物理概念和物理規(guī)律是中學(xué)的精髓。如果把中學(xué)物理這門科學(xué)比作高樓大廈,那么物理概念和物理規(guī)律就是構(gòu)成這座大廈的磚石和鋼筋框架。有經(jīng)驗的物理老師經(jīng)常要求學(xué)生抓好基礎(chǔ)知識,指的就是抓好物理概念和物理規(guī)律。
然而,有些同學(xué)卻不這樣,他們不重視對概念規(guī)律的理解與掌握,把主要精力都用在盲目做題上,其結(jié)果不但在做題中遇到了很多障礙,白白浪費了很多時間,而且始終不能抓住系統(tǒng)的知識體系。他們總是有一種題目很多,頭緒很亂,忙得不可開交的感覺。最后得出一個物理難學(xué)的結(jié)論。
什么是物理概念呢?物理概念是對物理現(xiàn)象的概括,是從個別的物理現(xiàn)象。具體過程和狀態(tài)中抽象出的具有相同本質(zhì)的物理實體。在中學(xué)物理中主要有兩大類。一類是用詞語直接表達(dá)的概念。如力、重心、點電荷、理想氣體、干涉、靜電平衡、勻速直線運動、衰變等等。另一類是用數(shù)學(xué)語言表達(dá)的概念,常稱為物理量。
對一個物理概念的認(rèn)識,一般需經(jīng)三個階段:一、感性的具體,二、理性的抽象,三、理性的具體。老師每講一個新的概念的時候,總是首先引入我們比較熟悉的一些具體物理現(xiàn)象,物理實例或做一些物理實驗,使我們產(chǎn)生具體的感性的認(rèn)識;再經(jīng)過去粗取精,去偽存真,由表及里的分析比較,抽象出本質(zhì)屬性,上升到理性認(rèn)識;再經(jīng)過演繹的練習(xí),使物理的抽象上升為理性的具體,實現(xiàn)應(yīng)用所學(xué)概念有針對性的解決有關(guān)問題。
例如:學(xué)習(xí)靜電平衡這個概念時候,老師首先舉出把一個中性導(dǎo)體放在勻強(qiáng)電場中的例子。引導(dǎo)同學(xué)認(rèn)識自由電子在電場力的作用下發(fā)生定向移動,產(chǎn)生感應(yīng)電荷,發(fā)生靜電感應(yīng)的現(xiàn)象。再透過這個現(xiàn)象認(rèn)識感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場與原來勻強(qiáng)電場的迭加,直到感應(yīng)電荷的場強(qiáng)與原電場的場強(qiáng)大小相等時導(dǎo)體內(nèi)部合場強(qiáng)為零,自由電子定向移動停止,導(dǎo)體達(dá)到了靜電平衡狀態(tài)。從而再總結(jié)出靜電平衡等體的一些性質(zhì):內(nèi)部合場強(qiáng)為零,導(dǎo)體是個等勢體等等。在我們頭腦中形成一個反映靜電平衡本性的理性的抽象。進(jìn)而應(yīng)用到其它各種電場中,由此及彼,在具體運用中升華到理性具體,得心應(yīng)用地解決多變的物理問題。
對于一些物理量,還要清楚以下內(nèi)容:引入目的、定義式、單位、是標(biāo)量還是是矢量、由什么因素決定、測量方法等等。如加速度這個概念,引入的目的是為了描述物體速度變化的快慢。
這里還特別提出的是,有些物理概念不是只在一節(jié)課上,通過一兩個例子就是能夠認(rèn)識清楚的。需要在長期的學(xué)習(xí)過程中不斷地認(rèn)識,不斷地理解。如力這個概論,從初中二年級就開始學(xué)習(xí),有了一個初步認(rèn)識。升入高中后,第一章第一節(jié)又開始學(xué)習(xí),并給予初步的概括:力是物體對物體的作用。第三章中學(xué)習(xí)了牛頓第一定律,又進(jìn)一步認(rèn)識了力作用的相互性。到此,也只是停留在機(jī)械力的范籌之內(nèi)。到學(xué)習(xí)了電磁力后,才從不同領(lǐng)域,不同類型的力的作用情況,通過聯(lián)想和類比,形成比較深刻的認(rèn)識。也就是說,認(rèn)識一個物理概念有一個不斷發(fā)現(xiàn),不斷提高的過程。這就要求我們在學(xué)習(xí)中多觀察,多擴(kuò)大自己頭腦中的信息量,經(jīng)過加工比較,實現(xiàn)對概念的深刻理解與掌握。
同學(xué)們在學(xué)習(xí)物理概念中往往存在以下蔽病,應(yīng)注意克服。
(一)只記結(jié)論,不注意引過程。現(xiàn)舉兩道習(xí)題說明。
