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内容摘要:物理概念是物理知识体系的基本组成要素。建立理想模型能形象地描述物理现象,有利于建立并理解概念。注重创设情境,在体验中理解概念。字斟句酌,由表及里。运用对比,抓住关键。多做练习,借助事例,帮助理解。注意共性,触类旁通,注意归纳。 关键词:物理概念,建立理想模型,多做练习,注意共性 引言:物理概念是物理知识体系的基本组成要素。若要把物理知识的体系当成一个网络系统,一个物理概念就是网络中的一个结点,它的内涵是人对相关事物本质属性认识的高度概括。因为概念的产生是人类认识过程中由量的积累到质的突变,是人类思维能力发展水平的标志。所以,学习、理解概念的过程,就是应用科学思维的方法,开发思维潜能、发展思维能力的过程。判断理解和掌握物理概念最基本的标准是看其是否真正理解所学概念的内涵,了解它的外延。 物理概念大体分为两类,一类是物性概念,这是直接反应事物,物质特性的概念,如质点、绝缘体、电场等,对于它们,大凡是通过定性语言表述,阐述它是什么。另一类是理性概念,是用以反映事物(含过程、现象)原理和事物本质属性的概念,如力、能、电场强度、电容等。这中间有定性、定量两种。对于定性的,只需定性说明它是什么,如惯性、干涉等,对于定量的就既要说明它是什么,又要说明它等于什么,如功、电势等。 中学生常常觉得物理概念抽象、难学,这主要是对物理概念没有真正理解的缘故。因而在解决问题时对物理概念常常是死记硬背,出现张冠李戴的错误。针对上述问题,学生在理解物理概念时应在以下几点下工夫。 一、建立理想模型能形象地描述物理现象,有利于建立并理解概念 所谓“理想模型”,就是为了便于抓住事物本质,解决问题,而对事物取于干、去其蔓叶后建立的抽象模型。任何物理现象的过程大都是复杂的,要描述它们是比较困难的。但是在某种情况下,排除次要因素,抓住问题的主要方面,把具体的事物抽象化,用理想化的物理模型来代替实际研究对象,并简化有关的过程,以便从理论上去研究它,就能形象的描述物理现象,建立概念。例如:对于物体下落的运动,最初在人们头脑中只是一副零乱的画面:大雨倾盆、砂石飞落……再认真地观察有关的现象或作实验,头脑中的画面就更加简洁,雨滴、沙石都是一个式样地越来越快地垂直下落,他们都成了没有个性的“物体”,在此种情况下可把这些物体看作只有质量而无形状、大小的几何点。这种物体模型称为“质点”。进而,我们略去空气阻力对“物体”下落运动的阻碍作用,统一认定它们运动的初速度皆为零,这样头脑就建立了自由落体运动的物理模型。物理模型是在实验或观察事物的基础上建立的,它对物理事实是一种近似的然而又是突出本质的描写。这样,重视物理模型的建立和理解可为学生接受知识提供较好的手段和方法。 (一)、学习教学大纲深入钻研教材 大纲中明确指出:教学中要重视引导学生学习基本概念和基本规律的广泛应用。知识,是人类对客观事物的现象、事实及规律性的认识成果,是增进智慧和力量的源泉。基础知识则是构成各门学科的基本事实及其相应的基本概念、原理和公式。[1]对于物理概念,一般都应使学生理解它的含义,了解概念之间的区别和联系。物理基础知识教学必须分清主次,突出重点,抓住关键。大纲中这些关于物理概念的精辟论述,应作为搞好物理概念教学的指南。切实掌握“双基”,就是要特别重视对基础知识和基本技能准确理解的基础上而牢固地掌握。如果学习者对“双基”的理解是不确切的,那么在迁移的过程也会产生错误。如果学习者只是把“双基” 死背下来,即使是背得烂熟,但并没有理解,那么对于产生正迁移来讲也不会有多大意义。切实掌握“双基”,还要特别重视对知识结构的掌握。所谓知识结构,是基本概念与概念、概念与原理、原理与原理之间形成的各种联系,它概括化的程度更高,比个别的、孤立存在的知识和技能更具有普遍意义,因而实现学习正迁移的可能性更大。