物理概念的形成和規(guī)律的掌握

1、物理概念的形成和規(guī)律的掌握內(nèi)容摘要：物理概念的形成和規(guī)律的掌握是中學(xué)物理的基礎(chǔ)知識(shí)中最重 要、最基本的內(nèi)容，而物理概念的形成和規(guī)律的掌握又是一個(gè)十分復(fù)雜的過程， 首先應(yīng)該使學(xué)生獲得必要的感性認(rèn)識(shí)，然后在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn) 用“科學(xué)抽象”來(lái)概括歸納出概念和規(guī)律，再使學(xué)生理解概念和規(guī)律的物理意 義，最后還要使學(xué)生在運(yùn)用概念和規(guī)律的過程中，從定性或定量的方面不斷加 深對(duì)概念和規(guī)律的理解。關(guān)鍵詞：物理概念規(guī)律 形成掌握基礎(chǔ)知識(shí)抽象思維實(shí)驗(yàn)聯(lián)系感性和理性 本質(zhì) 實(shí)際 階段性一、做好實(shí)驗(yàn)，豐富感性認(rèn)識(shí)物理學(xué)是一門以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，人們的許多物理知識(shí)是通過觀 察和實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過認(rèn)真的思索而總結(jié)

2、出來(lái)的。感性認(rèn)識(shí)是頭腦進(jìn)行思維加工的原 料、掌握規(guī)律的基礎(chǔ)。做好實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生獲得與物理概念、規(guī)律有直接聯(lián)系的、 具體直觀的感性認(rèn)識(shí)，是學(xué)生形成概念和掌握規(guī)律的基礎(chǔ)。初中學(xué)生的知識(shí)和 經(jīng)驗(yàn)都比較少，思維活動(dòng)往往依靠直觀材料、因此在物理概念和規(guī)律的教學(xué)中， 做好實(shí)驗(yàn)就顯的格外重要。實(shí)驗(yàn)具有特別強(qiáng)烈的吸引力，有能調(diào)動(dòng)學(xué)生各個(gè)感 官的作用，最能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；實(shí)驗(yàn)富有啟發(fā)性，使學(xué)生思維處于最積極， 最活躍的狀態(tài)；所以實(shí)驗(yàn)的成功，是事半功倍地建立物理概念和掌握物理規(guī)律 的關(guān)鍵。例如：課本上比熱容的演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)器材可改裝成水和煤油。煤油和水 質(zhì)量相同，用完全相同的灑精燈同時(shí)加熱，而微小壓強(qiáng)計(jì)中紅墨水升

3、高的高度 不同，讓全班同學(xué)都清楚地看到這一直觀現(xiàn)象。通過實(shí)驗(yàn)使學(xué)生看到質(zhì)量相同 的煤油和水，吸收相同的熱量，升高的溫度不同的現(xiàn)象，用微小壓強(qiáng)計(jì)代替溫 度計(jì)，大大加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的可見度，學(xué)生清楚地看到，水的液面高度差沒有煤油 的顯著，既升高的溫度不同。煤油和水質(zhì)量相同，吸熱量相同，唯一不同的就 是液體的種類不同，升高的溫度就不同，這一感性認(rèn)識(shí)為比熱容概念的建立， 打下了基礎(chǔ)。由此可見，演示實(shí)驗(yàn)的成功對(duì)概念的建立有多么重要的意義！反 之，如果演示實(shí)驗(yàn)使用一般的溫度計(jì)，學(xué)生根本看不清楚，又無(wú)條件把演示實(shí) 驗(yàn)改為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，教師又忽視了把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)明顯地寫在黑板上，建立比熱容的 概念就沒有感性認(rèn)識(shí)作基礎(chǔ)，建立

4、概念就會(huì)增加抽象的程度，不利于學(xué)生對(duì)概 念的理解。二、從感性認(rèn)識(shí)提升到理論知識(shí)我們知道，許多物理概念和規(guī)律都是從大量具體事例中抽象出來(lái)的。正如 列寧說過：“認(rèn)識(shí)是人們對(duì)自然界的反映，但并不是簡(jiǎn)單的、直接的、完全的 反映，而是一系列的抽象過程，即概念、規(guī)律等等的構(gòu)成、形成過程氣 在教學(xué)中要重視感性認(rèn)識(shí)，概念和規(guī)律所包含的大量事例中，有的本質(zhì)聯(lián)系比 較明顯，有的非本質(zhì)聯(lián)系卻很強(qiáng)烈。為了使學(xué)生在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析。 教師必須從有關(guān)概念和規(guī)律的大量事例中精選那些包括主要類型的、本質(zhì)聯(lián)系 明顯的、與日常觀念矛盾突出的典型事例來(lái)進(jìn)行教學(xué)，才能達(dá)到預(yù)期的效果， 否則就難以得出正確的規(guī)律。例如：對(duì)什么是

