如何學(xué)習(xí)物理概念和物理規(guī)律

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  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。一次,老師在北京物理家教過程中,一位同學(xué)拿著一道物理題。題目是如圖(1):木塊A和木塊B一起沿著傾角為a的斜面加速下滑,試對木塊A作受力分析。這位同學(xué)認為木塊B對木塊A的摩擦力應(yīng)該平行于斜面向下,理由是木塊A的加速度是沿斜面向下的。(原答案給出這個摩擦力是水平向左的)他說完后我提出了兩個問題:1摩擦力的方向跟接觸面是什么關(guān)系?2加速度方向是跟合外力方向一致還是跟隨便的一個力一致?他低頭想了一會兒,說:“我明白了!毕筮@樣由于概念不清,導(dǎo)致做錯題的例子舉不勝舉的。

  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)語言表達的概念,常稱為物理量。如加速度a=△V/△t,動能Ek=mv2/2,動量P=MV,電場強度E=F/q等等。

  對一個物理概念的認識,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)體放在勻強電場中的例子。引導(dǎo)同學(xué)認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)象認識感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場與原來勻強電場的迭加,直到感應(yīng)電荷的場強與原電場的場強大小相等時導(dǎo)體內(nèi)部合場強為零,自由電子定向移動停止,導(dǎo)體達到了靜電平衡狀態(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.是標量學(xué)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,定義式a=△V/△t,國際制中的單位是米/秒 ,是矢量,一個物體的加速度由它的質(zhì)量和它所受的合外力事決定。測量方法很多,課本中專門安排了一個測定勻變速直線運動的物體的加速度的學(xué)生實驗。

  這里崔強老師特別提出的是,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識清楚的。需要在長期的學(xué)習(xí)過程中不斷地認識,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,又進一步認識了力作用的相互性。到此,也只是停留在機械力的范疇之內(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,形成比較深刻的認識。也就是說,認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。

 。ㄒ唬┲挥浗Y(jié)論.不注意引過程,F(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運動的例子,分析比較,最后強調(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。

  例二:如圖(2)。帶電量為q的正電荷A,與半徑為R的不帶電的金屬球的感應(yīng)電荷在球內(nèi)的電場強度的大小與方向是(。

  A.kq/4R2 ;  B.kq/6R2   C.方向指向A; D.方向背向A

  答案為ABC,很多同學(xué)都不選B。只要我們回顧一下初學(xué)靜電平衡概念時,老師分析的靜電感應(yīng)過程,注意到導(dǎo)體發(fā)生靜電感應(yīng)時內(nèi)部有原電場,還有一個感應(yīng)電荷的電場,這兩個電場反向迭加,合場強為零時達到靜電平衡,意味著導(dǎo)體中任一點感應(yīng)電荷場強都與原電場的場強等大反向。此題中原電荷q在金屬球中場強大小范圍為kq/9R——kq/R2,自然就含有kq/4R2和kq/6R2。

 。ǘ┲槐彻,不理解其含義和條件。

  如靜電一章,給出三個場強公式,E=F/q、E=KQ/r2和E=U/d 。這三個公式都能計算場強,但各自含義和適用條件是不同的。

  E=F/q

  是定義式,對某點場強有一種量度功能,任何電場都適用,但它不能決定場強的大小。E=KQ/r2是真空中點電荷場強的決定式,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。

 。ㄈ┲恢匾曃锢,不重視用詞語直接表達的概念。

  中學(xué)物理課本中用語言直接表達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謹,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。

 。ㄈ┣宄(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。

 。ㄋ模┳⒁膺m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。

 。ㄎ澹┪锢韴D象。物理圖象是物理規(guī)律的更直觀.更形象的表達方式。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.斜率.交點的含義;2對應(yīng)規(guī)律數(shù)學(xué)表達式;3反映的物理情景。

  以上所說,都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)。

  現(xiàn)以磁場一章為例總結(jié)如下:

 。ǘ┛鐔卧R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:功是能量轉(zhuǎn)化的量度。

  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量度機械能變化:W其它=△E

  前四式把整個中學(xué)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。


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