关于物理概念、 规律教学的思考

杨旺生

摘 要： 物理概念、规律的教学是物理教学的核心，是物理教学取得成功的决定性因素。本文从教学实际出发，提出了突破物理概念、规律的教学应采取的方法与策略。

关键词： 物理概念 规律教学 方法与策略

物理学习从概念和规律开始，而对概念和规律的正确理解与熟练应用又是学生学习物理的一个归宿。从某个角度讲：物理概念、规律的教学是物理教学的核心。为了突破概念、规律的教学可以采取什么方法与策略？下面我将围绕这一问题谈谈看法。

一、物理规律的讲授要注重人文化

任何一个物理规律的命名都是有深意的。如牛顿第二定律、楞次定律等。在进行物理规律的复习时，我往往首先问学生：物理规律的发现者的国籍。一次，我问学生：法拉第是哪国人？——说法不一，更有甚者脱口而出：是法国人。透过这一现象，我深感学生科学人文素养的缺乏。学生对物理学家其人其事知之甚少，可以断言，学生建立的物理规律是不完整的。因此，在物理规律教学中注重科学人文化教育是非常有必要的。从亚里士多德“力维持物体的运动论”到伽利略对“力和运动”的再认识，再到牛顿运动定律，以及爱因斯坦的相对论，可以看出：科学的发展，归根结底，是人类挑战自我、挑战权威的结果。要通过教学彰显人的创造力和探索精神。在教学中，适当介绍科学家其人，如法拉第师从化学家戴维，分道扬镳后因发现电磁感应现象而名扬天下；爱因斯坦与玻尔在量子论方面长达几十年的争论，被称为最伟大的两颗心灵之争，等等，可以增进学生对科学家的了解，有助于学生建立物理规律，加深学生对规律的记忆、理解，更有利于培养学生学习物理的热情。

二、概念的讲授要凸现概念的本质

在带电粒子在复合场中的运动问题中，曾遇到过这样一道题目：一个带正电的粒子，质量为m，电荷量为q，在匀强磁场中经过一段匀速圆周运动以后，以竖直向上的初速度v进入一个水平向右的匀强电场E，求带电粒子在电场中经过时间t时的速度？对带电粒子运动模型的确定，学生是力所能及的。然后要考查带电粒子水平、竖直方向的分运动的性质。下面是课堂教学的实录。

师：粒子在水平方向做什么运动？

生：匀速直线运动。

师：竖直方向做什么运动？

生：初速度为0的匀变速直线运动。

学生回答之轻率令人难以置信，但是静心思索，这种轻率的背后却隐藏着一个事实：即学生在学习平抛运动和类平抛运动时，没有理解概念的本质，即没有从本质上剖析匀变速直线运动和匀速直线运动的条件，只是在课堂背景中由于反复刺激，对平抛运动两个分运动的特点进行了简单的表象化记忆，因而处理类似问题时会自然地进行惯性化的迁移，而这种迁移是错误的。因此，概念概念讲授中，必须突出概念的本质特征，使学生对之形成正确认识。

三、概念、规律的教学要重视实验，增强感性认识

半径R=0.8m的四分之一光滑圆弧轨道AB竖直固定，轨道末端水平，现使一质量m=0.1kg的小物块自最高点A由静止开始沿圆弧滑下。不计空气阻力。g取10m/s。求：小物块到达B点时对轨道的压力大小。

以上是圆周运动中应用牛顿第二定律的常见、典型的一个问题。此题解题的思路：以小球为研究对象，在AB段由机械能守恒定律得：mgR=1/2mv。在B点选向上为正方向由牛顿第二定律，得F-mg=mv/R。但是，令人不可思议的是答卷中出现了F+mg=mv/R，mg-F=mv/R等答案。为何会出现这种错误？经过推敲就会发现：实际上学生对“向心力”这一概念没有真正理解：在物理必修二中有这样一句话：“匀速圆周运动的物体具有向心加速度，根据牛顿第二定律这个加速度一定是由于它受到了指向圆心的合力，这个合力叫向心力。”并给出向心力表达式“F=mv/r，FN=mωr”。然后教材编者又安排了一个“用圆锥摆粗略验证向心力的表达式”的实验。但是由于该实验的不便控制、效果不佳而不受学生青睐，甚至会被弃之一旁。造成的直接后果便是：学生对向心力的来源未形成感性认识。在此基础上即使用再多的语言描述也效果甚微。普朗克说：“物理知识不能单靠思维获得，还应致力于观察和实验。”没有足够的感官感知的教学只能是强加式教学，使学生对之形成理性认识并加以应用只能是一句空谈。经验告诉我们：只有亲历过的才能成为学生所认同，最乐意接受的。正如物理教育家朱正光先生说的：“千言万语说不清，一看实验就分明。”

