高中物理概念的教学体会
2007-12-27黄荣章
黄荣章
正确理解物理概念是学好物理学的基础。学生学好物理应该对所学的物理概念和规律。要有确切的理解并弄清其中的道理。由于物理知识是在分析物理现象的基础上经过抽象、概括得来的、或经过推理得来的。因此获得知识,要有一个科学思维的过程。
物理概念和规律在高中阶段更加注重过程的推理。得出的结论,比初中的知识更加完整和严密。在理解过程中要不断给予重现和联系,能够运用概念去分析、判断和解决新的物理现象和物理问题。通过概念的学习,能逐步体会到研究物理问题的方法,并对物理课程的学习越学越顺利,越学越有兴趣,而不至于剩下一些干巴巴的公式和条文。
在高中物理教学中如何进行物理概念教学呢?一般是:
1、从实际出发,抓住现象的本质特征,恰当地引人概念
某个概念所包罗的现象、事实是广泛的。这就要求教师在讲解时要揭示物理现象的本质,避开非本质东西的干扰,使学生从具体的感性认识上升到抽象的理性认识,从而形成正确的物理概念。
如力的概念,人们对力的认识最初是从劳动中获得的,推、踢、踩物体都要用力,手或脚用力时就会感到肌肉紧张,这样就把力和肌肉紧张的感觉联系在一起。因此教师在讲力的概念时,应列举一些你的学生接触最频繁的力现象,如手端碗、人踢球、脚踩地等。进而引导学生进行分析,抓住这些现象的本质特征。这些现象都有一定的差别,但是只要我们去掉它们那些非本质的区别,就可发现每个现象都包括着两个物体,前一个物体正在对后一个物体施以力的作用,手、人、脚、……都可抽象概括为施力物体,碗、球、地(面)、……都可抽象概括为受力物体,而端、踢、踩……等为抽象概括为作用。这样得到:“力是施力物体对受力物体的作用”。接着让甲、乙两个同学分别站在两辆小车上。甲和乙各握着一根绳子的两端。当甲,乙两人同时用力收缩绳子时,可以看到两人同时运动,相互靠近。如果两人中只有一人收缩绳子,另一人握住绳子不放,两人仍旧同时运动,相互靠近。这说明当甲用力拉乙,使乙运动时,乙也拉甲,使甲运动,可见甲对乙有力的作用,乙对甲也有力的作用。甲和乙同时都受到了力。这时教师可结合前面举的例子进一步分析指出:“物体间的作用总是相互的”。
2、着重引导学生理解概念的物理意义,使抽象概念具体化
抽象的概念是眼看不到,手摸不着的东西,教师应千方百计把它具体化,变成“眼可看”,“手可拿”的东西,使学生真正理解物理意义。
如“功”的概念,由于功和“功夫”、“劳动”、“工作”有着“生活”带来的关系,初学者很容易把它们纠缠在一起混为一谈,所以应当引导学生逐步搞清楚功的物理意义。从教材的编排和叙述来看。一物体对另一物体做了功似乎是人为地规定的,它不象力的感受那样真切。你能说你在推车前进时感觉到你作了“功”吗?不能。因此,人为地把做功定义为包括两个必要的因素:作用在物体上的力和物体在力的方向上通过的位移(图1)。举出了一系列实例后,教师必须着重强调做功的这两个因素,强调这两个因素必须把关键性的字、词讲清楚。教材上有这样一句话“如果力没有使受它作用的物体运动,这个力就没有对物体做功(图2)”,这里的做功就包含两个因素了。我们常遇到这样的问题,学生往往搞错,即人提着水在水平道路上前进了一段位移,问人对水是否做了功?为解决这类问题。首先强调:功的概念是由两个因素组成的,一个是力,另一个是在力的方向上的位移,有了两个因素就有了功。缺任何一个都没有功。接着举几个例子让学生对照两个因素进行检查,例一:一学生用手举着书包,笔直地站了半天,做了功没有?例二:一学生将书包从地上提起来,做了功没有?例三:一学生提着书包向前在水平的路面上走了3km,做功了没有呢?可能有的同学认为站了半天,走了3km已经够累的了,还说没做功,那不是说没有劳动吗?这时教师应强调,这不是劳动不劳动,工作没工作的问题,而是符合不符合物理学上功的概念的问题,做功的过程实质是能量转化的过程。
3、抓住物理概念之间的逻辑联系和本质区别,讲好规律性的东西
