探讨比值定义法在高中物理中的应用

杨奥成

摘要：想要学好物理，做好对物理的研究，就需要对物理的概念有一个正确的理解。那么通过一个好的方法引入一个物理的基本概念将会是一个好的开始。都说“好的开始是成功的一半”，在物理學习中，有许多方法可以引入概念。使用比值法来定义物理量是一种相对常见的方法。它在整个中学物理中具有非常典型的意义。

关键词：高中物理；比值定义法；应用

一、比值法

（一）比值法的定义

所谓的比值定义方法是使用两个基本物理量的“比值”来定义新的物理量的方法[1]。比如物质密度、电阻、场强、磁通密度、电势差等。一般而言，比值方法定义的基本特征是被定义的物理量通常是材料最重要的属性，并且它不会随着定义中使用的物理量的大小而变化。例如，在确定的电场中的某一点处的场强不随q和F而变化。当然，用于定义的物理量也有一定的条件。类似的比值还有：压强、速度、功率等等。

举一个我们高中最常见的例子——电容。C=εS/d=εS/4πkd（真空）=Q/U。一个电容器，如果带1库的电量时两级间的电势差是1伏，这个电容器的电容就是1法。电容（或称电容量）是表现电容器容纳电荷本领的物理量[2]。

（二）比值法的特点

1.比值法的公式不只是单纯数学的分数

当使用比值法来定义物理量时，有必要阐明概念的属性。而不是单纯的通过公式符号记忆，从而忽略了物理量的真正意义，理解永远大于死记硬背。同时，比值形式上的公式，也并不代表一个物理量，很多公式是不具备物理含义的，不能简单的把数学公式和物理量混淆。

2.比值定义方法定义的物理量通常也与定义它的物理量有关。除了简单的数量关系外，还有单位的联系以及物理意义。例如，以下三个反映了物理中“比率”效应的典型应用：

（1）使用“比较”来描述同一事物的两个间接相关的量，压力等于压强和面积的乘积。在压力一定的情况下，压强越大，则力所作用的面积越小，两者成反比。压力也等于支持力，是一对相互作用力，大小相等，方向相反且在一条直线上。一般情况下，物体的压力是等于重力的，这就意味着压力与物体的质量存在一定关系。

（2）使用“比值”来建立同一事物的不同属性之间的关系。这是物体的质量和体积之间的关系。物体的质量与体积的比率反映了物质的某种物理性质，即密度是物质的物理性质。

（3）某种特定的物理内容可以通过“比”反映，电阻率等于电阻除以长度乘以面积。但它是一个固定的物理量，不随电阻的长度和横截面积而变化，只与温度、材料等有关。它的意义只表示物质导电能力，并不表示阻碍电流能力的大小。它的值越大，电阻不一定越大。

需要注意的是，在定义物理量之间使用“比值”时，具有一定的约束。若通过使用这一公式来获得速度，前提是物体的运动形式须是均匀的线性运动；通过使用这一公式来找密度的条件是物体的物质均匀分布的。否则，上述速度的公式只是计算时间为t内的物体的平均速度；用密度公式定义测出的则是物体的平均密度。

3.若两个比值或比相等，则由这两个比值组成的等式称之为比率[1]。有时这个比例在物理上有一些物理意义。例如：弹簧的延伸长度与其受到的拉力成正比例关系[3]。物理中的许多比例关系具有一定的约束条件。在实际中，如果忽略了约束条件，会经常犯错误。

二、例题分析

结语

本文阐述了比值定义的三个内容：描述同一事物的两个间接相关的量、建立同一事物的不同属性之间的关系、反映某种特定的物理内容，解析了比值定义法对于物理量含义的解释，使公式不仅仅局限于数字，在题目中更多的表达物理意义。这样有利于使同学们在做题时能恰当地运用和理解公式，提高物理思维。

参考文献：

[1]曹建国.初中物理新旧教材中比值法定义物理量的表述[J].教育现代化：电子版，2016（5）：46- 46.

[2]段红新.平行板电容器的理解和应用[J].中学生数理化：高二，2016（10）：30- 31.

[3]王有山.关于“弹簧伸长的长度跟拉力成正比”演示实验的探讨[J].物理教师，1983（4）：33- 34.

[4]朱永林.一道磁场问题的几何解法[J].数理天地（高中版），2006（7）.