探讨物理规律之间相互转化的辩证关系

摘要：辩证唯物主义是人们认识世界的最基本的思想方法，在物理教学中如何渗透辩证唯物主义的基本思想是我们物理教师应该研究的课题。本文主要探讨在高职物理教学中，如何根据辩证唯物主义思想探讨物理规律之间的相互转化。

关键词：辩证唯物主义；物理规律；转化
　　
　　物理教学如何把教材的科学内容和思想内容有机结合起来，努力做到在运用辩证唯物主义观点和方法阐述物理现象和规律的同时，有计划地渗透辩证唯物主义的基本思想，有目的地培养辩证思维方法和能力，并使辩证唯物主义思想和观点的建立、辩证思维方法和能力的培养寓于系统知识传授之中，而不是附加于知识内容之外。这不仅对学生正确而深刻地理解物理知识是卓有成效的，且对形成科学的世界观、领会科学方法论都有着积极的作用。
　　物理学中有很多的辩证唯物思想，我们在教学中有计划地渗透辩证唯物主义的基本思想，有目的地培养辩证思维方法和能力，并使辩证唯物主义思想和观点的建立、辩证思维方法和能力的培养寓于系统知识传授之中，而不是附加于知识内容之外。这不仅对学生正确而深刻地理解物理知识是卓有成效的，且对形成科学的世界观、领会科学方法论都有着积极的作用。下面谈谈高职物理与唯物主义的辨证变化规律。
　　一、物理规律之间相互转化
　　物理现象和物理规律不是绝对、孤立、一成不变的，在物理学中对立的双方在一定条件下相互转化的例子比比皆是。例如，导体和绝缘体（电介质）这对矛盾的东西并不是绝对的。在通常情况下很好的绝缘体，随着条件的变化，绝缘体里的一部分被束缚着的电荷，可以变成能够自由移动的电荷，于是它的导电能力也就随之增强，甚至变成导体；譬如，玻璃在通常情况下是很好的绝缘体，而当烧得红热的时候就成了导体；又如干燥和低温的空气是很好的绝缘体，而高温的空气和潮湿的空气也会变化成导体。
　　基本粒子的相互转化也是事物之间相互转化的很好例证：绝大多数基本粒子都是不稳定的，在很短时间内就发生衰变，并且能够相互转化。
　　电和磁有着不可分割的关系，也是在一定条件下相互转化的典型例子。譬如电流周围存在着磁场，这表明在电荷定向移动这个条件下电与磁共存，并且电向磁方面转化；而在另一条件下，磁也向电方面转化—电磁感应现象：穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中就产生感生电流。又如，电磁震荡能够产生电磁波。根据麦克斯韦电磁理论，任何变化的电场都要在周围空间产生磁场，振荡电场在周围空间产生同样频率的振荡磁场；同样，任何变化的磁场都要在周围空间产生电场，振荡磁场在周围空间产生同样频率的振荡电场。可见变化的电场和变化的磁场是相互联系着的（并在一定条件下相互转化），形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场。当电路中发生电磁振荡时，振荡电路的电场和磁场的改变是不均匀的，在周围空间里产生了振荡磁场和振荡电场，并且是交替产生、由近及远地向外传播。这就是说，电磁场并不局限于某个区域，而是要由发生的区域向周围空间传播开去。电磁场由发生的区域向远处传播就是电磁波。
　　自然界一切形式的运动在能量的概念上可以得到统一的观点而全部联系起来。能的转化和守恒定律是自然界普遍规律，它被广泛地利用来分析研究各种自然现象，而成为人们认识自然和改造自然的有力武器。这一定律的知识链条式地贯串整个物理教材，生动地揭示了对立的双方在一定条件下相互转化的辩证规律。例如，在只有重力和弹力做功的条件下，动能和势能（重力势能、弹性势能）可以互相转化，而总的机械能守恒。又如，在其它力做功的条件下，机械能和其它形式的能可以互相转化。大量的实验事实证明，任何形式的能转化为别种形式能时（例如机械能跟内能互相转化时，或电能和内能互相转化时……）总的能量都是守恒的。由于每种形式的能都是跟物质的某种形式的运动相对应的，因此，能的不断相互转化表明了物质的运动不断地由一种运动形式转化为其它运动形式。能的转化和守恒定律包括能量转化和守恒两个方面。能的转化说明自然界一切事物都是相联系并在一定条件下互相转化的；能量守恒是从量的方面指出物质从一种运动形式转化为另一种运动形式时能量既不会创生，也不会消灭。
　二、物理规律的主要和次要方面在一定条件下的相互转化
　　矛盾的主要和次要方面的区别不是绝对的、一成不变的，而是相对的，可变的，在一定条件下它们可以互相转化。例如，在分析“直流发电机的工作原理”和“直流发动机的工作原理”时，要引导学生深刻理解直流电机里电磁感应现象和磁场对电流（包括感生电流）的作用是相互依存并又相制约的，是共处于一个统一体中矛盾着的两个方面，它们在一定的条件下相互依存、相互转化。在直流发电机里，当动力使电枢在磁场中转动时，一方面，穿过电枢线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感生电流；另一方面，与此同时，

