为什么物理学中要有人文精神
物理学中人文精神的光辉
1、物理学史中科学家高尚的情操
玛丽·居里和她的丈夫对铀和铀的各种矿石进行了深入的研究，并且发现了两种放射性很强的新元素。玛丽·居里为了纪念她的祖国波兰，把其中一种元素命名为钋，另一种命名为镭。玛丽·居里本可以获得巨额财富，但是，她却把个人待遇置之度外，想到的则是如何能够为全人类服务。1921年5月20日，美国总统哈定在白宫举行向居里夫人赠镭仪式。缘由是美国著名女记者麦隆内夫人在1920年5月采访居里夫人时，问居里夫人：“若把世界上所有的东西任你选，你最愿意要什么?”居里夫人说：“我需要一克镭，以便继续我的研究，但是，我买不起，镭的价格太高了。”麦隆内夫人组织美国妇女捐款10万美元，从美国制造商手中购买了一克镭，赠与居里夫人。居里夫人接受捐赠后说：“这一克镭代表了一笔巨款。在我活着的时候，我将完全用它作科学研究。那么在我死后，我愿意把它算作赠与我的实验室的礼物。”
科学家研究出了成果后，想到的是自己的祖国，想到的是为全人类服务，科学家在研究过程中把死的威胁留给自己，把生的希望留给别人。
还有，像伽利略以实验事实为依据向权威挑战的故事；布鲁纳用生命捍卫真理的故事；塞曼与洛仑兹互相支持与合作；菲涅耳、夫琅和费、马吕斯、杨氏，各自的实验结果互相补充、互相支持，完善了光学理论，为人类作出巨大的贡献的事例，无不表现了物理学家高尚的爱国情操和无私的合作与奉献精神。
2、物理知识的完整美，折射出严谨的科学态度和科学道德
在19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上，建立了完整的电磁场理论，预言了电磁波的存在。这个理论，麦克斯韦本人未能证实，因而这个理论很久都未得到科学界的承认。高度抽象的麦克斯韦方程仅仅几个公式，几个数学符号，就包罗了电荷、电流、电磁、光等自然界一切电磁现象的基本规律，这在一般人看来太不可思议了。到1868年，德国科学家赫兹进行了一系列实验，终于发现了人们怀疑和期待已久的电磁波，科学界才把“自牛顿以后，世界上最伟大的数学物理学家”的桂冠授予逝世9年的麦克斯韦。任何理论应该有可靠、准确的实验数据和结果的严格论证。这是研究物理具有的严谨的科学态度和科学道德。
3、科学家们探索真理的感人事迹，表现出勇于探索真理的人生观。
牛顿在1687年出版了他的名著《自然哲学的教学原理》。在这部著作中，牛顿提出了三条运动定律，这三条定律总称为牛顿运动定律，是整个动力学的基础。课本在进行历史回顾时讲到：古希腊的哲学家亚里士多德的观点是必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止下来。而这个错误的论点，在两千年内，一直无人指出。直到十七世纪，意大利著名物理学家伽利略才根据实验指出：设想没有摩擦，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度继续运动下去。
伽利略满腔热情地进入大学后，一些教授平平庸地讲：“我要教给你们的，都是自古以来就认为正确无误的，都是写在亚里士多德书上的”.“大家要熟背、默记下来”等等。伽利略的读书方法是自己思考、自己实验、自己证实。敢于指出权威的不对，伽利略敢于提出自己的新的正确的见解。爱因斯坦这样评价伽利略：
伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点，而用新的观点来代替它。牛顿在伽利略等人的研究基础上，并根据他自己的研究，系统地总结了力学的知识，提出了三条运动定律。牛顿曾说：“如果说我见到的比笛卡尔要远一点，那是因为我站在巨人的肩上的缘故。”
可见，科学研究需要前赴后继，需要虚心学习前人的研究成果，科学家们为探索真理，呕心沥血，但他们却淡泊名利。我们今天不但要努力学习知识，我们还要学习科学家们在科学研究中的前赴后继，敢于质疑，勇于探索，淡泊名利的精神。虚心向老师和同学学习，刻苦钻研。
4、物理学家的思维品质，是人类思维活动的标杆
高中物理课本在推导机械能守恒定律时，通过动能定理，重力做功与重力势能的关系，得出机械能守恒定律的表达式：mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2 ，该守恒定律又可写为：Ek1+EP1=Ek2+EP2 ，我们还可更简洁的写为E1= E2，ΔE=0 ，天衣无缝的简洁美！再看动量守恒定律的表达式: m1v1+ m2v2= m1v1’+ m2v2’ ，可写为P1+P2 = P1’+P2’，P1 =P2 ，ΔP=0。比较机械能守恒定律和动量守恒定律两数学表达式，使学生感受到相似美。