[1] 根据大纲的要求,进行针对性分析教材中出现概念的目的性和科学性。必须明确:物理学中为什么要提出这一概念?概念是怎样被科学的表述出来的?它在物理学中的地位和作用如何?具体的说应认真钻研以下几个方面:第一,弄清与物理概念有关的物理事实(包括实验事实),即弄清物理概念的依据。第二,要明确这些物理事实提出了哪些问题需要进一步研究,即明确引入概念的必要性。第三,研究中采用什么手段和方法。第四,对概念的意义要逐字逐句的推敲,从而全面准确的弄清它的物理意义,特别要明确概念的适用条件。对其中物理量的定义式、单位等也要有所掌握。第五,弄清关系密切的概念之间的区别和联系,明确教材中的地位,它是否为重点、难点或关键。 通过钻研教材要明确某个物理概念在整个教材中的地位,做到主次分明、突出重点,抓住关键、处理好重点。这样,物理概念教学就有了坚实的基础。 (二)、生动直观地引入概念 概念引入是概念教学中的一个重要环节。引入工作做得好,一开始就能激发学生学习概念的积极性,使他们的思路纳入正轨,对正确理解和掌握要领有着直接影响。物理概念是物理现象的本质抽象,它是在感知大量材料的基础上,经过分析、综合、抽象、概括等思维活动中形成的。引入概念时也应依据这一特点从直观到抽象。例如:在讲述力的概念时,应首先举一些学生日常生活中熟悉的实例。如:①手提水桶;②马拉车;③脚踢足球;④磁铁吸引铁块等。然后对这些例子进行分析、比较、概括和总结,得出力的定义为“力是物体对物体的作用”。使学生明确:力是两个物体之间的相互作用。如手和水桶;马和车;脚和足球;磁铁和铁块。更应清楚两个孤立的物体之间并非一定有力存在,这两个物体之间必须发生相互作用。 二、注重创设情境,在体验中理解概念。 爱因斯坦说过,“兴趣是最好的老师”。教师应该在生活中做一个有心人,精心设计,让学生在生活中去体验物理,体验物理的乐趣。对于偏好独自学习、不善交际的学生,教师应鼓励其积极投入小组学习活动,多开展与他人的合作、交流及表达训练。[2]如果这样做到,学生对物理真正产生兴趣,他会自发的去学,去理解。例如:在帮助学生理解超重、失重,这两个概念时提前准备磅秤,在上课时首先提出:人站在磅秤上,在下蹲过程中,磅秤的示数是否有变化,如果变化结果如何?反之,结果又将如何?先让学生猜想,然后亲自去实践,从事实中得出超重和失重的概念。构成课程与教学的基本要素中,教师(或教师的活动)和学生(或学生的活动)是最基本和必不可少的。教学活动就是为学生组织的,没有学生,教学活动就没有存在的必要和可能;有了教师指导的教学活动才称得上真正意义上的“教学活动”,不然就只能算一种“自学”。在教学这一系统中,教师凭借环境提供的条件与资源,以教材为文化媒介,与学生进行着最广泛的社会性相互作用,促使学生健康成长,教师也实现了自身的发展。[3]所以教师在授课时应努力创设情景让学生主动地去探索、去体验,尽可能地通过自身的活动去汲取知识,理解概念。 (一)、揭示概念的本质理解概念 物理教学实践表明,学生只有理解了概念,才能牢固的掌握概念。而要使学生理解概念,就必须使学生掌握概念的本质。直观材料是形成概念的基础,但概念不能从直观材料中直接得出。必须通过学生的思维才能把感性认识升华到理性认识,这是认识的飞跃,是使学生形成概念的关键一步。为实现这一飞跃,就必须启动学生的思维。在概念教学中,常用的思维方法有比较、分析、综合、抽象、概括、判断、归纳等多种,只有引导学生的正确思维,才能揭示概念的本质,使学生全面的掌握概念。 (二)、抓区别找联系深化概念 为了使学生更深刻地理解概念的本质,必须注重要领之间的区别和联系。对一些类似的有关概念进行同中求异,异中见同,反复深化概念。 例如:“速度”和“加速度”是力学中的两个重要概念,要求学生必须有深刻的理解,在教学中就要对两个概念进行全面比较,找出区别和联系。