單單，實(shí)則包羅萬象。用王安石的詩句來形容，可謂恰如其分：“看似尋常最奇崛，成如容易卻艱辛?！边@就是“復(fù)雜”與“簡單”的辯證法。

綜上所述，物理學(xué)中，無一不滲透自然辯證法的哲學(xué)思想，掌握好自然辯證法，能讓我們更深刻的理解到物理學(xué)中的精妙含義。