物理方法之比值定義法

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

  所謂比值定義法,就是用兩個(gè)基本的物理量的“比”來定義一個(gè)新的物理量的方法。比如①物質(zhì)密度 ②電阻 ③場強(qiáng) ④磁通密度 ⑤電勢差 等。一般地,比值法定義的基本特點(diǎn)是被定義的物理量往往是反映物質(zhì)的最本質(zhì)的屬性,它不隨定義所用的物理量的大小取舍而改變,如確定的電場中的某一點(diǎn)的場強(qiáng)就不隨q、F而變。當(dāng)然用來定義的物理量也有一定的條件,如q為點(diǎn)電荷,S為垂直放置于勻強(qiáng)磁場中的一個(gè)面積等。類似的比值還有:壓強(qiáng),速度 ,功率等等。

  一、“比值法”的特點(diǎn):

  1、比值法適用于物質(zhì)屬性或特征、物體運(yùn)動(dòng)特征的定義。由于它們在與外界接觸作用時(shí)會(huì)顯示出一些性質(zhì),這就給我們提供了利用外界因素來表示其特征的間接方式,往往借助實(shí)驗(yàn)尋求一個(gè)只與物質(zhì)或物體的某種屬性特征有關(guān)的兩個(gè)或多個(gè)可以測量的物理量的比值,就能確定一個(gè)表征此種屬性特征的新物理量。應(yīng)用比值法定義物理量,往往需要一定的條件;一是客觀上需要,二是間接反映特征屬性的兩個(gè)物理量可測,三是兩個(gè)物理量的比值必須是一個(gè)定值。

  2、兩類比值法及特點(diǎn)

  一類是用比值法定義物質(zhì)或物體屬性特征的物理量,如:電場強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電容C、電阻R等。它們的共同特征是;屬性由本身所決定。定義時(shí),需要選擇一個(gè)能反映某種性質(zhì)的檢驗(yàn)實(shí)體來研究。比如:定義電場強(qiáng)度E,需要選擇檢驗(yàn)電荷q,觀測其檢驗(yàn)電荷在場中的電場力F,采用比值F/q就可以定義。

  另一類是對一些描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)特征的物理量的定義,如速度v、加速度a、角速度ω等。這些物理量是通過簡單的運(yùn)動(dòng)引入的,比如勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)。這些物理量定義的共同特征是:相等時(shí)間內(nèi),某物理量的變化量相等,用變化量與所用的時(shí)間之比就可以表示變化快慢的特征。

  二、“比值法”的理解

  1.理解要注重物理量的來龍去脈。為什么要研究這個(gè)問題從而引入比值法來定義物理量(包括問題是怎樣提出來的),怎樣進(jìn)行研究(包括有哪些主要的物理現(xiàn)象、事實(shí),運(yùn)用了什么手段和方法等),通過研究得到怎樣的結(jié)論(包括物理量是怎樣定義的,數(shù)學(xué)表達(dá)式怎樣),物理量的物理意義是什么(包括反映了怎樣的本質(zhì)屬性,適用的條件和范圍是什么)和這個(gè)物理量有什么重要的應(yīng)用。

  2.理解要展開類比與想象,進(jìn)行邏輯推理。所有的比值法定義的物理量有相同的特點(diǎn),通過展開類比與想象,進(jìn)行邏輯推理、抽象思維等活動(dòng),從而引起思維的飛躍,知識的遷移,在類比中加深理解。如在重力場、電場、磁場的教學(xué)中,相同的是都需要選擇一個(gè)檢驗(yàn)場性質(zhì)的實(shí)體,用檢驗(yàn)實(shí)體的受力與檢驗(yàn)實(shí)體的有關(guān)物理量的比來定義。但也存在區(qū)別,重力場的比值中,分母是質(zhì)量最簡單,電場定義時(shí),要考慮電荷的電性,而磁場定義最復(fù)雜,不僅與考慮電流元I,而且要考慮電流元的放置方位與有效長度。

  3.不能將比值法的公式純粹的數(shù)學(xué)化。在建立物理量的時(shí)候,交代物理思想和方法,搞清概念表達(dá)的屬性,從這些量度公式中理解它們的物理過程與物理符號的真實(shí)內(nèi)容,切忌被數(shù)學(xué)符號形式化,忽視了物理量的豐富內(nèi)容,一定要從量度公式中揭示所定義的概念與有關(guān)概念的真實(shí)依存關(guān)系和物理過程,防止學(xué)生死記硬背和亂用。另一方面,在數(shù)學(xué)形式上用比例表示的式子,不一定就應(yīng)用比值法。如公式a=F/m,只是數(shù)學(xué)形式上象比值法,實(shí)際上不具備比值法的其它特點(diǎn)。所以不能把比值法與數(shù)學(xué)形式簡單的聯(lián)系在一起。

  作者:孫恒芳


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