浅谈高中物理必修一中力学前概念对学习的影响

周慧颖

摘要：高一学生在学习必修一时，很多前概念隐蔽的存在于他们的头脑之中，因此对前概念的分析和纠正显得尤为重要.本文简单归纳总结了高中物理必修一中的错误力学前概念，第一部分给出了前概念的定义和特点，第二部分针对必修一的力学前概念进行了总结分析.主要运用文献分析法，以期能为高一学生力学概念学习提供帮助.

关键词：力学;前概念

1前概念的特点

学生在一.节新课的学习之前，由于生活中的亲身体验，会有很多前概念根深蒂固的存在于他们的头脑中.很多物理教师对物理概念的形成過程重视程度不够，比如在进行圆周运动的基本概念如线速度、角速度的教学时，教师往往一带而过，导致学生对于很多公式都只是死记硬背，对线速度、角速度没有形成感性认识，因此在遇到处理同轴传动问题时，在理解上产生一定困难.

1.1前概念具有广泛性

前概念是伴随着学生的成长而不断进行添加、镶嵌、修改逐渐形成的，因此一个前概念可能普遍存在于任何年龄段的学生的头脑中.甚至是高三的学生还和高一学生一样受着某些前概念的困扰.

1.2前概念具有顽固性

前概念是学生在生活中根据自己亲身的生活经验，家庭教育和社会教育的长久影响而得到的，一个前概念可能已经根深蒂固的存在于学生的头脑中很多年.很多学生在初中学习过一个物理概念之后，到了高中还会对这一概念产生模糊认识，就是因为在初中阶段，对于前概念的纠析不够深人，导致前概念再次跳出来影响学生的学习.

1.3前概念具有隐蔽性

前概念形成的过程有可能十分缓慢，因此它在学生头脑中形成的时候，往往不能一时显现出来，只有在真正遇到问题的时候才能很明显的表现出来.因此就需要教师在进行某一概念教学之前，做以详细的调研或做一份问卷，将学生头脑中隐蔽起来的前概念显现出来，发现问题，好做针对性的研究.

1.4前概念具有反复性

某一概念教学完成之后，教师可能已经深入强调过某一概念，但学生时间久了之后还是会因为前概念的影响而产生模糊认识，这就是因为教师在进行概念教学时对学生的前概念强化分析不够，导致学生再进行高三总复习的时候，前概念仍会跳出来反复影响学生的学习.

2高中物理必修一力学部分前概念综合分析

2.1第一章运动的描述、第二章匀变速直线运动的研究

2.1.1加速度的前概念综合分析

（1）混淆速度快和速度变化快两种情况

（2）物体在加速度作用下必然加速

（3）位置相同或位移相同代表速度相同

加速度作为连接运动学和动力学的桥梁是教学难点和重点，难就难在学生是进入高中阶段第一次接触这样的概念，尚未形成完善的物理思维.首先是加速度的概念理解不明确，加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，而不是一直使物体处于加速状态的物理量.其次是学生没有理解速度概念，速度是描述物体位置变化快慢的物理量.学生如果不能将这两个概念加以区分，那么在进行后续学习会遇到很大的困难.

2.1.2自由落体运动的前概念综合分析

（1）重的物体比轻的物体下落的快

（2）物体下落出自本性

根据生活经验，学生会存在和亚里士多德一样的观点，认为重的物体下落的快.物体的下落、火苗的漂浮都是物体自然本性.前者是因为忽略了空气阻力的影响，后者是因为没有明确重力概念，物体之所以下落是因为受到了重力作用.

2.2第三章相互作用

经过大量的文献分析发现，教师对于重力、弹力、摩擦力的前概念影响相当重视，因为这些力学概念是整个高中物理力学知识体系的基础，很多学生在前概念的影响下会在这里栽跟头.因此对于三大基本力的概念理解显得尤为重要.

2.2.1重力的前概念综合分析

（1）重力就是大气压力或万有引力

（2）物体所受的重力随高度的增加而增大

经过研究分析发现，学生对重力这一基本概念的掌握也很不牢固.很多学生在对某一运动过程中的某一物体进行受力分析时会把“大气压力”计人其中，如斜抛运动的小球，学生会认为它受到重力，大气压力，人给它的冲力.大气之所以能够包围在地球表面，是因为大气受到重力作用，它并不使物体受力.

第二个前概念的形成则是因为学生在后续学习了重力势能的概念之后，发生了学习的负迁移.如认为做拋体运动的小球，到达最高点的重力势能最大而认为小球在最高点所受的重力最大.

2.2.2弹力的前概念综合分析

（1）认为硬的物体不会产生弹力作用，只有软的物体才会产生弹力作用

（2）发生形变的物体一定受到弹力的作用

（3）两物体只要接触就会存在弹力作用

在学习弹力之初，很多学生对于弹力产生的条件并不十分明朗，例如根据生活经验，在将格尺弯曲的过程中（如图1），会感觉到手受到弹力的作用;但是对于放在桌面上的水杯，学生很难会想到桌面对水杯的弹力作用（如图2）.在学习弹力、微小形变的概念之后，学生又容易认为只要两个物体相互接触就一定会受到弹力的作用，这些都是对产生弹力的条件理解不彻底造成的.

