中學(xué)物理教材教法與實(shí)驗(yàn)第六章物理概念教學(xué)

第六章物理概念教學(xué)

物理概念是客觀事物的物理共同屬性和本質(zhì)特征在人們頭腦中的反映，是物理事物的抽象。如何使學(xué)生形成、理解和掌握物理概念，進(jìn)而掌握規(guī)律，并使他們的認(rèn)識(shí)能力在這個(gè)過程中得到發(fā)展，是中學(xué)物理教學(xué)中的核心問題。究竟應(yīng)該怎樣認(rèn)識(shí)和進(jìn)行物理概念教學(xué)呢？這里講一講它的一般規(guī)律性問題。導(dǎo)言§6.1物理概念教學(xué)的重要性一、物理概念是物理學(xué)最重要的基石二、讓學(xué)生掌握好物理概念是物理教學(xué)的關(guān)鍵三、物理概念教學(xué)是培養(yǎng)能力，開發(fā)智力的重要途徑四、物理概念教學(xué)在發(fā)展學(xué)生個(gè)性上的積極作用一、物理概念是物理學(xué)最重要的基石

概念是分析、綜合、判斷、推理等邏輯思維的出發(fā)點(diǎn)。沒有概念就無法理解定律，就無法建立完整的科學(xué)體系。

二、讓學(xué)生掌握好物理概念

是物理教學(xué)的關(guān)鍵

物理難學(xué)的原因是什么？首先應(yīng)肯定地說物理不易教，也不易學(xué)。但更重要地是師生的實(shí)際做法：一般情況：教師是輕概念講授與形成，重練習(xí)和解題。學(xué)生是注意背公式，記意義，做習(xí)題，題海戰(zhàn)術(shù)。因此要引導(dǎo)學(xué)生理解掌握概念授之以“漁”而不是幫學(xué)生解題三、物理概念教學(xué)是培養(yǎng)能力，開發(fā)

智力的重要途徑

這里所說的能力主要是思維能力。學(xué)生形成、理解、掌握概念的過程是怎樣一個(gè)過程呢？如下：通過觀察、實(shí)驗(yàn)獲得感性材料。通過思維，運(yùn)用物理學(xué)方法將新知與原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合起來。通過同化，順應(yīng)、適應(yīng)來理解新知識(shí)，用數(shù)學(xué)知識(shí)將其表示出來。這才形成概念。（完成第一次飛躍——內(nèi)化。）再將概念運(yùn)用到有關(guān)定律中去，才達(dá)到理解概念。再用概念去解釋現(xiàn)象、回答問題，才能掌握概念（完成第二次飛躍——外化）在上面的過程中學(xué)生就得到形成、理解、掌握概念的能力，開發(fā)了智力。

因此說：物理概念教學(xué)是培養(yǎng)能力、開發(fā)智力的重要途徑。四、物理概念教學(xué)在發(fā)展學(xué)生個(gè)性上的積極作用。概念學(xué)習(xí)能促進(jìn)思維的發(fā)展。在建立概念的同時(shí)使學(xué)生的個(gè)性（興趣、意志、信念）得到發(fā)展。法拉第突出的個(gè)性是對(duì)電學(xué)感興趣。堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)，提出“感應(yīng)線”（電力線）和“場”的概念——建立了電磁感應(yīng)定律。麥克斯韋（酷愛數(shù)學(xué)），接受場的概念，建立麥克斯韋方組?？磥碚嬲睦斫庖粋€(gè)概念會(huì)產(chǎn)生巨大的成果?！?.2物理概念的特點(diǎn)一、物理概念是觀察、實(shí)驗(yàn)和科學(xué)思維相結(jié)合的產(chǎn)物二、大量的物理概念具有定量的性質(zhì)一、物理概念是觀察、實(shí)驗(yàn)和科學(xué)思維相結(jié)合的產(chǎn)物二、大量的物理概念具有定量

