物理概念、物理量、物理定律在物理學(xué)中地位及教學(xué)探究

1、物理概念、物理量、物理定律在物理學(xué)中地位及教學(xué)探究2011-8-20 1:55:58作者：鄭平代寫論文【摘 要】根據(jù)在實(shí)際物理概念、物理量和物理定律的教學(xué)中，總結(jié)物理概念、物理量和物理定律在物理學(xué)中的地位，并探討教學(xué)方法。【關(guān)鍵詞】物理學(xué) 物理概念 物理量 物理定律物理學(xué)中，包含許多物理概念、物理量、物理定律，弄清它們?cè)谖锢韺W(xué)中的地位作用及探索教學(xué)方法對(duì)學(xué)好物理是非常重要的。一、物理概念的教學(xué)所謂物理概念是對(duì)物理現(xiàn)象和過(guò)程的認(rèn)識(shí)，是以精辟的思維形式表現(xiàn)知識(shí)的一種手段，是物理現(xiàn)象的特有屬性在人腦里的反映。這里講的物理概念特指無(wú)量度公式的物理概念（如：平動(dòng)、質(zhì)點(diǎn)、慣性、簡(jiǎn)諧振動(dòng)、電場(chǎng)、光的干涉、光

2、的衍射、汽化、蒸發(fā)等）。1.物理概念的教學(xué)是物理教學(xué)的基礎(chǔ)首先，理論體系的基礎(chǔ)都在物理概念，它們占據(jù)了物理教學(xué)的大半課時(shí)。其次，物理基礎(chǔ)知識(shí)中的公式、原理、定律都是用概念作為引線，對(duì)有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)作有機(jī)串聯(lián)，形成系統(tǒng)化的概念體系。所以，要重視物理概念教學(xué)。學(xué)好、掌握并真正理解它們的含義有利于學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。2.物理概念的教學(xué)方法（1）對(duì)物理現(xiàn)象、過(guò)程獲得必要的感性認(rèn)識(shí)在教學(xué)中，要重視感性認(rèn)識(shí)，為了在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，教師必須從有關(guān)概念包含的大量事例中，精選那些包括主要類型的、本質(zhì)聯(lián)系明顯的典型事例進(jìn)行教學(xué)，獲得感性認(rèn)識(shí)。（2）在科學(xué)抽象中，突出本質(zhì)，找出事物的屬

3、性在感性材料認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行分析、比較，找出它們的共同屬性，引導(dǎo)學(xué)生歸納、總結(jié)得出概念。（3）明確概念，靈活應(yīng)用對(duì)感性材料進(jìn)行“科學(xué)的抽象”得出結(jié)論后，還要了解概念的外延，從概念出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生拓展，解決一些實(shí)際問(wèn)題，加深對(duì)概念的理解和應(yīng)用。例如平動(dòng)的教學(xué)。首先舉出幾例屬平動(dòng)的例子：a.抽屜的推關(guān)運(yùn)動(dòng)。b.火車在平直軌道上的運(yùn)動(dòng)。c.小孩梭滑梯時(shí)小孩的運(yùn)動(dòng)。然后由這些例子，找出它們有兩個(gè)共同點(diǎn)：第一，在作平動(dòng)的物體上任取一條直線，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持平行；第二，作平動(dòng)的物體每一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況都相同。這樣就歸納出平動(dòng)的概念。平動(dòng)：在物體上所引的任何一條直線，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中總是跟它原先的方向保持平行

