《美和理论物理学》教案教学设计2（苏教版选修《实用阅读》）

概要：第二层（6节）：定量的物理学的代表人物伽利略的观点是一种深刻的美的观念。第三层（7节）：牛顿创立了完整的经典力学体系，通过他的工作，物理学的数学化取得了进展。第四层（8节）：18世纪后期，四个电学和磁学定律的发现，导致了电学的诞生，甚至导致了现代世界。第五层（9-11节）：麦克斯韦尝试用数学形式把法拉第的思想表达出来，为此奋斗了近20年，最后导出了伟大的麦克斯韦方程，表达了实验发现的库仑定律、高斯定律、安培定律和法拉第定律。第六层（12节）：在最近的物理学中，数学化正在加速进行，狭义相对论的基础是四维连续时空概念，广义相对论是建立在黎曼集合的基础上的。（四）阅读第四部分，明确局部思路。第一层（13节）：为什么物理学数学化的加速，导致了理论物理学中美的概念的变化。考虑到这一点，我建议存在三种美：现象之美、理论描述之美、理论结构之美。（由上文“是什么”，开始转向“为什么”，将问题分析引向深入，并再次交代论述角度。）第二层（14-15节）：举例说明什么是理论物理学中的“现象之美”。第三层（16-17节）：举例说明什么是理论物理学中的“理论描述之美”。第四层（18-20节）

第二层（6节）：定量的物理学的代表人物伽利略的观点是一种深刻的美的观念。第三层（7节）：牛顿创立了完整的经典力学体系，通过他的工作，物理学的数学化取得了进展。

第四层（8节）：18世纪后期，四个电学和磁学定律的发现，导致了电学的诞生，甚至导致了现代世界。

第五层（9-11节）：麦克斯韦尝试用数学形式把法拉第的思想表达出来，为此奋斗了近20年，最后导出了伟大的麦克斯韦方程，表达了实验发现的库仑定律、高斯定律、安培定律和法拉第定律。

第六层（12节）：在最近的物理学中，数学化正在加速进行，狭义相对论的基础是四维连续时空概念，广义相对论是建立在黎曼集合的基础上的。

（四）阅读第四部分，明确局部思路。

第一层（13节）：为什么物理学数学化的加速，导致了理论物理学中美的概念的变化。考虑到这一点，我建议存在三种美：现象之美、理论描述之美、理论结构之美。（由上文“是什么”，开始转向“为什么”，将问题分析引向深入，并再次交代论述角度。）

第二层（14-15节）：举例说明什么是理论物理学中的“现象之美”。

第三层（16-17节）：举例说明什么是理论物理学中的“理论描述之美”。

第四层（18-20节）：举例说明什么是理论物理学中的“理论结构之美”。

五、问题探讨。

1、作者是从哪三个方面介绍了理论物理美学的构成的？

明确：（1）现象之美。（2）理论描述之美。（3）理论结构之美。

2、这种基于物理学数学化的加速发展导致的理论物理学美的概念的变化，作者是如何证明的？

明确：作者是从物理学发展历史的角度举例论证的。

举出的例子依次是：

（1）（6节）“定量的物理学的”代表人物“伽利略的观念是一种深刻的美的观念”。

（2）（7节）牛顿创立了“完整的经典力学体系”，“通过他的工作，物理学的数学化取得了进展”。

（3）（8节）18世纪后期，四个电学和磁学定律的发现“导致了电学的诞生，甚至导致了现代世界”。

（4）（11节）麦克斯韦“尝试用数学形式把法拉第的思想表达出来”，“为此奋斗了近20年，最后导出了伟大的麦克斯韦方程”，“表达了实验发现的库仑定律、高斯定律、安培定律和法拉第定律”。

（5）（12节）“在最近的物理学中，数学化正在加速进行。狭义相对论的基础是四维连续时空概念，广义相对论是建立在黎曼几何的基础上的”。

3、阅读文章相关内容，分别解释下列科学家的言论想说明什么。

（1）（21节）“使一个方程具有美感比使它去符合实验更重要。”（狄拉克）

明确：作者认为狄拉克这句话包含着伟大的真理，其实是想用这句话说明理论物理学研究中，要以美为向导，“遵循你的本能提供的通向美的向导前进，你会获得深刻的真理，即使这种真理与实验是相矛盾的。”

（2）（23节）“创造性的原则寓于数学之中，因此在一定意义上，我认为正如古人所梦想的那样，纯粹的思想能够把握实在。这是真的。”（爱因斯坦）

明确：这段话主要是强调美对物理学中将来的工作的重要性，认为美始终是物理学研究工作中的一个指导原则。

（3）（24节）“我们看到数学家做了我们自己做不到的事。”（海森伯）

明确：因为海森伯起初没有遵循由美的理念所指导的直觉去进行工作，他反被自己的实验发现搞糊涂了，最后结果是他的数学完全预言了这些事实，因此他有感而发说了这句话。所以引用这句话实际上是想说明在科学研究中遵循由美的观念所指导的直觉去进行工作的重要性。

六、布置作业。

筛选文中信息，解释文中出现的重要概念。

美的意义、美的含义、理论物理学中的美、定量的物理学、经典力学体系、四个电磁学定律、麦克斯韦方程、现象之美、理论描述之美、理论结构之美、超导性现象、量子力学、美的最终标准。

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