使学生知道,速度是描述物体运动快慢的物理量,或者说是描述位置变化快慢的物理量,速度越大,表示物体运动的越快,或者说位置变化的越快。加速度是描述速度变化快慢的物理量,加速度越大,表示速度变化的越快。速度等于位移和时间的比值,而加速度等于速度的变化和时间的比值。速度的大小决定于位移和发生变化所用的时间,位移大速度不一定大。而加速度决定于速度的变化的大小和发生变化所用的时间,而不决定于速度的大小和速度变化的大小。速度和加速度都是矢量。在直线运动中,速度的方向就是位移的方向,而加速度的方向可能跟速度方向相同,也可能跟速度方向相反。速度增大时,加速度方向跟速度方向相同;速度减小时加速度方向跟速度方向相反。通过上述比较,就可以使学生对“速度”和“加速度”这两个概念有比较深刻理解。 三、字斟句酌,由表及里 在学习物理的过程中我们常常会发现许多物理概念的字面内容能显示出其基本的物理意义。例如:电磁振荡,电-电场,磁-磁场,振荡-振荡周期性的变化,串起来就是电场与磁场的反复交替变化,这就是电磁振荡的物理内涵。又如,电-电流,阻-阻碍,串起来就是对电流的阻碍。不过要提醒大家注意:有些概念是字同义不同。如上述两概念中“电”字的含义是不同的。在咬“文”的过程中,我们常常会被一些表象所迷惑,如“匀速圆周运动”,初学时许多学生看见前面“匀速”两字,就认为其速度是不变的,其实这里的“匀速”不是指速度不变,而是指速率不变,但其速度的方向是变化的,因而速度这个矢量也是变化的。因此,在学习此类概念时应整体认识概念,从 
物理学是人类对于自然界无生命物质的属性、结构、运动和转变的知识所作的规律性总结人类对物理学的研究可分为两个阶段:经典物理学的研究和量子物理学的研究经典物理学的研究特点是通过人们感官的感知或通过人为的装置对物质结构、运动形式的直接观察,得出规律性或特殊性的结论量子物理学的研究特点是通过精密准确的、按照人为安排的高科技仪器的实践检测,而间接认识到组成物质内部结构的基本粒子运动和转变的规律性或特殊性的结论所以说物理学是一门实验科学因此,我们必须遵从物理现象、知识、规律的发现、研究的方法,采取相应的方法去学习物理即:从课内外的活动性学习来讲,必须做到以下几点: ①乐于观察,善于观察,记录观察、分析观察、追求解决观察中发现的问题;积极培养自己的观察能力如对彩虹的观察,通常人们只注意欣赏他的美丽,而真正的观察必须带有一定的目的——为了研究它的彩色形成原因和虹与霓的彩色排列顺序与什么有关、或为了研究它为什么会形成半圆弧形状、或为了研究彩虹的半径大小的决定因素、或为了研究彩虹与大气气候的关系、…… ;还要抓住与目的相关的主要现象进行观察,实事求是地记录观察结果;在分析过程要抓住主要因素,忽略次要因素,以已有的知识和规律对现象进行分析,找出所观察现象的原因或规律;若用已有的知识不能解决所观察的现象,则必须通过重复实验,观察总结出新的规律性的东西和原因 ②重视实验、积极实验、认真实验、尊重实验事实、科学处理实验数据;积极培养自己的实验能力、科学的思想方法和科学精神如我们将在高一物理学习中遇到的《验证牛顿第二定律》实验,他将使我们学会怎样去校验一个物理定律是否正确,学到做物理实验的基本方法,做实验不仅要动手,而且要动脑去设计、去理解、去科学记录数据和处理数据、还要学会分析概括出实验结论;只有积极动手做好这个实验才能加深对牛顿第二定律的理解,只有认真了才能得到符合事实的结果,只有真正尊重实验事实数据才能发现本实验存在误差、才能理解和找到产生误差的原因、或者发现实验过程中出现的操作失误,只有学会科学的思想方法才能设计实验并通过科学处理数据直观地得出实验结论;通过实验我们才能掌握相关仪器的使用和进一步明白它的原理,通过实验我们可以达到理论联系实际的目的,可以体验科学家进行科研实验的科学思想和精神 高中物理与初中物理的最大差异是:对物理量和物理规律的研究定量化、抽象化、表述的严谨科学化、实验的精确化、解题过程的论文式规范化、物理情景动态化物理学是一门定量科学所以,要学好高中物理还必须做到以下几点: ①要重视理解所谓理解就是要弄懂物理概念和规律的确切含义,以及物理规律的适用条件,能用适当的形式(如文字、公式、图像或数表)进行表达并能解释和说明有关自然科学现象和问题失去了理解能力就失去了其它能力的基础下面就理解的方法作几点阐述 ——Ⅰ怎样理解物理概念或物理量的定义?