四、概念、规律的教学中要注重思想启迪，提高学生认识

首先，物理≠数学。

在匀变速直线运动规律应用中有这样一个近似经典的题目：一辆汽车以72km/h的速度行驶，现因故紧急刹车并最终停止运动，已知汽车刹车过程中的加速度的大小为5m/s，则从刚开始刹车经过5s，汽车通过的距离是多少？往往一部分学生不假思索，就会依据匀变速直线运动规律列出方程x=vt+1/2at并代入数据得x=37.5m，从而得出与实际相悖的答案。实际上这正是对汽车运动的实际意义的忽视，而简单地将物理规律的应用等同于数学公式的套用。固然，数学是研究物理必不可少的工具。但是，我反复告诫学生：物理≠数学，即不要将物理完全等同于数学，在我们解出一道题的答案以后，必须站在实际意义的角度进行冷静的审视，而这正是物理规律关注的焦点。否则，就不会领略物理规律的真谛。

其次，物理规律的内涵是变化的、动态的。

在电磁感应中，有这样一个问题：一个电阻为R=12Ω的电阻丝做成一个半径为r=1m的圆形导线框，竖直放置在水平匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，磁感应强度为B=0.2T。现有一根质量为m=0.1kg电阻不计的导体棒，自圆形导线框最高点静止起沿线框下落，在下落过程中始终与线框良好接触。已知下落距离为r/2时，棒的速度大小为V=8/3m/s，求此时棒的加速度的大小。

此题经过与学生分析认识到安培力表达式F=BLυ/（R+r）中L、υ、R、r都是变化的。通过这个例子，充分说明物理规律的内涵是变化的、充满动态的。“变”正是自然界中最普遍的现象之一。学生静态的思维方式是制约学生学习物理、导致成绩低迷的很大障碍，如把F=BLυ/（R+r）看成一个简单的字母排列。只有以动态的眼光看待物理公式中的各物理量，才能准确地把握、熟练地应用物理规律。

五、概念、规律的教学需要在课堂练习中体察

以下是我摘录自课堂练习或试卷中的一些错误案例及原因分析：

学生甲：对于在磁场中做匀速圆周运动的带电粒子，由牛顿第二定律得：qvB=1/2mυ。错因分析：没有理解向心力，向心加速度概念、公式。（将向心力与动能混淆。）

学生乙：对于沿粗糙斜面下滑的物体，由动能定理得：mgssin37=1/2mv。错因分析：学生对功的概念建立不牢固，情急之下将摩擦力做功写成了摩擦力。

学生丙：对于甲、乙物体在碰撞的过程中由动量守恒定律得：v。错因分析：没有从本质上，即表达式、矢标性等方面区分动能与动量的概念。

这些看似平常的错误折射出学生对物理概念与规律的理解处于模糊状态，或者形成了一种错误性的理解。因而在考试中屡屡出错。

在教学中，往往因面临课时紧张的压力，使得我们在由讲授向练习转换之时再三斟酌。但物理概念、规律的高度抽象性决定了学生在接受、消化时难以做到一蹴而就。而课堂练习是全面暴露学生对基本概念、规律掌握情况的最好机会。可以说课堂练习在教学中的地位和作用是不可替代的。教师在练习过程中体察教学效果，将捕捉到最准确的教学信息。在体察中，对学生出现的偏差及时矫正，对学生的被动及时引导。反思教学的得与失，不断调整教学方法与策略，优化教学效果，将使我们的教学取得最大发展。

天下之事，图难于其易，为大于其细，可以说取得了物理概念、规律教学的成功，将会对整个物理教学起到决定性作用。