如何创设物理图景
2009-06-08白义众
白义众
摘 要： 通过物理图景，可以使物理过程变得更为形象和清晰，对于启发学生思维，正确理解物理概念，分析物理问题起到良好的辅助作用。本文就物理教学中创设物理图景进行了研究。
关键词： 物理 课堂教学 图景创设
大家知道，物理图景是以“图景”为依托，以物理概念和规律为依据与物理过程相关联的、清晰正确的动态情景。通过物理图景，可以使物理过程变得更为形象和清晰，对于启发学生思维、正确理解物理概念、分析物理问题起到良好的辅助作用。那么，在物理教学中，如何让学生正确建立物理图景呢？笔者认为，必须对物理现象的三个组成部分，即“参与物”、物理过程、物理状态分别作出正确的分析判断，才能建立正确的物理图景。
一、简化确定“参与物”是建立正确物理图景的基础
“参与物”是参与所研究的物理现象的客体。由于实际参与的客体众多，影响因素繁杂，因此在建立物理图景时，首先需要对客体进行简化，抓住其主要特征，舍弃次要因素，即建立物理模型。比如质点、场、光线等。因此，要建立正确的物理图景，首先应具有将实际的物理问题简化成理想模型的能力。
对于多个物理客体参与的物理问题，我们要认真分析各个“参与物”之间的相互联系，从现状和所求结果入手，找出一个（或一组）关键的客体，作为研究对象，它们是物理图景中的“主角”。比如，对一列水平横波的研究。如果研究质点的振动，可选取某个质点（如振源）为研究对象；要研究波的周期性，可选取水平距离是波长整数倍的两个质点来研究；要研究质点的振动与波动的关系，就要选取某个质点的波动形态为对象，就可以得到这样一幅简单、清晰，且为学生所理解的物理图景：质点在竖直方向作简谐振动，波在水平方向匀速移动，质点的振动方向决定了波的传播方向，在质点完成一次全振动的时间内，波恰好向前移动了一个波长。
二、正确分析物理过程是建立物理图景的关键
物理过程是指“参与物”发生物理变化的历程。在物理图景中所体现的是：通过对实际过程的想象和模拟，所出现的连续、动态的变化过程。应该说正确分析物理过程是建立清晰、正确物理图景的关键。
比较复杂的物理过程往往表现出这样的特点：短暂性、隐藏性及交叉性。这样的过程难以被学生所获知，是建立物理图景的难点所在，同时也是关键所在。针对以上特点，在教学中，通过反复实践，笔者总结了以下几种方法：
1.“慢镜头”显示法。
主要是针对短暂的物理过程，通过想象，使短暂的物理过程变缓，从而使隐含于其中的因素得以展现、外露。如，两块完全相同的木块，从同一高度由静止同时下落，A木块顺利下落，B木块在下落到一半距离时被一颗水平飞来的子弹击中木块的下半部（未穿过），问两木块下落的时间谁长？由于子弹与木块碰撞在瞬间进行，学生错误地认为：子弹射中木块后，使木块获得了水平方向的速度，但对木块竖直方向的运动没有影响，所以很多学生误认为时间相等。如果我们把镜头放慢，可以看到子弹射入B木块下半部分后，B木块做斜上抛运动，在竖直方向：先上升；后下降。因此，B木块下落的时间要长。
2.“模拟”显示法。
对有些难以被人们所感知的物理过程，通过“模拟”显示的方法，也可以建立形象的物理图景。比如，在讨论分子力的大小随着分子间的距离变化时，我们就可以针对分子力的特点，建立起“弹簧模型”。“模拟”显示法虽然有助于物理图景的建立，对理解物理现象起着辅助作用，但它具有一定的局限性。因此，我们帮助学生利用这一模型理解所讨论的物理问题之后，还及时指出模拟的局限性。
3.“进退搜索”显示法。
当一个物理过程结束后，很可能隐藏着另一个过程，在建立物理图景时，“镜头”不能就此停止“扫描”。“进退搜索”就是要求我们运用思维的方式，全面严谨地分析问题，这也是展现隐含过程的常用方法。比如，物体沿主光轴向凸透镜运动，“像长是物长的2倍”可能出现的就应该是两种物理图景，因为像既可以是实像也可以是虚像。
三、准确选取物理状态是建立物理图景的保证
我们知道，准确选取物理状态，是建立物理图景，并能最终解决物理问题的关键。那么选取物理状态应该遵循哪些原则呢？
1.与研究对象相对应。
我们所要确定的状态是针对研究对象而言，只有先确定研究对象，才能选取此对象所处的状态。比如，我们选取封闭在某容器中的气体为研究对象，状态参量（P、V、T）就应对此气体而言，而没有必要去研究容器所处的状态。但若由于容器及活塞的受力和运动影响了气体的压强和体积时，可能就要选取容器或活塞为研究对象，讨论其状态，并找出它们的状态参量与气体状态参量之间的关系。
2.与已知量和所求量相对应。
在选取物理状态时，必须考虑已知量、所求量的关系。这是选取状态时最常用也最容易为学生所接受的一个原则，即不论建立何种物理图景时，状态应该与过程相对应。比如Ft=mvt-mvo，Ft表示外力对时间的积累效应，描述的是t时间的整个过程，那么mvo和mvt应该是对整个过程的t时间前后的两个状态。
综上所述，物理图景的建立，实际上是对研究对象、物理过程及物理状态的综合显示。因此，只有全面、准确地把握好物理现象的三个组成部分，认真、细致地分析所讨论物理问题所处的条件，简化成相应的物理模型，才能建立起正确的物理图景。