一般物理概念的定义可分为比值定义法、乘积定义法、文学语言定义法一般情况下,描述物质属性的物理量采用比值定义法理解这种方式定义的物理量与比值法的区别在于:它不是反映基本属性,它反映的是这些物理量的决定因素;并且都有自己的成立条件和适用范围;每个物理量符号都有确切的含义;应用于解决实际问题时因情况的不同有不同的解法如W=FScosα可理解为:功跟作用在物体上的力成正比,跟物体的位移成正比,跟力和位移之间的夹角的余弦成正比;或理解为:功的大小等于作用在物体上的力跟物体在力的方向上的位移的乘积;该公式在F为恒力或平均力的条件下才成立;当对物体做功的力为变力时,取平均力或分成若干阶段求解后再求代数和;若力的大小恒定,方向始终与速度方向在同一直线上,则该力做功不是与位移相关,而是与路程相关;若对物体做功的恒力是场力,则做功与路径无关,取决于始末位置的沿场力方向的距离;若求合力的功方法有好几种——先求合力后求功、或先求每个力的功再求所有功的代数和、或先求各阶段的功再求所有阶段功的代数和;或先建立直角坐标系然后分解力,再求各方向的合力做的功,最后求各向功的代数和有的物理概念或物理量其意义是广义的、具有一定性质、特征、条件、关系的,无法用一个数学表达式加以表达,必须用文学语言加以概述——文学语言定义法如:力、运动、振动、曲线运动、力臂、万有引力、静电感应、静电平衡、电磁感应、光电效应、干涉、衍射、裂变、聚变、链式反应、……,理解这些概念的定义,应抓住能反映物理现象的性质、特征、条件、关系的关键字词,区分容易混的概念或错误的经验印象,把它与物理事实对应起来,形成一定的物理模型或形象这样,我们就可以熟练地从相近的物理表述中辨析出正确的说法如周期、频率、放射性元素的半衰期、交流电的有效值、……等物理量的定义也是如此;要具体计算它的值,就必须依据不同的物理情况进行分析、列式求解 ——Ⅱ怎样理解物理规律?物理学通常用文学语言表述、公式表述、图像表述或数表表述的方法来描述物理规律如简谐运动的规律可从动力学的角度用文学语言表述为:“如果一个质点在平衡位置附近来回往复运动,始终受到一个指向平衡位置的回复力作用,且回复力的大小与质点离开平衡位置的位移成正比,则这个振动就是简谐运动”用数学语言表述为:“F= - kx”用图像表述为右图(1)所示 光从这三方面来理解物理规律还不够,还要从实际物理过程中的每一个物理量的变化规律和物理图景的想象图示来理解如简谐运动的位移、回复力、加速度、速度、动能、势能、机械能、时间、对称性、v-t图像、x-t图像、振幅、周期、频率、几种常见模型以及跟非简谐振动的比较还要理论联系实际地去理解如哪些振动可以近似看作简谐运动?简谐运动有哪些实际应用?研究简谐运动有什么价值?除此外,有的物理规律用于解决实际问题时常有很多不同的方法如牛顿第二定律,可据矢量性进行分解应用,也可以按隔离法或整体法应用牛顿第二定律解题,还可利用牛顿第二定律的瞬时性分析解决变加速运动中的加速度问题、超重问题、连接体问题、圆周运动问题、天体问题、振动问题、撞击问题……不同的物理规律有不同适用条件,且不能只记表达规律的公式而不顾条件 ——Ⅲ怎样理解物理信息资料?