4、，并且物體上各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況都一樣。這種運(yùn)動(dòng)叫做平動(dòng)。最后再用平動(dòng)的概念作指導(dǎo)拓展判斷下列運(yùn)動(dòng)是否屬于平動(dòng)。加深對(duì)概念的理解。a.開(kāi)關(guān)門時(shí)門的運(yùn)動(dòng)（）b.活塞的上下運(yùn)動(dòng)（）c.如下圖所示書的運(yùn)動(dòng)（）二、物理量的教學(xué)物理概念建立量的觀念，有量度公式（長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間除外，它們是人為規(guī)定無(wú)量度公式的物理量）的物理概念叫物理量（如：加速度、電場(chǎng)強(qiáng)度、電動(dòng)勢(shì)、頻率、功、發(fā)光強(qiáng)度、折射率等）。1.物理量的教學(xué)是物理教學(xué)的關(guān)鍵（1）物理量是聯(lián)系關(guān)聯(lián)的概念之間的關(guān)系，是物理概念與物理定律的橋梁，有承上啟下的作用。（2）物理量教學(xué)可以開(kāi)發(fā)學(xué)生智力與培養(yǎng)學(xué)生思維能力。心理學(xué)講：“人的思維活動(dòng)是憑借概念與詞匯開(kāi)展的”

5、。在物理教學(xué)中最要緊的是活躍學(xué)生頭腦里的物理思維活動(dòng)，無(wú)論是物理思維或運(yùn)用物理思想方法進(jìn)行研究，都離不開(kāi)明確的物理里。例如在教電學(xué)時(shí)，只有學(xué)生理解電流強(qiáng)度、電阻、電壓三個(gè)物理量的基礎(chǔ)上，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，才能引導(dǎo)學(xué)生判斷這三個(gè)物理量的關(guān)系，導(dǎo)出歐姆定律。這樣教會(huì)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)相結(jié)合的物理科學(xué)方法，可以開(kāi)發(fā)學(xué)生智力與培養(yǎng)學(xué)生思維能力。（3）物理量教學(xué)在發(fā)展學(xué)生個(gè)性上有積極推動(dòng)作用。歷代物理學(xué)家的重大發(fā)現(xiàn)，都是由他們高度發(fā)展的抽象思維能力與興趣、意志、信念等的智慧結(jié)晶。其中促使他們這種個(gè)性充分發(fā)展的因素，往往都是由于大量實(shí)驗(yàn)的物理現(xiàn)象中所形成的新的物理量作導(dǎo)航。例如牛頓的經(jīng)典力學(xué)就是以力、質(zhì)量、加

6、速度等物理量為出發(fā)點(diǎn)，導(dǎo)出牛頓運(yùn)動(dòng)定律的結(jié)果；法拉第就是由于電動(dòng)勢(shì)，磁通量等物理量的提出而導(dǎo)致法拉第電磁感應(yīng)定律的發(fā)現(xiàn)。所以就充分發(fā)展學(xué)生個(gè)性看，要使學(xué)生明確物理量。2.物理量的教學(xué)方法（1）物理量的引入講授物理量時(shí)，首先要介紹建立物理量的過(guò)程，搞清為什么要引入該物理量。新的物理量的引入，不管采取什么方式，為了獲得最佳教學(xué)效果，所提出的問(wèn)題必須滿足三個(gè)條件：一要反映學(xué)習(xí)這個(gè)物理量的客觀性與必要性；二要巧妙把它的教學(xué)目的轉(zhuǎn)化為學(xué)生的學(xué)習(xí)目的；三要激起學(xué)生的求知欲。例如講加速度時(shí)可以這樣引入：“人走路、馬拉車、汽車跑、飛機(jī)飛，除了運(yùn)動(dòng)快慢程度不一樣，還有什么不同（速度改變的快慢不同）。不同物體、速

7、度的改變快慢不同，盡管是同一物體（汽車），在不同時(shí)間（起動(dòng)、剎車）速度的改變快慢也不一樣，為了描述速度改變的快慢程度而引入加速度這一物理量”。定性的分析引出物理量后，還要定量的研究它的定義式。（2）建立量的觀點(diǎn)，導(dǎo)出量度公式物理量定量的研究，需要由演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)測(cè)出精確的物理量值，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具來(lái)研究它與有關(guān)物理量之間的嚴(yán)格數(shù)量依存關(guān)系，給物理量下定義。例如電場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出檢驗(yàn)電荷在電場(chǎng)中某一固定點(diǎn)所受的電場(chǎng)力跟它本身電量的比值始終是一恒量，不同的點(diǎn)，這一比值不同。定義：電場(chǎng)中某點(diǎn)檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力跟它本身電量的比值叫該點(diǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度、方向跟正電荷受力方向相同。（公式：EF/