开普勒发现行星沿椭圆形轨道绕太阳运动，伽利略发现发射的炮弹、抛出的石子沿抛物线轨道运动，因此，关于圆锥曲线的进一步研究，成为人们的迫切需要，用代数方程把曲线表示出来，笛卡尔和另一位法国数学家费尔马建立了解析几何学。心灵中独特的思维方式对科学研究起了重要作用。
人文物理学主要学什么
人文物理学主要学物理知识及其与现代科技的关系，不追求物理公式的推导和定理的证明，尽量避免繁复的数学语言，充分考虑文科学生的特点，以扩展学生的学术襟怀和眼光。
物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律。
什么是物理，事理，人理
1、物理
通常指自然规律。
2、事理
现实社会规律。涉及到人的自由意志，往往很难理清。如“当局者迷，旁观者清”。
现在有一种把事理物理化的倾向，这是科学方法讲求实证的要求。古代中国是物理事理化。中国古代讲“物”，往往是和“事”联系在一起。如杜甫的诗“细推物理须行乐，何用浮名绊此身”。又如，“格物致知”，是从实践中获得知识。“致知格物”，是说把正确的知识应用到解决问题上，把事性做好。。
物理—事理—人理系统方法论
这是从另一角度说理，如何依理行事。根据“懂物理、明事理、通人理”的系统实践原则，顾基发提出了物理—事理—人理系统方法论（简称WSR方法论）。
1、物理、事理、人理
表1 物理、事理、人理系统方法论内容
物理
事理
人理
对象与内容
客观物质世界 法则、规则
组织、系统 管理和做事的道理
人、群体、关系 为人处事的 道理
焦点
是什么？ 功能分析
怎样做？ 逻辑分析
最好怎么做？可能是？ 人文分析
原则
诚实；追求真理
协调；追求效率
讲人性、和谐；追求成效
所需知识
自然科学
管理科学、系统科学
人文知识、行为科学
2、WSR方法论的理解意图
物理
事理
人理
尽可能了解服务对象（顾客）的所有目标，现有资源情况
了解目标的背景、目标间的相互关系、目前系统组织和运行方式，目前工作实行的评价准则
与各层用户沟通，考察顾客对目标的期望或认同程度，了解用户的视点，特别是有决策权的领导的观点
3、WSR方法论应用示例
项目
物理
事理
人理
1
区域水资源管理决策支持系统
水资源系统组成；日常管理系统；计算机网络系统；领域知识
决策支持系统功能：预测，水库调度，水分配、洪汛管理；适合的数学模型与仿真模型
见地，利益，协调
2
劳动力市场评估
中国劳动力市场运行机制、市场发展项目
监测、评估与推广；
评价指标，评价方法，统计分析；
利益，CATWOE分析，价值观
3
企业管理软件包的研发
企业组织结构、企业管理、企业信息结构、功能模块
整体系统目标、研发力量的安排
研发机构的企业文化，研究人员、管理人员、开发人员和应用部门的利益与冲突
4
大学评价
大学基本数据
大学评价指标、运行效率；主成分分析，聚类分析，宽容序数解
社会的评价（校长、院长、公司、院士）
高中物理有关人文知识总结 例：卡文迪许做了扭秤实验
高中物理学史总结
物理 必修1
1. 英国天文学家哈雷根据牛顿的万有引力定律正确地预言了哈雷彗星的 回归。P5
2. 美国气象学家洛伦兹发现，一个复杂系统初始条件的微小差异可能使 结果产生巨大偏差。P5
3. 哥白尼提出日心说。 牛顿和莱布尼茨发明微积分。 爱迪生发明留声机和电灯。 贝尔发明电话。 居里夫人
发现镭、钍、钋三种元素的放射性。 爱因斯坦提出狭义相对论和广义相对论。 李政道和杨振宁指出弱相互作用
下宇称不守恒。
4. 普朗克，德国物理学家，量子论的奠基人。P30
5. 古希腊学者亚里士多德认为物体下落的快慢是由他们的重量决定的。 P45
6. 意大利物理学家和天文学家伽利略通过实验研究自由落体运动，把实 验和逻辑推理结合起来。P47、48 近代
力学的创始人。P49
7. 英国科学家胡克发现了胡克定律。P56
8. 亚里士多德认为：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的 作用，物体就要停止在一个地方。P68
伽利略斜面实验说明：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运 动状态的原因。P68 法国科学家笛卡儿补
充完善伽利略观点，指出：除非物体受到力的作 用，物体将永远保持其静止或运动状态。P69
9. 英国科学家牛顿，动力学的奠基者，提出牛顿运动定律。P68
10. 吴健雄，华裔美国物理学家，用实验证实了宇称不守恒，电磁相互作 用与弱相互作用的密切联系。P92