例一:關(guān)于物體的加速度,下例說法正確是的:[ ] A.加速度越大,物體運動的越快;B.加速度越大,物體速度變化越大;C.加速度越大,物體速度變化越快;D.加速度為零時,物體的速度也為零。
該題正確答案是C.在初學(xué)階段,很容易選錯。原因何在?老師引入加速度概念時,一般都要舉出幾個變速速運動的例子,分析比較,最后強(qiáng)調(diào)了描述物體速度變化快慢,引入加速度。如果聽課時,注意這些清楚的。之所以選錯是忽略了引入過程。
(二)只背公式,不理解其含義和條件。
如靜電一章,給出三個場強(qiáng)公式,E=F/q、E=KQ/r2和E=U/d .這三個公式都能計算場強(qiáng),但各自含義和適用條件是不同的。 E=F/q 是定義式,對某點場強(qiáng)有一種量度功能,任何電場都適用,但它不能決定場強(qiáng)的大小。E=KQ/r2是真空中點電荷場強(qiáng)的決定式,只適用真空中點電荷產(chǎn)生的電場。而E=U/d反映是勻強(qiáng)電場中U.E.d三者的關(guān)系。如果不清楚這些,解題時就會出現(xiàn)張冠李戴的情況。
有些物理量還受狀態(tài)。時空等因素的影響。如我們常常認(rèn)為一個物體的重力是恒定的,只在高低及緯度變化不太大時才成立。一段導(dǎo)體的電阻跟它的長度成正比,跟它的橫截面積成反比,是在電阻率 ρ不變時才成立,對于一般金屬,溫度變化 ρ發(fā)生顯著變化時,計算電阻時就得考慮 ρ的影響。
(三)只重視物理,不重視用詞語直接表達(dá)的概念。
中學(xué)物理課本中用語言直接表達(dá)的物理概念比物理量還要多。如:重心。質(zhì)點。平動。共振。內(nèi)能。點電荷。電磁振蕩。光心。焦點光譜等等。這些概念不僅定義嚴(yán)謹(jǐn),而且能與其它物理概念形成一個完整的系統(tǒng)。如果模糊不清不,不但直接影響解答習(xí)題,而且對于學(xué)習(xí)新知識,對于系統(tǒng)掌握物理知識都造成障礙。比如:重心概念不清楚,涉及重力勢能變化的一些題目就難以處理;光心。焦點的概念不清楚,焦距的概念就建不起來;衰變的意義不清楚,半衰期就無從談起。
物理學(xué)本身就是研究物質(zhì)最基本的運動及其規(guī)律的一門科學(xué)。物理規(guī)律反映了各物概念之間的相互制約關(guān)系,反映在一定條件下一定物理過程的必然性。
中學(xué)物理規(guī)律主要有:1.物理定理:如動能定理,動量定理等。
2.物理定律:如牛頓運動定律。動量守恒定律。法拉第電磁感應(yīng)定律,光的折射定律等。
3.物理定則:如平行四邊形法則等。
4.物理方程:如理想氣體狀態(tài)方程等。
5.物理學(xué)說:如分子運動論,原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說等。
對于這些課本中明確出來的規(guī)律,不但要記住它的內(nèi)容表述和對應(yīng)表達(dá)式。更重要的是透徹理解。一般應(yīng)抓住以下幾個方面:(一)實驗基礎(chǔ)。
驗證牛頓第二定律實驗,研究楞次定律實驗等。
(二)導(dǎo)出方式。
如根據(jù)動量定理和牛頓它三定律推導(dǎo)動量守恒定律;據(jù)玻-瑪定律和查理定律推導(dǎo)一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程等。
(三)清楚規(guī)律揭示的內(nèi)涵及公式中各字母的含義。
如動量定理:Ft= △P,從整體上揭示物體所受合外力的沖量與它的動量變化的直接對應(yīng)關(guān)系,即兩者大小相等,方向相同。
如果題目中要求合外力沖量,就有了兩條思路:一是用合外力乘時間,二是先求其動量變化。分解看:式中F為合外力,解題時就需從受力分析入手,找出合外力,等號右邊為動量變化,特定要求末態(tài)動量減初態(tài)動量。該式為矢量式,中學(xué)大綱只要求一維情況,解題時一定規(guī)定正方向,列代數(shù)式方程。變形有:F=△p/t ,說明物體所受的合外力等于它的動量的變化率,等。
(四)注意適用條件。
如:庫侖定律F=Kθ1θ2/r2 只適用于真空中點電荷。動量定守恒定律用于不受外力或合外力為零的系統(tǒng)。動量定理對一于不論直線還是曲線,恒力還是變力,物理過程是單一的還是多階段組合的,幾個力作用于物體上的時間是否相同都適用。在中學(xué)階段對處理打擊。碰撞一類問題尤為方便。