8、q方向：跟正電荷受力方向相同，單位：牛頓/庫(kù)侖）物理學(xué)中的物理量用數(shù)學(xué)形式表達(dá)成物理公式后，顯得特別簡(jiǎn)單、明確，便于運(yùn)用它來(lái)進(jìn)行分析、推理、論證。所以數(shù)學(xué)知識(shí)是研究物理問(wèn)題的工具，用好數(shù)學(xué)對(duì)解決問(wèn)題是很必要的，但是卻不可以單純從數(shù)學(xué)角度看待物理問(wèn)題。例如，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)定義式E=F/q，不能單純從數(shù)學(xué)角度看，認(rèn)為E跟分子成正比，跟分母成反比。類似的還有電容C=Q/U電勢(shì)=EP/q電阻R=U/I等。又如，加速度a1= - 8m/a1，a25m/a1，不能單純從數(shù)學(xué)角度判斷a1小于a2。對(duì)于物理量，要掌握它的物理意義，理解物理量定義的物理過(guò)程與真實(shí)的含義。例如電學(xué)中電動(dòng)勢(shì)的定義式：=W/q和電壓的表達(dá)式

9、：U=W/q，數(shù)學(xué)符號(hào)相同，單位都是伏特，如果學(xué)生不理解它們的物理過(guò)程與物理含義，就會(huì)混淆不清，感到莫名其妙。總之，物理量的學(xué)習(xí)，不能死記、強(qiáng)背、硬套。要理解性記憶，實(shí)質(zhì)性掌握，靈活性應(yīng)用。（）復(fù)習(xí)應(yīng)用課堂上講清物理不能萬(wàn)事大吉，那只是為學(xué)生掌握與運(yùn)用創(chuàng)造了良好條件。如果不及時(shí)指導(dǎo)練習(xí)與復(fù)習(xí)，就會(huì)學(xué)而不牢、功虧一簣。一個(gè)完整的物理量，有些時(shí)候，并不是一次能講透、講全的，有一個(gè)逐步發(fā)展引伸的過(guò)程，需要不斷反復(fù)認(rèn)識(shí)補(bǔ)充新的內(nèi)容，才能獲得一個(gè)較完整的認(rèn)識(shí)。例如質(zhì)量，初中指出“物體所含物質(zhì)的多少叫做質(zhì)量”；到了高中學(xué)習(xí)牛頓定律時(shí)，指出：“質(zhì)量是物體慣性大小的量度”；在后續(xù)的學(xué)習(xí)中，又知道質(zhì)量與引力（萬(wàn)

10、有引力定律）的關(guān)系，質(zhì)量與能量（質(zhì)能定理）的關(guān)系，從而對(duì)質(zhì)量有了一個(gè)全面的、深刻的理解。類似的情形還有很多，在引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)運(yùn)用時(shí)，要注意物理量具有階段性。例如速度，初中定義：“物體通過(guò)的路程跟它所需時(shí)間的比值，v=s/t”；高中學(xué)了位移后定義：“物體通過(guò)的位移跟它們所需時(shí)間的比值，vs/t；高職高專學(xué)了微積分后定義:“位移對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)，v=ds/dt”。再如功，初中定義式：W=FS，高中定義式：W=FScos，到了大學(xué)學(xué)了微積分后變力所做的功定義式：W=baFcosdS。在組織復(fù)習(xí)時(shí)，要根據(jù)教材的內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際，作合理的安排。三、物理定律的教學(xué)物理定律是反映物理量之間的本質(zhì)聯(lián)系，因果關(guān)系