11. 美国 J.韦伯首创用铝棒做 “天线” 接收天体辐射的引力波的方法。 ， P92
12. J.H.泰勒等人观测围绕共同质心高速转动的双星， 推测它们在辐射引力 波时失去了能量。P92
物理 必修2
1． 德国天文学家开普勒，研究了丹麦天文学家第谷的星星观测记录。发 表了开普勒行星运动定律。P29 P32
2． 古代天文学家托勒密完善了理论：每个行星都沿着圆运动，这个圆叫 做 “本轮” 同时本轮的圆心又环绕
着地球沿一个叫做均轮的大圆运动。 ， P31
3． 哥白尼（波兰）发表《天体运行论》 ，预示了地心宇宙论的终结。P31
4． 伽利略发明了望远镜，观测证明了地球不是所有天体运动的中心。P32
5． 第谷·布拉赫的观测结果为哥白尼的学说提供了关键性支持。P32
6． 哈雷预言了哈雷彗星的回归。P33
7． 胡克等人认为，行星绕太阳运动是因为受到了太阳的引力。P33
8． 牛顿在《自然哲学的数学原理》中发表了万有引力定律。P37
9． 英国物理学家卡文迪许比较精确地得出了万有引力常量的数值。P37
10． 剑桥大学的学生亚当斯和法国天文学家勒维耶各自独立计算出海 王星的轨道。 德国的伽勒在勒维护耶语
言的位置附近发现了海王 星。P39 11． 法国科学家拉普拉斯指出，对于一个质量为 M 的球状物体，当其 半径 R 不大于 2GM/c2 时， 即是一个
黑洞。 P42 英国学者米切尔也提 出过相似的见解。P43 12． 德国天文学家 F.W.贝塞尔根据天狼星移动轨迹，推测有一个看不 见的伴星在围绕天狼星运动，后来的观
测证实了他的猜想，这是最早 的白矮星、P47
13． 伽利略的斜面实验显现出能量及其守恒的思想。P51
14． 戴维发现电流的化学效应。 奥斯特发现电流的磁效应。 塞贝克发现温差电现象。 法拉第发现电磁感应现
象。 焦耳发现电流的热效应；测定了热功当量的数值。 迈尔表述了能量守恒定律，并计算出热功当量的数值。
亥姆霍兹在理论上概括和总结能量守恒定律。P75 P33、P41、P48。其余已完成。
物理 选修3-1
1. 希腊人泰勒斯发现摩擦过的琥珀吸引轻小物体的现象。P2
2. 公元一世纪，我国东汉学者王充在《论衡》中写下“顿牟掇芥”一语， 指的是用玳瑁的壳吸引轻小物体。P2
在《论衡》中描述的“司南”使 人们公认最早的磁性定向工具 P80
3. 美国科学家富兰克林命名了正电荷和负电荷。P2
4. 电荷量 e 的数值最早是由美国物理学家密立根测得的。P4
5. 法国学者库仑在前人工作基础上通过实验总结出库仑定律。P6
6. 英国物理学家，化学家法拉第提出：电荷的周围存在着有它产生的电 场，处在电场中的其它电荷受到电场给
予的作用力。P10 用电力线（即电场线）和磁力线（即磁场线）形象地描述电场和磁场。 P14 发现了电磁感应
现象。P14
7. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并且把光现象与电磁现象统一起来。 P14
8. 范德格拉夫静电加速器。P38
9. 富兰克林发现莱顿瓶放电可使缝衣针磁化。P80
10. 丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。P81
11. 安培 发现，磁体对通电导线有作用力。P81
12. 特斯拉，美国电气工程师，是交变电流进入实用领域的主要推动者。 P84
13. 法国学者安培提出了著名的分子电流假说。P87
14. 洛伦兹，荷兰物理学家，主要贡献是他的电子论。提出了著名的洛伦 兹力公式。P95
15. 美国物理学家 E.H .霍尔观察到霍尔效应。P103 扉页、P80。其余已完成。
物理 选修3-2
1. 奥斯特发现了电流的磁效应。P2
2. 法拉第发现了电磁感应现象。P3 利用电磁感应的原理发明了人类历史 上的第一台发电机——圆盘发电机。
P14
3. 物理学家楞次总结出楞次定律。P11
4. 在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上，人们总结出法拉第电磁感 应定律。P15
5. 英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场。P19 已完成。
物理 选修3-4
1. 傅科摆。1851 年，傅科 傅科在巴黎万神殿用长 67m 的单摆演示了地球自 傅科 转的效应，摆的周期超过 16s。 P14
2. 惠更斯， 数学家。 确定了计算单摆周期的公式。 P16 惠更斯 荷兰物理学家、 1690 年提出了惠更斯原理。 P33 首先提出光的波动说。 P46