物理课本中的阅读资料、物理练习题、物理课文、科普杂志、中学生学习读物等都是我们中学生为学好物理应该阅读的但阅读这些物理信息资料与阅读其它文章不同,若是物理学史、或科学家传记,必须读懂时代背景与科学发现的艰辛,科学家的科学精神、科学思想与科学方法;读懂科学发现的成果及其社会价值;在理解其精髓的同时内化成自己的思想、世界观、和追求真理的动力若是物理科学的信息资料、或习题,应依据所提供的信息资料正确想象物理情景和过程,建立起正确的物理模型,分析已知信息跟要求解的问题之间的联系,或理出资料所描述的物理量之间的关系,用数学语言加以表述;再利用已有的规律与新理出的规律联系起来解决问题切忌用已有的经验或既成模式代替理解的思维过程,以避免产生错误的结论 ②学会自学不学会自学就不能培养思维能力,不通过自学很难形成对物理概念规律的深刻理解和实现对知识的正确运用自学的过程要做到:按上述理解的要求理清概念,罗列出概念的内涵和外延、与已有的相似概念进行比较区分;列出所学物理规律的内容描述和适用条件;通过试应用规律解题,体会运用规律时应注意的问题;写出相关演示实验或应用设备的原理;应用数学工具和逻辑推理去推导或证明相关的推论 ③学会推理和表述从高考的能力要求和社会工作的能力要求来看,推理是分析解决问题的关键在学习物理的过程中要杂实地进行解题训练,对作业不匆忙应付要追求解题过程严密的想象、推理和熟练的逻辑思维,力争对推理得出的结论进行正确的判定和尽可能准确简练的表述一切无法表述的现象都是不会达到推理最高层次的表现 ④学会分析综合与评价 所谓分析综合,就是力求能独立地对所遇到的物理问题进行具体分析;弄情所给物理问题中的物理状态、物理过程、物理情境,找出其主要作用的因素及有关条件;能够把一个复杂的问题分解成若干个简单的问题找出它们之间的联系;能够灵活的运用多方面的物理知识综合解决所给的问题用我们通常的一句俗话来说就是生题熟做,熟题生做遇到很熟悉的问题要把它当作陌生问题来具体分析解决,防止套题;遇到陌生的复杂问题要把它分解为若干很熟悉的问题来解决,防止出现茫然而无从着手所谓评价,就是通过物理学习产生对物理知识的理解、内化,并纳入已有的知识范畴,转化为自己对事物判别的价值观;同时能对自己的学习成果作出价值判断,通过类比区分相近知识,学会对别人或自己的解题过程的做出正误评判,并对复杂物理问题的不同解法的依据、思路、方法技巧作出优劣评定只要我们的学习存在以上所说的高级心理过程,我们学到的知识就能产生作为 ⑤积极培养自己灵活运用数学工具解决物理问题的能力 ⑥做好物理作业 一个小实验、或一个研究性学习课题、或一道习题,都是一个小科研课题,一个课题的解决过程及其表述,就相当于写一篇小论文它要求根据可靠、逻辑严密、推理条理清晰、物理语言和数学语言的运用准确简洁、过程的书写规范、结论明晰平常的学习中,我们如果能按这样的要求去严格地完成作业,则我们所学到的物理知识将是完整的、严密的、灵活的、能熟练运用的、已纳入自己的知识和能力范畴的可以产生思想的一部分;我们的能力就会大大提高,我们就再也没有物理太难学的感觉了 物理学蕴含着极其丰富的科学思想和科学方法物理思想有:对称思想、类比思想、守恒思想、量子思想、相对思想、系统思想、统计涨落思想、互动转变思想、……等物理方法有:模型法、整体与隔离法、等效法、临界法、分解与合成法、假设法、图象法、极限法、……等我们必须通过物理学习获得物理思想和物理方法这就要求做到:①认真预习做好预习笔记,列好不能解决和有自己想法、质疑的问题;尝试自学运用知识的能力②认真听课听课是学习物理的最关键环节,一定要注意老师强调的重点这往往是高考的重点,也是最能体现物理思想方法的地方带着预习问题来学记性不如烂笔头,做好听课笔记,特别要记下哪些重要的特殊理解点、重要物理思想方法积极思考和参与课堂活动、发表自己的见解、学会流利简练地进行口头表述③课后要积极地去提炼学习所得、实践相关的物理思想和方法,并总结成自己的东西