浅析物理量表述中的严密性

常建军

摘 要：物理学中的术语具有很强的严密性，然而在有些物理教材或资料中，对物理术语的表述然存在着不严密性，例如在高中物理教材中，描述物体做圆运动时，如何物体在相当时间内转过的弧长都相等，则称为“匀速圆周运动”，事实上，这种说法是不严密的，应当改为“匀速率圆周运动”，诸如此类的例子，不应当出现在教材中，应当加以修改。

关键词：浅析;物理量;严密性

在有些物理课本中，有些物理量或物理过程的提法不够准确，但依然沿用，以致学生很难理解，这也是造成物理教学极大困难的原因之一，更重要的是违背了物理学的严密性，我们要严谨治学，就必然要遵循学科严密的逻辑关系，下面以功和“匀速圆周运动”为例进行剖析：

1.功的概念

功的概念从初中阶段到高中阶段，尽管表述上有些差异，但核心是一致的，到目前为止，我们一直在沿用，事实上，这种表述存在着一定的局限性，是不准确的，下面我们对功的概念做以简单的剖析：

在初中课本中对功的描述是：力与物体在力的方向上产生的距离的乘积叫做力对物体所做的功。在高中物理课本中对功的描述是：力与物体在力的方向上发生的位移的乘积叫做力对物体所做的功。从以上两种描述中，我们不难看出，所谓力对物体做的功，涉及两个物理量，即：一是物体所受到的力，二是物体在与力相关的位置的改变量，而位置的改变量在不同阶段的学习中有不同的表述，初中阶段称为距离，高中阶段则称为位移，距离与位移的表述不难理解，距离指两点间线段的长度，在物理量中属于标量，而位移一方面指一条线段的长度，另一方面还包含该条线段的方向，在物理量中属于矢量，标量是只有大小没有方向的物理量，矢量是既有大小又有方向的物理量，因此，描述功的概念时所涉及的距离和位移两个量的实质都是位移，只是因为初中阶段没有引入标量与矢量的区别，当然初中阶段也就没有位移的概念。力和位移都是既有大小又有方向的物理量，那么，由功的概念还可以知道，所谓：“力的方向上的位移”指的就是沿着力的方向上的位移，即力的方向与位移的方向应当相同，由于功的概念中将位移的方向定义在力的方向上，也就是只有当位移的方向与力的方向相同时，两者的乘积才能叫做功。然而，我们知道，功虽然是标量，但有正功和负功的区别，所谓正功是指力与位移同向时的功，负功是指力与位移反向时的功。因此，功的概念中实际上仅指正功的情况，而排除了负功的情况，显然，这是不完整的，为了更加准确的描述功，应将功的概念表述为：力与物体在力的作用线上发生的位移（距离）的乘积。力是矢量，力的方向在力的图示中用箭头表示，而力的作用线是指力所在的一条直线，直线是几何图形，是没有方向性的，那么，沿某一直线运动的物体，其方向就有两种可能性，这样，如果位移与力同向则做正功，位移与力反向则做负功。通过分析，这种表述是合理的，是准确的。

2.“匀速圆周运动”

高中物理课本中，我们学习了圆周运动的相关知识，其中讲到最简单的一种圆周运动，这种圆周运动就叫做匀速圆周运动。从物理学的角度来看，这种提法也是存在不准确性。曾有人说：这是沿用了习惯性的表述，所以，对其加以双引号。然而，物理学是一门严谨的自然科学，那么相关的物理量也应当遵循严密的逻辑关系。下面我们分析“匀速圆周运动”的定义：

匀速圆周运动的实质是物体沿着圆周运动，即运动轨迹为圆，在相等的时间内通过的弧长都相等的运动。速度是矢量，既有大小又有方向，速度的大小叫做速率。所谓匀速，就是运动物体的速度是均匀的，即大小不变方向不变。矢量的改变有三种情况：1）大小改变而方向不变，该矢量改变;2）大小不变而方向改变，该矢量改变;3）大小和方向同时改变，该矢量改变。但“匀速圆周运动”描述的运动过程是运动物体的速度大小不发生改变，而物体是沿着圆周运动的，当然，其运动方向是时刻改变的。因此，“匀速圆周运动”的提法是不够准确的，为了能够更准确的描述这种运动过程，我们对“匀速圆周运动”的提法进行修改。前面我们已经提到，“匀速圆周运动”所描述的运动过程中，速度这一矢量是改变的，而且属于第二种改变方式，即速度的大小不变，而方向改变，在这种变速过程中，其速率不发生改变，属于匀速率运动，所以，我们将“匀速圆周运动”改为“匀速率圆周运动”即可。虽然，这两种提法上只差一个字，但其含义却发生了很大的变化，“匀速率圆周运动”才能更准确的描述这一运动过程。

通过以上分析，不难看出，在物理量或物理过程的表述中，如果不进行深入而仔细的辨析，或许，我们很难看出物理课本中所存在的问题，也许，我们是沿用了习惯的表述方式，但作为一门学科，我们不能吹毛求疵，更重要的是要一丝不苟，只有这样，才能让学生有更深刻更准确的理解，不至于造成学生在理解上的模糊或错误。

参考文献

[1]张大昌;普通高中課程标准实验教科书《物理2》人民教育出版社

[2]彭前程《物理》八年级下册，人民教育出版社

[3]邵长泰;中职国家规划教材《物理》（基础版）上册高等教育出版社