自然界中各种物理现象都有相互的逻辑联系和彼此间的区别。反映物理现象的物理量之间必然都存在着这个问题,因此在教学中要善于抓住这种联系和区别。使学生有所了解。
仍以功的概念为例,当一个物体受到一个力的作用,而在力的方向运动时,我们就说,这个力对这个物体做功。现在要进一步讨论,力对物体做了功,将使物体起怎样的变化呢?或者说,对物体所做的功,究竟起了怎样的效应呢?提示学生讨论的结果是。功的效应从表面现象上看是多种多样的。当我们用力推一物体作变速运动的时候,很明显地它的速度在起变化;当我们用力举起重物的时候,谁都能说出它距离地面的高度在起变化;尽力拉弹簧,会使它伸长;两手摩擦,会增高温度;用力划火柴,会发热发光;用力转动发电机,会产生电流;除此外,还有许多物理变化,都可能因做功而产生。这许多变化,都可以看作为功的效应(当然这许多变化不可能都充分地描述功的效应)。下面进一步启发学生思维,由这些现象看出,力对物体做功这一过程起了质的变化,而且做功越多,这个质的变化越大,这个质的变化一方面依赖另一种具体表现而存在(这种表现是各式各样的,如可以是一个与物体的速度变化有关的物理量,可以是一个与物体的位置变化有关的物理量,也可以是一个与物体的温度变化有关的物理量等)。另一方面由于它是由作功引起的必然效应,所以,当选择适当的单位时它的大小就可以用功来量度,即W=△E,这种本质上的变化可解释为:功的效应就是能量的转化过程。
这样讲述既能突出概念教学的特点,又注意了高中学生的可接受性,更重要的是使学生对“能”的概念并不感到来得突然,把力、功、能紧密地结合在一起,而且是在已建立的概念的基础上引入的。还可以采用对比分析的方法,讲清物理概念的区别和联系。有些物理概念看起来很相似,但其意义却有本质上的不同,有比较才能有鉴别,教师应引导学生通过对比分析,把一些容易混淆的物理概念彻底弄清楚。
例如质量和重力。初高中都讲,但学生学了以后。往往对这两个概念仍分不清楚。因此在讲重力时一定要把它与质量进行对比。质量是表示物体所含物质的多少,又是惯性大小的量度,质量没有方向,是标量;而重力是一种力,它是由于地球吸引而产生的,是使物体产生重力加速度的原因,跟所有的力一样,重力是有方向的,这是它们的区别。在任何地方物体的质量是一个恒量,它仅量度物体所含物质的多少和惯性的大小,它是物体固有的属性,与其它物体的存在与否无关。但物体的重力这个概念如果没有地球的吸引将是很难想象的,它并不能单独地体现物体本身的性质,也就是说它必须有地球的吸引才存在,而且它不是一个恒量,是随物体所在地的位置的改变而改变的,任何情况下重力的方向总是竖直向下,因此要用一个与它方向相反的力来平衡,这就是弹簧秤上的弹力。应把重力为什么随物体所在的位置不同而改变其大小这个问题摆在学生面前,待以后学了圆周运动,万有引力,向心力等概念时再解释。
4、注意概念形成的阶段性,掌握尺度,逐步深化
学生对物理概念的认识。不可能一下子就理解得很透彻,只能从简单到复杂,逐步加深。如速度的概念初中只讲匀速直线运动的速度,在变速直线运动中简单地引入了平均速度,到高中则讲瞬时速度、加速度、曲线运动的速度等。这都是随着有关内容的进展和学生的接受能力逐渐全面和深化的。关于“力”的概念。初中只讲力是物体间的相互作用,并初步指出力是改变物体运动状态的原因,到了高中,再进一步把力和物体运动状态的变化联系起来,指出力是使物体产生加速度的原因,并用F=ma作定量描述。象功的概念也是这样,由于力的概念的深化,从W=Fs发展到W=Fscosa,类似的例子在中学物理教学中很多,老师一定要掌握分寸不要超越大纲要求,否则,结果只能适得其反。
总之,概念的教学在整个中学物理教学中是重点也是难点,由于初中的物理教学,许多概念都只是定性的说明,简单的介绍;而高中的物理教学是从定性的到定量的计算,这就要求我们老师要真正掌握大纲的标准,吃透教材,了解学生实际,加强本身语言的锺炼,把概念讲清讲透,促进物理教学。