磁场对感生电流的作用，又阻碍电枢的转动（一般称为发电机的电动机效应）。这表明了感生电流对产生它的原因是有阻碍作用的。为了克服这种阻碍作用，使电枢匀速转动就需要用发动机（例如蒸汽轮机、水轮机等）带动发电机工作（供给它机械能），动力克服磁场对感生电流的作用力作机械功的过程，就是机械能转化为电能的过程，这正是能的转化和守恒定律在发电机里的具体反映。所以说发电机是利用电磁感应原理把机械能转变成电能的一种机器。在直流发电机里，电磁感应现象是矛盾的主要方面，磁场对电流（感生电流）的作用是矛盾的非主要方面。而在直流电动机里，给电枢（在磁场中）通直流电时，一方面，磁场对电流的作用力的力矩使电枢在磁场中转动；另一方面，与此同时，电枢在磁场中转动的过程又产生电磁感应现象，出现反电动势，阻碍电流通入电枢（一般称为电动机的发电机效应）。所以说直流电动机是利用磁场对电流作用的原理把电能转变成机械能的一种机器。在直流电动机里，磁场对电流的作用是矛盾的主要方面，电磁感应现象是矛盾的非主要方面。事实上，直流发电机和直流电动机是可逆性的机器。这就是说，在直流电机里矛盾的主要和非主要的方面是可以在一定条件下相互转化的。当用发动机带动直流电机的电枢转动时，这一电机成为一个发动机，在这种情况下，电磁感应现象是矛盾的主要方面，磁场对电流（感生电流）的作用是矛盾的非主要方面，这时机械能转变成电能；而当通直流电于这一电机时，矛盾的主要方面就转化为磁场对电场作用，而成为直流电动机，同时电磁感应现象则转化为矛盾的非主要方面，这时电能转变成机械能，这样引导学生弄清了直流电机在什么条件下，哪一方面是矛盾的主要方面，他们就能深刻领会到电枢里所产生的感生电动势在发电机里是产生感生电流的原因（作用为电源），而在电动机里则为反电动势；磁场对电流的作用力的力矩在电动机里是动力矩，而在发电机里则是阻力矩。抓住了上述关键性问题，学生就能具体弄清发电机和电动机在工作时能量之间各是怎样转化的，从而才能具体地、深刻地理解发电机和电动机的工作原理。
　　教学实践表明，对物理现象的相互联系、相互依存、相互制约、相互转化知道得越多，理解得就越深刻、越能融会贯通地掌握知识，这也是培养辩证思维能力的一种有效方法。
　　
　　【参考文献】
　　[1]郑西光．《谈电磁转换的机理及过程》．高职物理．2003，（7）．
　　[2]张思建．《物理教学中优秀思维品质的培养》．物理教学．2002，（11）．
　　[3]马凤翔．《后现代视野下物理教学的新探索》．物理通报．２006，（7）．

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