(五)物理圖象。
高中學(xué)習(xí)方法 物理圖象是物理規(guī)律的更直觀。更形象的表達(dá)方式。如v-t圖象,波的圖象,P-V圖象,此外還有一些在題目中出現(xiàn)的圖象如F-t圖象,B-t圖象等。對圖象一般應(yīng)抓住以下方面:1橫縱坐標(biāo)。斜率。交點的含義;2對應(yīng)規(guī)律煤數(shù)學(xué)表達(dá)式;3反映的物理情景。
以上所說,者是課本中明確出來的規(guī)律。物理學(xué)中還有許多規(guī)律,需在老師指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)和總結(jié),實現(xiàn)知識系統(tǒng)化。
(一)單元知識結(jié)構(gòu)的概括和總結(jié),F(xiàn)以磁場一章為例總結(jié)如下:(二)跨單元知識聯(lián)系規(guī)律。舉兩例:瞬時作用效果:F=ma 1.力的作用效果 對時間累積效果:Ft= △P對空間累積效果:W= △Ex 2.功能關(guān)系:功是能力轉(zhuǎn)化量度。
1量度重力勢能變化: WG=△Ep 2量度彈性勢能變化: W彈=△Ep 3量度分子勢能變化:W分子=△Ep 4量度電勢能變化: W電=△E 5量度動能變化: W總=△Ek 6量度機(jī)械能變化:W其它=△E前四式把整個中丌涉及到的勢能與之對應(yīng)的功總結(jié)到一起,找到了共同規(guī)律:某種勢能的變化都對應(yīng)著一種功,都是做正功時勢能減少,做負(fù)功時勢能增加,且所做功與對應(yīng)勢能變化在數(shù)值上是相等的。五個式子綜合比較,使我們對功和能的關(guān)系理解的非常清楚了。
(三)從課本內(nèi)容中提煉規(guī)律。
如:力學(xué)中判斷物體做直線或曲線運動的方法;判斷物體做加速運動或減速運動的方法。熱學(xué)中分子力隨分子距離的變化規(guī)律。電學(xué)中根據(jù)電力線方向比較電勢高低的方法;直流電路中電壓分配規(guī)律。幾何光學(xué)中像距。像的虛實大小隨物距的變化規(guī)律等。這些方法或規(guī)律幾乎遍布物理課的每章每節(jié),雖然沒有形成定理或定律,也是解決物理問題中不可缺少的工具。如能隨時系統(tǒng)總結(jié)出來是大有益處的。
(四)在解題中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。先看三道習(xí)題:1.一輛汽車在發(fā)動機(jī)的額定功率為P,行駛中所受阻力恒為f,求它由靜止起動后能達(dá)到的最大速度。
2.磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中有一些直平行光滑導(dǎo)軌,串有電阻R,兩軌間距為l,現(xiàn)有一條質(zhì)量為m電阻不計的導(dǎo)體棒AB,由靜止開始沿導(dǎo)軌滑下,求AB棒的最大速度。
3.氣缸豎直放置,氣缸內(nèi)活塞面積S=1平方厘米,質(zhì)量m=200克。缸內(nèi)氣體壓強(qiáng)P1=2×10帕,溫度T1 =480開,活塞到缸底距離H1= 12厘米。拔出銷釘,活塞向上無摩擦滑動,當(dāng)它達(dá)到最大速度時缸內(nèi)氣體溫度T2 =300開,求此時活塞到缸底距離。(P0 =1.0×10 帕)
這三個題目一個是力學(xué)題,一個是電學(xué)題一個是熱學(xué)題。它們有一個共同點即汽車。AB棒。活塞都遵守這樣一個運動模式:都由靜止開始做加速度減小的加速運動,當(dāng)a=0時速度v達(dá)到最大。搞清這一物理情景正是解答這三個題的關(guān)鍵。
又如:加速度a=△V/△t ,F(xiàn)=△P/△t ,ε= △φ/△t ,加速度。合外力。感應(yīng)電動勢本來三個不同的物理量,也有一個共同點:都對應(yīng)著一種變化率,即對應(yīng)變化的快慢,反映到圖象上就對應(yīng)著斜率。
物理習(xí)題千變尤化,只要留心,總是會找到一些共同規(guī)律的?傊プ×宋锢砀拍詈臀锢硪(guī)律,就抓住了物理學(xué)的精髓,就具備了駕馭物理學(xué)的本領(lǐng)。
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