3. 多普勒 多普勒效应 P42
4.19 世纪 60 年代，麦克斯韦 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并认为光也是一种 麦克斯韦 电磁波。 P46
德国科学家赫兹 赫兹用实验证明了电磁波的存在。 P46
5. 爱因斯坦于 20 世纪初提出了光子说， 认为光具有粒子性， 从而解释了 光电效应。P46
6. 荷兰数学家斯涅耳总结出了光的折射定律。 P47
7. 1801 年， 英国物理学见托马斯· 杨成功地观察到了光的干涉现象。 P50
8. 物理学家菲涅耳按照光的波动说深入研究了光的衍射，在论文中提出 了严密地解决衍射问题的数学方法。
泊松按照菲涅耳的理论计算，计算出泊松亮斑的存在。P61~62
9. 物理学家布拉格父子首先研究了晶体对 X 射线的衍射。P63
10.英国生物学家威尔金斯和弗兰克林研究了 DNA 对 X 射线的衍射，美 国生物学家沃森和生物学家克里克根据
数据提出了 DNA 的双螺旋结 构模型。P63
11. 法拉第发现电磁感应现象。P77
12.麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本 质上的统一性，建立了完整的电磁场理
论。P78
13. 赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，在人类历史上首先捕捉到了 电磁波。P79
14. 俄罗斯物理雪见波波夫和意大利青年马可尼各自独立地发明了无线电 报机。P86
15. 英国发明家贝尔德表演了向远处传递活动图像的技术，标志着电视的 诞生P87
16. 物理学家通过实验和天文观测得到结果：不论光源与观察者做怎样的 相对运动，光相对于观察者的速度是
一样的。1997 年的麦克耳孙-莫 雷实验是最著名的一个。P99
19. 爱因斯坦：提出狭义相对论 P99 和广义相对论 P109。
20. 1941 年， 美国科学家罗西和霍尔在不同高度统计了宇宙线中的μ子数 量，结果与相对论的语言完全一致
。P104
21. 荷兰物理学家洛伦兹试图利用物体通过以太时以太的“收缩”来解释 实验结果，并得到相应的公式。P105
22. 法国数学家、 物理学家庞加莱在 1895 年， 首次提出了相对性原理的思 想。1899 年，又进一步提出，对
于所有观察者来说，光速都是常数。 还论证了“两个事件历时相等”和“在两地同时发生的两个事件”的 说法
是没有意义的。P105 23. 1929 年，美国天文学家哈勃发现，银河系以外的大多数星系都在远离 我们而去，距离越远，离开的速度越
大。P111 24. 1964~1965 年，美国贝尔实验室的科学家彭齐亚斯和威尔孙检测到了 微波背景的辐射。P111
物理 3-5
1. 法国科学家笛卡儿最先提出动量具有守恒性。把物体的大小（质量） 与速率的乘积叫做动量。P6
2. 惠更斯明确指出了动量的方向性和守恒性。P6
3. 牛顿把迪卡儿的定义做了修改，用质量与速度的乘积定义动量。P6
4. 卢瑟福猜测，原子中可能还有一种电中性的粒子。P16 德国物理学家博特及其合作者贝克尔用α粒子轰击一
系列元素， 产生一 种未知射线，他们认为这是一种γ射线。 法国物理学家约里奥-居里夫妇重复波特和贝克尔
的实验，仍旧认为中 性的“铍射线”是一种γ射线。 英国物理学家查德威克发现了中子。P16、P17
5. 苏联科学家齐奥尔科夫斯基提出了多级火箭的概念。P20
6. 迪卡儿主张以 mv 度量运动， 莱布尼兹主张以 mv2 度量运动。 法国科学 家达兰贝尔用他的研究指出，双
方实际是从不同的角度描述了运动的 守恒性。P24 7. 德国物理学家维恩在 1896 年，英国物理学家瑞利在 1900 年，分别提 出了辐射强度按波长分布的理论公式
。P28 8. 普朗克在 1900 年把能量子引入物理学， 称为新物理学思想的基石之一。 借助能量子的假说，普朗克得出
黑体辐射强度按波长分布的公式与实 验相符。P29 9. 1887 年，赫兹在研究电磁波的实验中偶尔发现，接收电路的间隙如果 收到光照，更易长生电火花，这是最
早发现的光电效应。P31
10. 德国物理学家 P.勒纳德、 英国物理学家 J.J.汤姆孙等相继进行试验研究， 证实了光电效应。P31
11. 爱因斯坦提出了光子理论，爱因斯坦光电效应方程，发现了光电效应 的规律。P33
12. 美国物理学家密立根通过实验检验了爱因斯坦方程式的正确性。P33