11、與嚴(yán)格的數(shù)量依存關(guān)系；凡有關(guān)教材中的眾多公式，重要推論和原理都可以由它引導(dǎo)與推得。1.物理定律的教學(xué)是物理教學(xué)的重點(diǎn)首先，物理概念，物理量的學(xué)習(xí)只是一些支離破碎的物理知識(shí)，從結(jié)構(gòu)體系上看，這些物理概念，物理量無(wú)主心骨，缺乏凝聚中心，所以只有以物理定律作組織的樞紐，物理教學(xué)才顯得有起有合、能散、能收、內(nèi)容豐富，形成一個(gè)完整的知識(shí)體系。其次，學(xué)習(xí)的目的不是為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)，而是為了應(yīng)用而學(xué)習(xí)，物理定律就是物理概念，物理量的具體應(yīng)用。此外，和物理量的教學(xué)一樣，物理定律的教學(xué)同樣能開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)智力，培養(yǎng)學(xué)生思維能力，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性的發(fā)展。2.物理定律的教學(xué)方法（1）引入新課在備課中思考，怎樣循循善誘，巧妙而有

12、效地向?qū)W生交代教學(xué)的目的，并轉(zhuǎn)化為學(xué)生學(xué)習(xí)目的，引入新課。（2）重視實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)的特點(diǎn)在于突出物理實(shí)驗(yàn)。在物理定律的教學(xué)上又有特殊性，就是突出定量的演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生實(shí)驗(yàn)，且要做好、做準(zhǔn)。以提供學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的必要條件與學(xué)習(xí)環(huán)境。引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)會(huì)運(yùn)用物理實(shí)驗(yàn)方法來(lái)研究提出的新課題。（3）建立量的觀念、會(huì)用數(shù)學(xué)公式表示做定量的演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，要提醒學(xué)生，哪個(gè)值不變，測(cè)哪兩個(gè)物理量之間變化的對(duì)應(yīng)值，作好實(shí)驗(yàn)記錄，將其中準(zhǔn)確的計(jì)算值列入設(shè)計(jì)好的表格中，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，找出確切的數(shù)學(xué)表達(dá)式。一般以運(yùn)用比例與研究比值的數(shù)學(xué)工具較多。例如，當(dāng)m一定時(shí)，aF；F一定時(shí)，a1/m，aF/m改寫成等式a=KF

13、/m（當(dāng)統(tǒng)一采用國(guó)際單位制時(shí)，K=1）所以a=F/m或F=ma，這就是牛頓定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。在教學(xué)中，應(yīng)該把這種運(yùn)用數(shù)學(xué)研究物理定律的方法交給學(xué)生，要求學(xué)生學(xué)會(huì)掌握。（4）弄清物理定律的物理意義與適用范圍學(xué)生認(rèn)識(shí)物理定律后，首先要正面理解物理定律的語(yǔ)言表達(dá)；其次，要弄清物理定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式的真正含義，把和它相鄰的公式以及由它導(dǎo)出的公式從物理意義上劃清界限，以免混淆不清。例如，就歐姆定律來(lái)說(shuō)，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式I=U/R要與電阻的量度公式R=U/I，電阻定律的表達(dá)式R=L/S和導(dǎo)出公式U=IR的含義都區(qū)別開(kāi)來(lái)。此外，還要指明它的適用范圍。任何一個(gè)物理定律，都是在一定條件下，運(yùn)用物理的理想過(guò)程和理想實(shí)驗(yàn)的思想方法得到的，因此，每個(gè)定律都有它的適用范圍。例如，機(jī)械能守恒定律（適用于只有重力和彈力做功的條件下）；庫(kù)侖定律（適用于真空中的點(diǎn)電荷）等。只有知道了它們的物理意義和適用范圍，才有利于學(xué)生掌握和應(yīng)用。（5）復(fù)習(xí)應(yīng)用注意培養(yǎng)學(xué)生的審題能力，習(xí)慣按題意作分析圖，把已知的物理量全部統(tǒng)一國(guó)際單位制，這樣給學(xué)生的解題帶來(lái)了方便，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。物理概念是物理教學(xué)的基礎(chǔ)，物理量是物理教學(xué)的關(guān)鍵，物理定律是物理教學(xué)的重點(diǎn)，只有了解了它們?cè)诮虒W(xué)中的地位、作用和掌握了它們的教學(xué)方法，才能取得最佳教學(xué)效果，學(xué)好物