淺談中學物理中的比值定義法

1、淺談中學物理中的比值定義法 物理學的發(fā)展伴隨著概念的發(fā)展或引出概念。日常生活中許多最基本概念的意義與人們的認識不同。費恩曼曾講過一個笑話：一位女士超速行駛被警察攔下?！疤?，您剛才的車速是60英里每小時?！薄安豢赡艿?，我才開了7分鐘，怎么可能開60英里呢？”“我的意思是：如果你繼續(xù)像剛才那樣開車，在下一個小時里您將駛過60英里?！薄拔以傩旭?0英里就到家了，根本不用再開60英里?！?這位女士的錯誤在于對“速度”這個用比值定義的物理概念的誤解?；靖拍畈荒敲慈菀椎乇蝗祟I會，但運用數學語言可以最好地加以表述。我們將物體走過的位移與物體走過這段位移所用時間的比值叫做速度，定義式為：。我們將這種定義法

2、叫做比值定義法。 中學物理中用比值定義法定義的物理量有：密度，電場強度，電容，電動勢，速度，加速度，角速度，功率。這種定義概念的方法更能科學的說明其包含的意義，下面我們以速度為例說明比值定義的特點。 （1）速度是抽象的，我們不能直接測出其大小，必須用其與某一可測物理量的關系來計算得到。實驗當中我們通過打點計時器和尺子測物體運動的時間和位移，并通過定義式計算物體運動速度。生活中我們看到汽車上的速度計是利用離心力的原理，速度越高作用于彈簧的離心力越大，指針偏移越多。 （2）速度定義式說明了它的本質：單位時間內物體走過的位移。因為定義式的這個特點使得它具有普適性。而關于速度的其它公式，則是由定義式和

3、另外附加條件推導出來的。這也是該式是定義式的原因。例如2ax=v2-v02，這個公式只是表明了速度與位移的關系，而且這個公式是由速度定義式、以及加速度a不變聯合推導出來的，因此它只適用于勻加速直線運動，對于曲線運動和加速度不恒定的直線運動不在適用。 （3）速度是人們?yōu)榱藴蚀_地描述物體運動快慢而定義出的物理量，它與物體走過的位移不成正比，與物體運動的時間也沒有反比關系。因此我們不能將速度的定義式看做純粹的數學公式。文章開頭的女士正是因為沒有明白速度的物理意義而認為自己沒有違章。 （4）速度的方向與定義式中分子上位移的方向相同。例如某人在第一秒內向東走10米，第二秒內向西走5米，兩秒內向東走了5米。第一秒內人的速度方向是向東，第二秒內速度方向是向西，這兩秒的時間內速度方向是向東。剛好一一對應。 由比值定義法定義速度的特點可以看到比值定義法定義物理量有以下特點： （1）物理概念具有抽象性； （2）物理的定義式說明物理概念的本質； （3）物理的定義式具有普適性； （4）每個物理量都有其特定的物理意義，其大小不由定義它們的物理量決定； （5）被定義的物理量方向性與定義式中分子上的物理量方向性相同。在這里我們要注意的是：在驗證電荷為正電荷時電場強度的方向與檢驗電荷的受力方向相同；但當驗證