13. 1918-1922 年， 美国物理学家康普顿在研究石墨对 X 射线的散射时， 发 现了康普顿效应。他的学生，中
国留学生吴有训证实了康普顿效应的 普遍性。P35
14. 1924 年法国巴黎大学的德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性。 P37
15. 1912 年，德国物理学家劳厄提议，利用晶体中排列规则的物质微粒作 为光栅，来检验伦琴射线的波动性，
实验获得了成功，证实伦琴射线 就是波长为十分之几纳米的电磁波。P38
16. 1927 年，戴维孙和 G.P.汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验， 证实了电子的波动性。P38
17. 1926 年， 德国物理学家玻恩指出： 虽然不能肯定某个光子落在哪一点， 但由屏上各处明暗不同这个事实
可推知，光子落在个点的概率是不一 样的，即光子落在明纹出的概率大，落在暗纹处的概率小。说明，光 是一
种概率波。P41 18. N.波尔建立了前期的量子论。P44 1925 年，海森伯等人发展了矩阵力学。P45 1926 年， 薛定谔根据德布
罗意的波粒二象性假说建立了波动力学。 P45 薛定谔等人证明矩阵力学与波动力学在数学上是等价的，于是两
种理 论融合为量子力学 P45 由于狄拉克等人的进一步发展，量子力学称为逻辑严谨、方法齐备的 崭新理论。
P45
19. 1858 年，德国物理学家普吕克尔在实验中观察到了阴极射线。P47
20. 1876 年，德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到阴 极发出的某种射线的撞击引起的，并
把这种射线命名为阴极射线。P47
21. 英国物理学家 J.J.汤姆孙发现了电子。P49
22. 赫兹实验时，由于管中真空度不高，没有看到阴极射线的偏转，因此 他认为阴极射线不带电。P49
23. 舒斯特在 1890 年，考夫曼在 1897 年测出了阴极射线微粒的比荷。P50
24. 原子结构： 1898 年，汤姆孙提出“西瓜模型” （或“枣糕模型”。P51 ） 1903 年勒纳德在实验中发现
较高速度的电子很容易穿透原子，说明原 子不是一个实心球体；后来的α粒子散射实验完全否定了汤姆孙的模
型。 25. 1909 年，英籍物理学家卢瑟福知道学生盖革和马斯顿进行α粒子散射 实验，提出了核式结构模型。P52、
P53
26. 1814 年，德国物理学家夫琅和费发现太阳光谱中有许多暗线，今天被 称为夫琅和费线。P54
27. 1885 年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的四条谱线作了分析，总 结出这些谱线的波长可用一个公式表
示。P55 28. 1913 年，丹麦物理学家 N.波尔提出了自己的原子结构假说：电子的轨 道是量子化的；频率条件，又称辐
射条件。P57、P58
29. 1941 年，弗兰克和赫兹利用电子轰击汞原子，证明原子能量的量子化 现象。P60
30. 1896 年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能发出看不见 的射线，这种射线可以穿透黑纸使照
相底板感光。P65 玛丽·居里和皮埃尔·居里发现两种能发出更强射线的新元素钋和镭。 P65
31. 1919 年，卢瑟福用镭放射出的α粒子轰击氮原子核，从核中打出了一 种新的粒子，即质子。P66
32. 1895 年末，德国物理学家伦琴发现了 X 射线，即伦琴射线。P68
33. 1912 年，英国物理学家威耳逊发明了威耳逊云室。P74
34. 1928 年德国物理学家盖革和米勒研制了盖革-米勒计数器，又称 G-M 计数器。P75
35. 1934 年， 约里奥-居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷 30 P P76
36. 1938 年底，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼在用中子轰击铀 核的实验中发现，生成物中有原子
序数为 56 的元素钡。P83
37.奥地利物 理学家迈特纳和弗里施对此作出解释，弗里施把此类核反应定名为原子核的裂变。P83
38. 1942 年，费米主持建立了世界上第一个称为“核反应堆”的装置，首 次通过可控制链式反应实现了核能的
释放。P85 P84、P93