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哲学观下左右手定则的统一

范文

李海明

摘要：从哲学观点解读物理学中的左右手定则，通过对右手定则统一过程的分析体现出物理学所追求的统一而简洁的美。

关键词：左手定则;右手定则;统一;物理美

在中学物理电磁相关知识中，左手定则、右手定则和安培定则彼此不同，是独立的知识点。在多年教学过程中，作者发现學生在学习和使用左右手定则时经常会感到困惑。经过分析和探究发现，出现这种学习困扰的原因主要是学生对定则的熟悉度和掌握比较弱。但如果将左右手定则统一在右手上体现，即运用右手来表达就会大大减少混淆的现象，此外，它可以使学生的解决问题的思路更加清晰，在审查和复习知识的过程中方便快捷。同时，它可以反映出电磁世界的和谐、简洁和多样性的美。在教学过程中，教师有意识地渗透和运用物理学家的和谐美。这是一种教学理念，可以让学生感受到物理学的乐趣和神秘感。

一、物理学中的统一规律

通过梳理物理学的发展，我们会发现物理学的发展实际上是追求统一的过程，例如：牛顿的万有引力定律实现天与地运动的统一;而法国物理学家安培的分子电流假说实现的是天然磁和电流磁的统一;Maxwell的电磁理论实现了电磁和光学现象的统一;DeBloj提出的物质波假说是微观粒子的波粒二象性;爱因斯坦以探索和理解自然的统一为目的，他提出的光量子假设统一了光的波粒二象性，他的特殊相对论将动量守恒和能量守恒统一为一个定律。他进一步揭示了广义相对论中时间、空间和物质运动的统一。所有有成就的物理学家为探索统一做出了巨大贡献。因此，探索统一不仅是物理学家的崇高的任务，也应是我们在学习物理中对真理和美的追求。而现代物理学的发展也是循着“统一”的思想在进步着。

1820年，单导线右手螺旋定则和螺线管右手螺旋定则（统称安培定则）被法国物理学家安培总结归纳提出。他在研究直线电流、环形电流、通电螺线管对磁针作用时发现了电流和磁场关系，通过总结安培定则主要有以下观点：①左手定则涉及三个方向：导体的电流方向、磁场的方向和力的方向，其作用是确定通电导体在磁场中的力的方向。②右手定则涉及三个方向：导体运动的方向、磁场的方向和感应电流的方向。本文的主要思路就是来讨论将这几个定则的统一，以使它更方便地使用。

二、将左手定则统一到右手定则

在普通高中的物理教科书中，左手定则用于判断磁场中安培力的方向（图1）：伸展左手，使拇指和四个手指垂直于手掌，让磁力线垂直进入手掌。并且四个指状物指向电流的方向，拇指指示的方向是通电线在磁场中的力的方向。电动机的制作正是运用了左手定则这一原理。使用右手定则来确定通过在闭环中切割导体的一部分而产生的感应电流的方向（参见图2）。伸出右手使拇指垂直于四个手指的其余部分并在同一平面上，让磁力线垂直进

入手掌，拇指指向导体的运动方向，发电机就是基于这一基本原理的。

我们发现两个法则当中磁场的方向均是垂直于手掌方向。伸出右手时，使拇指垂直于四个手指的其余部分，并且它们与手掌处于同一平面，让磁力线垂直于手掌。将拇指指向“原因”方向，将四指指向“结果”方向。这里的“原因”和“结果”是特指。在判断通电导线处在磁场中所受安培力时，“原因”指电流，“结果”指安培力，有电流这个原因才导致安培力这个结果。而在判断切割磁感线产生感应电流时“原因”指运动，“结果”指感生电流，由于切割磁感线这个原因，才导致感生电流这个结果。无论判断生电还是判断受力都统一成：拇指指向“原因”方向，四个手指指向“结果”方向，这样的统一合理且易于记忆。这样就把左手定则统一到右手上了。其实任何事物的发展总是有因有果，这样的统一有利于学生学会从因果关系来分析问题，培养其科学思维能力，因此左右手定则统一为右手定则有其现实意义。

上文我们主要将左手定则统一于右手，这在我们中学的左右手定则的教学中有非常重要的作用，学生在解题过程中可以统一使用右手，统一从“原因”找到“结果”，方便简洁，虽然这种处理方法并不否认“左手定则”和“右手定则”，但应用哲学观念上的辩证统一思想的这一创新，也给我们在教学中，在继续的深入学习提供了一个新的启发，指导我们在物理教学中不断创新突破。

编辑谢尾合

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