的性質(zhì)定量是指可以測量。物理量是可測量量，這是物理與數(shù)學(xué)聯(lián)系在一起的本質(zhì)。如：速度、電阻、質(zhì)量等?？蓽y量物理量可以分為六種情況1、狀態(tài)量和過程量（1）狀態(tài)量：描述狀態(tài)的物理量。狀態(tài)給定，其量確定。如：速度、加速度、動(dòng)量、能量、體積、溫度、壓強(qiáng)等。狀態(tài)量可以用態(tài)函數(shù)來表示。（2）過程量：過程給定時(shí)，有對(duì)應(yīng)量值。如：位移、功、沖量、熱量等。2、性質(zhì)量和作用量（1）性質(zhì)量：描述物質(zhì)或物體的某種性質(zhì)的量。如：密度、比熱、電阻、電容等。（2）作用量：描述物體相互作用的量。如：力、力矩、功、沖量等3、微觀量和宏觀量（1）微觀量：描述某個(gè)微觀粒子的量。如：電子電量、電子質(zhì)量等。（2）宏觀量：描述宏觀物體或體系的性質(zhì)或狀態(tài)的量。如：壓強(qiáng)、體積、溫度等。4、矢量和標(biāo)量（1）矢量：有大小和方向的量（合成時(shí)遵循平行四邊形法則）如：速度、加速度、力、角動(dòng)量等。（2）標(biāo)量：只有大小，而無方向的量。如：溫度、長度、時(shí)間、質(zhì)量等。5、相對(duì)量和絕對(duì)量（1）相對(duì)量：凡是與參照系或坐標(biāo)系選擇有關(guān)的物理量。如：位移、速度、動(dòng)量等。（2）絕對(duì)量：凡是參照系選擇無關(guān)的物理量。如：各種物理常數(shù)、力、質(zhì)量等。6、基本物理量與導(dǎo)出物理量（1）基本物理量：不用其它物理量來定義的量。如：長度、時(shí)間、質(zhì)量、電流、熱力學(xué)溫標(biāo)等。（2）導(dǎo)出物理量：以基本物理量為基礎(chǔ)的物理量。如：速度、加速度、角動(dòng)量等?？傊?，物理概念中大多數(shù)是有定量性質(zhì)。因此，物理量與公式對(duì)應(yīng)，計(jì)算結(jié)果與測量結(jié)果一致?！?.3重點(diǎn)物理概念的教學(xué)要求基本概念：是指物理學(xué)中最基礎(chǔ)的、最核心的概念。由于教學(xué)的層次不同，在物理教學(xué)中，總要選取與教學(xué)內(nèi)容相應(yīng)的一些基本概念作為教學(xué)的重點(diǎn)——重點(diǎn)物理概念。對(duì)重點(diǎn)物理概念要求：學(xué)生要“掌握”重點(diǎn)概念教學(xué)的基本要求一、明確建立概念的事實(shí)依據(jù)和研究方法二、理解物理概念內(nèi)涵三、了解物理概念的外延四、了解概念與有關(guān)概念的聯(lián)系與區(qū)別。五、學(xué)會(huì)運(yùn)用概念。六、注意物理概念的初、高中的不同要求的階段性。一、明確建立概念的事實(shí)依據(jù)和研究方法1、明確建立概念的依據(jù)來自三方面（1）學(xué)生在生活中觀察到的物理現(xiàn)象（2）教師列舉眾所周知的事實(shí)（3）教師組織進(jìn)行的演示實(shí)驗(yàn)形成感性認(rèn)識(shí)，形成清晰的表象2、研究方法

依據(jù)概念的不同，建立與引入的方法也不同，基本上可分二種抽象法（三類）（1）分析概念共同特征法思維特點(diǎn)：是找同類事物的共同特征及不同事物之間本質(zhì)差別來形成清晰的概念。（比較）例：平動(dòng)（2）隔離某量表征性質(zhì)法

思維特點(diǎn)：常用兩個(gè)（或幾個(gè)）物理量的

比值來定義。如：密度、速度、比熱、等。（3）突主忽次理想化方法思維特點(diǎn)：對(duì)所研究的事物，突出其主要作用的性質(zhì)或條件，完全忽略其它性質(zhì)或條件而進(jìn)行的一種科學(xué)抽象，它反映所研究事物中本質(zhì)特性，呈現(xiàn)所包含的主要矛盾。理想化方法是物理學(xué)研究中最基本、最重要的思想和方法之一把研究對(duì)象理想化如：質(zhì)點(diǎn)、剛體、理想氣體等。把物體所處的條件理想化如：無摩擦的表面、絕熱容器等。把物理過程理想化如：勻速直線運(yùn)動(dòng)、簡諧振動(dòng)、光的直線傳播等邏輯法（二類）概念組成體系，因此概念間有著緊密的聯(lián)系。一個(gè)概念往往是前面概念的發(fā)展，又是后面概念的基礎(chǔ)。這樣抓住新舊概念的邏輯聯(lián)系展開，就構(gòu)成建立物理概念的方法之一。