5、慣性的問題，學(xué)生可以舉出奔跑的運(yùn)動(dòng)員，行駛的車輛表 示慣性，并說：“這些物體都有慣性”，或一字不漏地背誦課本上慣性的定義， 而卻不能從這些事例中分析和概括出是“一切物體都具的”基本屬性來(lái)，也不 會(huì)運(yùn)用慣性概念對(duì)有關(guān)現(xiàn)象做出合乎邏輯的正確解釋。理論和實(shí)踐都證明：教師必須審慎而又細(xì)心地選擇有關(guān)的典型事例并加以 恰當(dāng)?shù)亟M織，才能使學(xué)生在形成概念、掌握規(guī)律的過程上少走彎路，較順利地 理解它們的本質(zhì)。感性認(rèn)識(shí)是理論認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)，只有從感性材料出發(fā)，才能理解抽象的概念 和規(guī)律，有關(guān)的感性認(rèn)識(shí)越豐富，對(duì)應(yīng)的概念和規(guī)律理解得越深刻。因此，教 師除在教學(xué)時(shí)增選典型事例外，還要教育學(xué)生通過平時(shí)的觀察、實(shí)驗(yàn)、參觀，

6、圍繞某些問題的討論不斷地積累感性材料，反復(fù)印證，使他們的認(rèn)識(shí)日益充實(shí)、 豐富和深刻。三、突出本質(zhì)是形成概念、掌握規(guī)律的關(guān)鍵物理概念和規(guī)律，是人腦對(duì)物理現(xiàn)象和過程等感性材料進(jìn)行“科學(xué)抽象” 的產(chǎn)物。在“科學(xué)抽象”中要通過分析、綜合、抽象、概括、推理等思維活動(dòng)， 把感性材料中有聯(lián)系的和毫無(wú)聯(lián)系的因素、重要的典型的東西和次要的非典型 的東西、深刻的東西和表面的東西、本質(zhì)的東西和非本質(zhì)的東西區(qū)別開來(lái)，從 而突出本質(zhì)，摒棄非本質(zhì)，才能使學(xué)生形成概念掌握規(guī)律。多年的初中物理教 學(xué)實(shí)踐告訴我，目前初中生的物理思維能力普遍比較低，把教材對(duì)學(xué)生思維水 平要求和學(xué)生實(shí)際達(dá)到的水平相比，我發(fā)現(xiàn)：初中教材中比較直觀、

7、對(duì)學(xué)生思 維能力要求較低的內(nèi)容，如教材中的測(cè)量、力、運(yùn)動(dòng)、熱傳遞。用電常識(shí)等， 一般學(xué)生都能較好地掌握，達(dá)到教材的要求。對(duì)思維能力要求較高的內(nèi)容，如： 九年級(jí)的壓強(qiáng)、浮力、阿基米德定律，八年級(jí)的電功、電功率部分學(xué)生學(xué)起來(lái) 比較困難，出錯(cuò)最多，而這些內(nèi)容既是初中的重點(diǎn)，又是難點(diǎn)，其中以九年級(jí) 教材中壓強(qiáng)、浮力這一部分內(nèi)容最為突出，為了使學(xué)生初步形成浮力的概念和 掌握阿基米德定律，我在教學(xué)中注意以下一些問題。第一、用彈簧測(cè)力計(jì)和系著體積相同規(guī)則的鐵塊，不規(guī)則的石塊、木塊等， 浸入水中后彈簧測(cè)力計(jì)的減小；在水中游泳時(shí)感覺水有向上的托力等感性認(rèn)識(shí) 出發(fā)，逐個(gè)進(jìn)行分析，使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)到是在水中物體要受到

8、水對(duì)它的浮力， 從而糾正“輕的物體在液體中總是上浮的，所以受到浮力的作用；重的物體在 液體中總是下沉的，因此不受浮力的作用”的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。第二、通過演示規(guī)則鐵塊和不規(guī)則的石塊隨著浸入水中體積的增大，彈簧 測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小一一使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)到物體受到的浮力與其排開液體的體 積有關(guān);當(dāng)物體完全浸入水中后，深度增加時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不變一一說明“浸 沒在液體中的物體在任何深度的浮力都相等”這一本質(zhì)聯(lián)系，從而摒棄那種“浮 力的大小與物體浸沒在水中的深度成正比”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。第三、通過觀察鐵塊和石塊浸入水中后彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)減小相同這一現(xiàn) 象，使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)：“體積相同的物體浸沒在水中受到水的浮力相同”這一 本

