Eric Rogers是20世纪最杰出的物理教师之一,是物理教学领域几个最高奖的大满贯。他的《面向喜欢探究的头脑的物理学》,是物理教育历史上的一个里程碑。
这本近800页的厚书,由普林斯顿大学出版,内容是基于Rogers在哈佛大学的讲课。本书内容不局限于具体的物理知识,这从书的副标题可以看出:物理科学的方法,本质,与哲学。(我的物理书单中列有这本书)
书中的插图全部是手绘的,虽然很简略,但常常生动有趣。
这个图是关于运动的合成(把两个不同方向的运动相加),这家伙试图一条腿向东走,另一条腿向北走,然后尴尬了。
下图中上一个图表示三个力的平衡,注意拉绳子的人用力的样子,有个家伙都坐到地上了。下一个图画的是三个力不平衡,有一个人力气不够,被拉得摔倒了。
以上是闲谈,现在进正题。
物理学中一个最美妙的发现是,能量具有许多种不同形式,能量可以从一种形式转化为其它形式。可惜的是,有些物理课本好像不太欣赏这一发现,仅仅是在给出能量守恒定律时,顺带提一句能量的转化,或者在其它场合,零星提一下某个过程中,能量从哪种形式转化为哪种形式。
结果就是,学生虽然能答出问题,但是不受触动。
Rogers采取的做法是什么呢?
他集中给出多种多样、范围极其广泛的过程,指出每种过程中涉及的能量转化。
这些过程都用图表示,为了增强对心灵的冲击性,他把这些图不留空隙地排在一起,中间不插入图号,只在最后写道:图26-32. 能量的变化。
这就像在晚会上,许多节目一个接一个上台,主持人只集中报一次幕。
上面的图太小,看不清,所以我这里再依次进行介绍。
1.
人通过滑轮把物体拉起来,化学能转化为重力势能
绳子断掉,重力势能转化为动能,物体落到地面后停止运动,动能转化为热(内能)2.人推车,化学能变为动能放手后,车撞到弹簧上,动能转化为弹性势能3.单摆,能量在重力势能与动能之间来回转化4.物体从桌子掉下去,把弹簧拉紧,重力势能变为弹性势能(经过动能)5.物块掉下来,压缩活塞,活塞压缩封闭空气,重力势能变为动能,动能变为内能6.把酸溶液与碱溶液倒在一起,化学能变为内能烟花,化学能变为内能(与少量光能)爆炸,化学能变为碎片的动能与声能,最后都变为内能7.发射炮弹,化学能变为内能,接着变为动能与势能,炮弹落地后,又都变为内能8.射击,子弹击中靶(或墙壁),化学能变为动能,接着变为内能9.拉铃铛,化学能变为振动能,变为声能,最后变为内能10.波的能量变为轮船的重力势能11.汽车匀速行使时,大量化学能快速转化为空气和路面的内能,上坡时,动能变为重力势能12.本生灯,化学能变为内能变为辐射能(主要是红外辐射)13.阴极射线管,化学能变为电能,变为电子的动能,然后变为内能(大部分电子)或辐射能(X射线)(少量电子)14.放射性衰变,核能变为动能15.电池与电容器连接,化学能变为电能。电池与螺线管连接,化学能变为磁能16.电池与白炽灯泡连接,化学能变为电磁能,变为内能和辐射能17.无线广播,机械能与化学能变为辐射能,变为内能、声能等上面的集中展示,与下面这样一句捎带的话,对学生大脑产生的作用,恐怕不一样吧?如果您是学生,希望本文对您的学习有帮助。如果您是物理教师,希望本文对您的教学有帮助。老贾弄这样一篇文章,很费事和辛苦的。有没有人愿意支持一下他呢?