邏輯法（1）從舊引新演繹推導(dǎo)法

思維特點(diǎn)：由一個(gè)或幾個(gè)已知概念推導(dǎo)另一概念。如：由速度、速度增量、加速度推出向心加速度。（2）對(duì)應(yīng)相同、相似類比法思維特點(diǎn)：借助比較來建立物理概念。如：由水壓引入電壓由光波引入物質(zhì)波由重力勢能引入電勢能。

二、理解物理概念的內(nèi)涵內(nèi)涵：反映物理現(xiàn)象、過程所特有的本質(zhì)屬性。如：理解密度的內(nèi)涵同種物質(zhì)，ρ相同，m/V相同；不同種物質(zhì)，ρ不相同，M/V不相同；讓學(xué)生明確：不論m如何變，V如何變，一定物質(zhì)ρ不變。這樣學(xué)生就不能由物理量的內(nèi)涵除了文字?jǐn)⑹鐾猓ǘㄐ哉f明，還有定義式來對(duì)應(yīng)（定量分析）定義式有兩層意義①給出物理量的意義②給出物理量的度量方法對(duì)于物理量應(yīng)使學(xué)生把文字表達(dá)和數(shù)學(xué)表達(dá)結(jié)合起來，從質(zhì)和量的兩方面來理解概念的內(nèi)涵。

另外要弄清物理量的定義式和條件式：要讓學(xué)生分清物理量的度量式（定義式），和條件式。（度量式）三、了解物理概念的外延概念的外延是指：概念所反映的本質(zhì)屬性所對(duì)應(yīng)的具體事物。通常說概念的適用范圍就是指概念的外延。它說明概念反映的是哪些對(duì)象（不是某公式成立的條件）如：重力、彈力、摩擦力、磁場力、等是概念力的外延。四、了解概念與有關(guān)概念

的聯(lián)系與區(qū)別為什么會(huì)產(chǎn)生概念之間的相互混淆呢？原因是不知道之間的區(qū)別，而共同點(diǎn)的印象卻很深刻。因此，只有找到區(qū)別，才能更深刻地理解概念間的相互聯(lián)系。怎樣來區(qū)別呢？就是要放在一起比較本質(zhì)屬性。如：電勢、電勢能、電動(dòng)勢

相同點(diǎn)是都與電相關(guān)。電勢：從能的角度來描述電場的性質(zhì)（與外電荷無關(guān)）電勢能：電荷在電場中某點(diǎn)具有的勢能（是電場與電荷共有的）電動(dòng)勢：非靜電力抵抗靜電場力移動(dòng)單位電量電荷從電源內(nèi)部由負(fù)極到正極所做的功（描述電源的本領(lǐng)，是非靜電場做的功）五、學(xué)會(huì)運(yùn)用概念“學(xué)以致用”是我們的教學(xué)目的在“用”中理解、鞏固概念的內(nèi)涵與外延。如：質(zhì)量為1Kg的鋼球，切去500g，其密度是否變化？如果學(xué)生理解密度的內(nèi)涵，就不會(huì)答錯(cuò)。（在中學(xué)考慮問題，一般是在常溫，一個(gè)大氣壓下。）六、注意物理概念的初、高中的不同要求的階段性人們認(rèn)識(shí)規(guī)律總有一個(gè)過程，總是遵循由淺入深，由表及里，由簡到繁，由定性到定量，由低級(jí)到高級(jí)。如：力的概念初中：物體對(duì)物體的作用；高中：產(chǎn)生加速度的原因。如：功的概念初中：W=FS，高中：W=FS§6.4中學(xué)生學(xué)習(xí)物理