9、質(zhì)聯(lián)系，摒棄那種“浸沒水中的物體受到的浮力與物體質(zhì)量、密度、形狀等 有關(guān)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。第四、通過觀察木塊浸入水中的體積增大到一定程度彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為 零的現(xiàn)象，使學(xué)生了解：漂浮在水面的物體受到的浮力等于它的重力。由于氣體具有同液體相同的性質(zhì)，而氣體的密度很小，氣體對(duì)于體積不大 的物體 作用的浮力，通常小到難以覺察的程度，但熱氣球能載幾噸重的物體 上天，說明氣體對(duì)浸沒在它里面的物體也能產(chǎn)生浮力，阿基米德原理同樣適用 于氣體。把上述由個(gè)別現(xiàn)象所得出的知識(shí)加以綜合并進(jìn)行抽象和概括就能得到“浮力”的概念和“阿基米德原理”在物理教學(xué)中：對(duì)感性材料進(jìn)行科學(xué)抽象時(shí)，必須有意識(shí)地突出本質(zhì)，這 是使學(xué)生形成概念

10、、掌握規(guī)律的關(guān)鍵。四、明確概念和規(guī)律的物理意義是形成概念、掌握規(guī)律的根本教學(xué)中學(xué)生對(duì)有關(guān)物理問題的感性材料進(jìn)行抽象，得出結(jié)論后，一般說來(lái)， 對(duì)有關(guān)概念的理解往往仍然是表面的、片面的，有時(shí)甚至是錯(cuò)誤的。為此，在 教學(xué)中要通過多種途徑和方法，使學(xué)生著重理解其物理意義。（一）要用學(xué)生容易理解的語(yǔ)言文字表述，再“翻譯”成數(shù)學(xué)表達(dá)式。這 使學(xué)生對(duì)有關(guān)的概念獲得明確、完整的認(rèn)識(shí)是必要的。概念是人們認(rèn)識(shí)事物的 一定階段和方法，因此對(duì)概念下定義，須在學(xué)生對(duì)有關(guān)的物理問題的本質(zhì)有相 當(dāng)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，切不可在他們毫無(wú)認(rèn)識(shí)或認(rèn)識(shí)不足的情況下“搬出來(lái)”，“灌”給他們，然后再加以解釋和說明，這樣對(duì)學(xué)生來(lái)說完全是空洞

11、的東西， 同時(shí)，由于這種做法顛倒了認(rèn)識(shí)事物的順序，因而不僅不可能使學(xué)生知道概念 是怎么得來(lái)的，還會(huì)使他們產(chǎn)生“頭腦制造概念”的錯(cuò)誤想法。（二）對(duì)于概念的文字表述，不應(yīng)要求學(xué)生機(jī)械地記憶，重要的是要及時(shí) 將其“返回”到具體的事例中，使抽象的東西“物化”，并在具休與抽象反復(fù) 結(jié)合的過程中，使之對(duì)有關(guān)概念的理解不斷加深。例如：學(xué)過慣性定律后，可讓學(xué)生解釋以下現(xiàn)象：一列火車在平直軌道上 勻速行駛，坐在車廂里的人豎直向上拋出一物體，此物體下落后會(huì)落到原來(lái)的 拋出地點(diǎn)嗎？（三）對(duì)容易混淆的概念，可以采用對(duì)比的方法，明確其區(qū)別與聯(lián)系，以 加深理解。在物理教學(xué)中，有些概念看起來(lái)相似但其物理意義卻不相同，這就要

12、求學(xué) 生弄清它們的區(qū)別與聯(lián)系，例如：重力與質(zhì)量，重力與壓力，功和功率，熱能 和熱量，慣性和慣性定律等?？梢酝ㄟ^分析它們之間的區(qū)別與聯(lián)系，使學(xué)生深 刻理解它們的物理意義。以壓力與壓強(qiáng)來(lái)說，我要求學(xué)生對(duì)這兩個(gè)物理量進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生明確： （1）壓力是垂直作用在物體表面上的力、壓力的大小與物體的受力面積無(wú)關(guān)， 壓力是一種力，壓力的單位是牛頓，測(cè)量的工具可以用測(cè)力計(jì)來(lái)測(cè)量。（2）壓 強(qiáng)的概念是物體單位面積上受到的壓力，與壓力的關(guān)系是P=F/S，它的物理意 義是壓力產(chǎn)生的效果，壓強(qiáng)的大小不僅與壓力的大小有關(guān)，還跟受力面積的大 小有關(guān)，當(dāng)受力面積一定時(shí)，壓力越大，效果越明顯；當(dāng)壓力一定時(shí)，受力面 積越小，

