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         09-12-01 14:33:00     作者：鄭平    編輯：studa20【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

2、概念的教學(xué) 所謂物理概念是對(duì)物理現(xiàn)象和過程的認(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量度公式的物理概念（如：平動(dòng)、質(zhì)點(diǎn)、慣性、簡諧振動(dòng)、電場、光的干涉、光的衍射、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、

3、過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

4、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)過程中總是跟它原先的方向保持平行，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（長度、質(zhì)量、時(shí)間除外，它們是人為規(guī)定無量度公式的物理量）的物理概念叫物理量（如：加

5、速度、電場強(qiáng)度、電動(dòng)勢、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展的”。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，可以開發(fā)學(xué)生智力與培養(yǎng)

6、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，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

7、獲得最佳教學(xué)效果，所提出的問題必須滿足三個(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)測出精確的物理量值，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具來研究它與

8、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。例如電場強(qiáng)度，通過實(shí)驗(yàn)測出檢驗(yàn)電荷在電場中某一固定點(diǎn)所受的電場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：電場中某點(diǎn)檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)所受的電場力跟它本身電量的比值叫該點(diǎn)電場的電場強(qiáng)度、方向跟正電荷受力方向相同。（公式：EF/q方向：跟正電荷受力方向相同，單位：牛頓/庫侖） 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，顯得特別簡單、明確，便于運(yùn)用它來進(jìn)行分析、推理、論證。所以數(shù)學(xué)知識(shí)是研究物理問題的工具，用好數(shù)學(xué)對(duì)解決問題是很必要的，但是卻不可以單純從數(shù)學(xué)角度看待物理問題。例如，根據(jù)場強(qiáng)定義式E=F/q，不能單純從數(shù)學(xué)角度看，

9、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=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程與真實(shí)的含義。例如電學(xué)中電動(dòng)勢的定義式：=W/q和電壓的表達(dá)式：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)

10、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：“物體通過的位移跟它們所需時(shí)間的比值，vs/t；高職高專

11、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。      09-12-01 14:33:00     作者：鄭平    編輯：studa20三、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。

12、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

13、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/m（當(dāng)統(tǒng)一采用國際單位制時(shí)，K=1）所以a=F/m或F=ma

14、，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，就歐姆定律來說，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)別開來。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，

15、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)一國際單位制，這樣給學(xué)生的解題帶來了方便，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)好物理基礎(chǔ)知識(shí)，為其它自然學(xué)科奠基理論基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn)： 1物理第二冊(cè)，物理編寫組M.蘇州大學(xué)出版社，1998.12. 2田學(xué)軍.淺談大專院校中的普

16、通物理教學(xué)J.科教文匯，2008.8. 3邵長泰.物理.高等教育出版社，北京.2001，08.      09-12-01 14:33:00     作者：鄭平    編輯：studa20三、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，物理量無主心骨，缺乏凝

17、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

18、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/m（當(dāng)統(tǒng)一采用國際單位制時(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，就歐姆定律來說，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)別開來。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）；庫侖定律（適用于真空中的點(diǎn)電荷）等。只有知道了它