概念中常見的問題一、經(jīng)驗(yàn)中形成的不正確、不科學(xué)的觀念的干擾；二、感性認(rèn)識(shí)不足或已有的觀念不清；三、抽象思維不足，使有些概念難以理解；四、忽視量度公式的物理意義；五、概念間的混淆；六、不會(huì)正確運(yùn)用概念來分析解決問題。一、經(jīng)驗(yàn)中形成的不正確、不科學(xué)的觀念的干擾學(xué)生在學(xué)習(xí)物理之前，從日常生活中積累不少與物理有關(guān)的感性經(jīng)驗(yàn)，其中有些是錯(cuò)誤的或片面的，這在一定程度上要干擾正確觀念的形成。如：摩擦力總是阻礙物體運(yùn)動(dòng)；力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因；木頭受的浮力比鐵大。等克服方法

做具有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)。人、球同時(shí)落地失重圓錐上滾二、感性知識(shí)不足或已有觀念不清在學(xué)生形成觀念的過程中，如果提供的感性認(rèn)識(shí)不足，則無法形成正確的概念.如：電場、磁場，電磁感應(yīng)現(xiàn)象等日常生活中難以見到，這樣如果沒有足夠的實(shí)驗(yàn)，是難以建立的這些概念的。物理中定義的“功”，與生活中的意義不同，學(xué)生理解較困難，而功意義不清，理解功率、效率就很困難。克服方法：引導(dǎo)學(xué)生觀察，實(shí)驗(yàn)，講清（前）原始概念。三、抽象思維不足，使有些概念難以理解在物理學(xué)中，某些概念的建立過程，涉及到比較抽象而復(fù)雜的思維過程，學(xué)生要理解它們，需要有較高的抽象思維能力。解決方法：明確思維方法的格式，按照格式來反復(fù)練習(xí)，用已明確的概念來比較，引導(dǎo)學(xué)生自我調(diào)整，逐漸習(xí)慣這種思維方法。四、忽略量度公式的物理意義這說明，邏輯不清、內(nèi)涵不清。單憑數(shù)學(xué)推導(dǎo)，忽略物理意義。如：由R=U/I得RU、R1/I

由E=F/q得EF、EI/q等。克服方法使學(xué)生清楚建立概念目的和方法，強(qiáng)調(diào)公式的意義。五、概念間的混淆

學(xué)生在學(xué)習(xí)概念得過程中，對(duì)于一些本質(zhì)不同、但表面相似的概念很容易混淆。例如：溫度、熱量、內(nèi)能這三個(gè)物理量都與熱有關(guān)。學(xué)生容易認(rèn)為：溫度高的物體熱量多，溫度低的物體熱量少。將熱量當(dāng)成狀態(tài)量。好象物體含有多少熱量?？朔椒ǎ哼\(yùn)用對(duì)比的方法，找區(qū)別與聯(lián)系。

六、不會(huì)用正確的概念來分析解決問題中學(xué)生學(xué)了概念以后，盡管能順利地背誦它地定義，但到運(yùn)用的時(shí)候，往往會(huì)感到束手無策或發(fā)生許多錯(cuò)誤。教師在講解概念時(shí)，同時(shí)要講應(yīng)用的方法，并有針對(duì)性的進(jìn)行練習(xí)，在某種程度上說，不會(huì)正確應(yīng)用概念是不理解概念的反映。§6.5物理概念教學(xué)在物理教概念學(xué)中，要抓好以下幾個(gè)環(huán)節(jié)一、創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)物理概念的環(huán)境二、進(jìn)行思維加工三、運(yùn)用一、創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)物理概念的環(huán)境對(duì)環(huán)境的要求：適應(yīng)教學(xué)需要，有利于引導(dǎo)學(xué)生獲得生動(dòng)、深刻的感性知識(shí)，發(fā)掘、思考問題，探索事物的本質(zhì)屬性。創(chuàng)設(shè)環(huán)境的常用方法1、運(yùn)用實(shí)驗(yàn)例如：大氣壓（概念）①馬德堡半球?qū)嶒?yàn)②飲料瓶抽氣③覆杯實(shí)驗(yàn)④試管上行⑤虹吸現(xiàn)象⑥奶瓶吞雞蛋或氣球水2、利用學(xué)生積累的生活經(jīng)驗(yàn)用學(xué)生知道的生活經(jīng)驗(yàn)來創(chuàng)設(shè)物理情景是一個(gè)極好的方式。如：拔火罐、吸附掛勾、哈磁五行針、魚缸中吸臟物等。皮膚。3、抓住新舊知識(shí)的邏輯展開即從已有知識(shí)出發(fā)，通