13、效果越明顯。壓強(qiáng)的單位是帕斯卡。我們?cè)谥v授壓力、壓強(qiáng)的關(guān)系時(shí) 必須注意學(xué)生容易出現(xiàn)的“只要壓力越大，壓強(qiáng)就越大”的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。可列舉 “用幾十牛頓的力按圖釘，在釘尖上可產(chǎn)生幾億帕斯卡的壓強(qiáng)，這個(gè)壓強(qiáng)大約 是履帶拖拉機(jī)對(duì)地面壓強(qiáng)的幾萬(wàn)倍。刀子、斧頭等的鋒刃要磨得很薄，釘子、 針、錐子要做得很尖是為減少受力面積增大壓強(qiáng)，使它能在不大的壓力下能進(jìn) 入物體里去”等事例鞏固學(xué)生對(duì)這兩個(gè)概念的物理意義的理解與區(qū)別。學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的理解，常常要經(jīng)歷多次從特殊到一般又從一般到 特殊的過程;要采用多種形式，運(yùn)用多種概念和規(guī)律去解決個(gè)別或特殊的現(xiàn)象， 解決個(gè)別或特殊的具體問題。使他們?cè)诮虒W(xué)過程上不斷加深對(duì)物理

14、概念和規(guī)律 的物理意義的理解。五、注重教材和學(xué)生實(shí)際，注意階段性認(rèn)識(shí)是一個(gè)從現(xiàn)象到本質(zhì)逐漸深化的過程，在物理教學(xué)中對(duì)物理現(xiàn)象、過 程的本質(zhì)提示得越深刻越能使學(xué)生牢固地掌握本質(zhì)，不至于被非本質(zhì)的東西所 迷惑。例如：在熱學(xué)的教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生能用分子運(yùn)動(dòng)論的知識(shí)解釋熱量、溫度、 熔化、蒸發(fā)、壓強(qiáng)等物理概念，并從本質(zhì)上把握了這些內(nèi)容后，對(duì)熱學(xué)中各個(gè) 物理過程就理解得更加深刻了。不過教師在教學(xué)中受到教材的深度和學(xué)生智力 發(fā)展程度的制約，并不是提示本質(zhì)越深刻越好，一般地說，初中學(xué)生的抽象思 維能力較弱，以能做比較初級(jí)的分析和研究；高中學(xué)生已具有較強(qiáng)的抽象思維 能力，就可以做比較深刻的分析和研究。例如：磁場(chǎng)對(duì)

15、電流的作用，在初中主 要是通過實(shí)驗(yàn)觀察，只需指出在磁場(chǎng)中通電導(dǎo)線所受力的方向，在高中不僅講 到力的大小、方向并推導(dǎo)出了洛侖茲力的公式。在中學(xué)物理教學(xué)中，一個(gè)完整的物理概念的形成和規(guī)律的掌握，在許多情 況下并不能一次講深講透講完全，有一個(gè)逐步發(fā)展的過程。有的概念通過一個(gè) 單元的學(xué)習(xí)就能獲得一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)，而有的概念則需要幾個(gè)階段才能逐步完 成。例如：“密度”的概念，在初中通過“密度”，“密度的應(yīng)用”，“測(cè)定物體 的密度”逐步得到完善，而質(zhì)量的概念在初中只能定性地粗略地定義為“體所 含物質(zhì)的多少叫質(zhì)量”，顯然這不是質(zhì)量的準(zhǔn)確定義。到了高中學(xué)習(xí)了牛頓定 律時(shí)，才能對(duì)質(zhì)量的概念下了初步的比較嚴(yán)格的定義：“質(zhì)量是物體慣性大小 的量度”。在學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力時(shí)，雖然未涉及“引力質(zhì)量，但通過學(xué)習(xí)學(xué)生明確 了引力和質(zhì)量的關(guān)系，在學(xué)習(xí)原子物理的質(zhì)能公式時(shí)又了解了質(zhì)量與能量的聯(lián) 系，從而對(duì)質(zhì)量的理解又進(jìn)一步，為以后的深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。因此，在進(jìn)行物理概念和規(guī)律的教學(xué)時(shí)，不能為追求概念和規(guī)律的“科學(xué) 性”“嚴(yán)密性”而畢其功于一役，應(yīng)當(dāng)從教材實(shí)際和學(xué)生實(shí)際出發(fā)，注意教學(xué) 的階段，逐步加深加廣。同時(shí)，從定量的方面為了對(duì)物理概念和規(guī)律有進(jìn)一步 的認(rèn)識(shí)，精選一定數(shù)量的習(xí)題讓學(xué)生練習(xí)是很有必要的。形成概念、掌握規(guī)律是在整個(gè)教