其次，弹力方向的确定上还存在一定的难度，这.是本节教学的重点和难点.学生往往将施力物体和受力物体混淆.例如分析桌面上的水杯的受力情况，学生在画出水杯所受的弹力的同时，还会画出水杯对桌面的压力.

最后，学生在判断弹力的方向时，运用的是二力平衡的知识求解问题，但并没有真正理解某物体受到的弹力是由于谁发生了形变而产生的.在测试研究中发现，很多学生虽然能够做对题，但不能给出科学合理的解释.学生并没有真正理解弹力概念，甚至是错误前概念还潜在的影响着他们的学习，因此能在其中发现问题十分必要.

2.2.3摩擦力的前概念综合分析

（1）物体静止则一定受到的是静摩擦力

（2）物体运动则一定受到的是滑动摩擦力（3）摩擦力的方向与运动方向相反

（4）两物体只要相互接触就会存在摩擦力

（5）质量越大的物体所受的摩擦力越大

（6）接触面积越大，物体所受的摩擦力越大

（7）摩擦力的方向一定与物体运动方向在同一直线上

与学习弹力概念相似，学生在学习摩擦力这一概念时也会存在不可忽视的问题.其中最显著的就是学生对于摩擦力的产生条件不明了，其次对静摩擦力、滑动摩擦力的定义与方向模糊.认为影响摩擦力方向的因素仅仅是物体运动的方向，通常会认为滑动摩擦力的方向一直与运动方向相反，实则应是滑动摩擦力与相对运动方向相反.

2.3第四章牛顿运动定律

2.3.1牛顿第一定律的前概念综合分析

（1）只有运动的物体才有惯性

（2）惯性与速度大小有关，速度越大，惯性越大（3）受力物体没有惯性，物体只有在不受力的作用时才有惯性

（4）只有静止或匀速运动的物体才有惯性

（5）惯性是一种力，受惯性的物体保持静止或匀速直线运动

惯性概念在牛顿运动定律的概念教学中是重点与难点.首先，日常生活中学生都会有这样的经历，速度快的车停下来需要的时间比速度慢的车要长，由此认为惯性应与速度大小有关，速度越大，使它变为静止这种状态似乎更困难.其次，学生对于惯性是物体的一种固有属性也不能很好的理解.比如汽车要启动，必须要先克服惯性才能将之启动，或是汽车之所以停下来是因为受到了惯性作用，可见这两种解释都是把惯性看成了一种力.另外有些学生会将物体是否具有惯性和物体是否处于运动或静止状态联系起来.2.3.2牛顿第二定律的前概念综合分析

牛顿第二定律是牛顿运动定律教学的重中之重，它是学生首次将运动学和动力学相结合，因此教师更加需要注意学生的前概念在此处的影响.

（1）速度的方向和受力方向相同

（2）受力为零时速度为零

（3）受力最大时速度最大

（4）受力变大时速度变大

（5）力是维持物体运动状态的原因

（6）力是使物体产生速度的原因

学生在系统的学习牛顿运动定律前，根据生活中的直观感受，如用手推一个物体它就动，不推它就会停止而认为力是维持物体运动状态的原因.其次，在学习新课之前，学生一直接触的都是匀速直线运动，在后续与曲线运动相结合时，学生会认为做曲线运动的物体所受的力一定是变力，即在运动和力相结合时出现了问题.再就是运动和力结合的同时会发生很多概念混淆，如学生总是将物体速度大小和物体受力情况相结合.最后一点，学生不能很好的将物体受力平衡和物体所受合力为零结合起来.

2.3.3牛顿第三定律的前概念综合分析

（1）作用力和反作用力有前后之分，因果之分（2）作用力和反作用力的合力为零

（3）作用力和反作用力的作用点相同

（4）作用力和反作用力的作用效果可以相互抵消（5）作用力和反作用力的大小不一定相等

（6）作用力和反作用力的性质不一定相同

牛顿第三定律学生在初中时就有过基础的学习，因此前概念对学生在高中阶段牛顿第三定律的学习影响更为显著.例如根据生活经验，学生会认为马之所以能拉动车，是因为马拉车的力大于车拉马的力.这是从生活中的经验想象得出，即一旦车打破了平衡状态而有了加速度之后，学生就会认为物体所受的合力不为零，从而认为作用力和反作用力大小不相等，并没有进行科学的逻辑推理.又如将杯子放在桌面上，学生会认为杯子先给了桌子压力，然后桌子才给了它支持力的作用.即学生潜意识里认为先出现作用力再出现反作用力.

3总结与反思

高中物理必修一的力学知识是整个高中物理学习的基石，本文通过文献分析法，简单总结概括了高中物理必修一中的锆误前概念并进行了综合分析.对于力学中更广泛的前概念的研究还需要更加深人，大量的实地调研来进行更为确切的归纳总结，使結论更有说服力.笔者也需要积累教学经验，以期能够在发现前概念中的问题的同时，给出具体的教学策略改进.

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