注重物理知識(shí)的生成過程

孫金紅

物理是一門以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。實(shí)驗(yàn),不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,更重要的是通過實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的態(tài)度,培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析問題的能力,讓學(xué)生逐步了解科學(xué)的發(fā)展過程,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)合作、與人共事的能力,鞏固已學(xué)過的知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力以及掌握研究性學(xué)習(xí)的方法。了解了物理是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)后,那么物理知識(shí)的生成過程就是在大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上分析提煉而成的。為此,在學(xué)習(xí)物理時(shí),就要注重每一知識(shí)點(diǎn)支撐實(shí)例及分析總結(jié),也就是要充分重視知識(shí)的生成過程,使每一知識(shí)點(diǎn)都有充足的實(shí)例和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S作支撐。這樣才能做到“知其然,知其所以然”,才能將知識(shí)深刻領(lǐng)會(huì),而不是僅限于幾個(gè)干巴巴的結(jié)論或公式。也只有這樣才能將知識(shí)學(xué)活,而不會(huì)出現(xiàn)記住的結(jié)論不會(huì)用,拿起公式亂套一氣的現(xiàn)象。

提高物理教學(xué)質(zhì)量,關(guān)鍵還在于課堂教學(xué),這要求通過教師的備課把這一節(jié)課的重難點(diǎn)吃透,并依由易到難的次序講解,深入淺出,使學(xué)生便于理解。我們要合理安排時(shí)間,對(duì)要點(diǎn)問題多作橫向,縱向聯(lián)系。在課堂教學(xué)過程中,教師充分發(fā)揮主導(dǎo)作用,啟發(fā)學(xué)生,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)的思考、發(fā)現(xiàn),增加學(xué)生思維的活動(dòng)量引導(dǎo)學(xué)生的思維不斷深化,從而領(lǐng)會(huì)知識(shí)、掌握知識(shí)。加深學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

例1.“摩擦力的方向與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))方向相反”這一結(jié)論。

舉例:(1)物體在水平地面上向右滑動(dòng)時(shí),受到的摩擦力方向向左,與其相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)方向相反。

(2)將物體輕放在水平勻速運(yùn)動(dòng)的傳送帶上。物體受摩擦力向前,物塊向右運(yùn)動(dòng),摩擦力的方向與其運(yùn)動(dòng)方向相同。但物體相對(duì)于傳送帶向左滑動(dòng),故摩擦力方向仍與其相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。

由以上兩個(gè)實(shí)例可以看出,結(jié)論中的“相對(duì)”兩字是至關(guān)重要的、若漏掉兩字,記為“摩擦力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反”,這樣就完全錯(cuò)了。

通過這兩個(gè)實(shí)例還可得出“摩擦力可以是阻力,也可以是動(dòng)力”,即“摩擦力并不總阻礙物體的運(yùn)動(dòng)”的結(jié)論。其實(shí),摩擦力方向與物體運(yùn)動(dòng)方向是可成任意夾角的。如在豎起向上的電梯內(nèi),某人用手擦電梯的內(nèi)壁,向右擦?xí)r,電梯受向右的滑動(dòng)摩擦力;向斜上方擦?xí)r,電梯受到斜向上的摩擦力‘可見電梯所受滑動(dòng)摩擦力的方向可與其向上的運(yùn)動(dòng)方向成任意夾角。靜摩擦力也可與物體運(yùn)動(dòng)方向成任意夾角。如放在斜面上一起勻速運(yùn)動(dòng)的物體受靜摩擦力沿斜面向上,但其勻速運(yùn)動(dòng)的方向卻可以任意。

例2.重力功W璆與重力勢(shì)能的變化△Ep間的關(guān)系:

舉例:(1)質(zhì)量為m的物體,下降h高時(shí),重力做正功,W璆=mgh,重力勢(shì)能減少mgh,故有W璆 = mgh1-mgh2=△Ep。

(2)質(zhì)量為m的物體,升高h(yuǎn)高時(shí),重力做負(fù)功,W璆=-mgh,重力勢(shì)能增加mgh,仍有W璆= mgh1-mgh2 =- △Ep。

正功、負(fù)功兩個(gè)例子充分說明了關(guān)系式“W璆 =-△Ep”的正確性,同時(shí)根據(jù)這兩個(gè)實(shí)例很容易把上述關(guān)系式用文字表達(dá)出來,其含義就是:“重力做的功等于重力勢(shì)能的減少”,即“重力做多少功,重力勢(shì)能就減少多少;克服重力做多少功,重力勢(shì)能就增加多少”。這樣對(duì)重力功與重力勢(shì)能的變化量間的關(guān)系,從公式的實(shí)際含義有了深刻準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。

例3.高一物理“動(dòng)量守恒定律”一節(jié),對(duì)動(dòng)量守恒定律的證明,課本是這樣推導(dǎo)的:在光滑水平面上做勻速運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)小球,質(zhì)量分別為m1和m2,速度分別為v1和v2,且v1>V2,經(jīng)一段時(shí)間后,兩球發(fā)生碰撞、碰后速度分別為V′1和V′2。設(shè)碰撞過程中,第一個(gè)球和第二個(gè)球所受的平均作用力分別是F1和F2,力的作用時(shí)間是t。根據(jù)動(dòng)量定理,取向右為正方向,對(duì)第一個(gè)球:-F1t = m1V′1-m1 V1;對(duì)第二個(gè)球:F2t=m2 V′2-m2v2。根據(jù)牛頓第三定律,F1和F2大小相等,所以m1 V′1-m1V1==(m2V′2 - m2v2),由此得:m1 V′1+m2v2 ==m1 V1+m2 V′2。

上式在什么條件下成立呢?兩球碰撞時(shí)相互作用力是內(nèi)力。兩球還受到外力,即重力和支持力,但他們彼此平衡,所以,兩球組成的系統(tǒng)所受的外力之和為零。系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零,是我們得出上式的條件。

對(duì)這一段的學(xué)習(xí),許多同學(xué)沒有認(rèn)真思索、體會(huì),尤其是對(duì)定律的條件的論述部分,造成了對(duì)定律的一知半解,對(duì)定律的條件記不住或理解不深刻,題目條件稍變,即不知如何分析。

此例中,正是由于重力、支持力彼此平衡,合力為零,才使得兩球間的相互作用力F1和F2成為兩球分別受到的合力,故而才有兩球受的沖量大小相等,方向相反,從而兩球的動(dòng)量變化大小相等,方向相反,即△P1=△P2,總動(dòng)量的變化量△P=0,動(dòng)量才守恒。試想若球1在碰撞中還受一外力F3(這時(shí)系統(tǒng)受外力之合等于F3不為零)則兩球受合外力不再大小相等、動(dòng)量變化量△P1≠ △P2,動(dòng)量必不守恒?？梢妱?dòng)量守恒的條件必須是:系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零。

有了這種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S,清醒認(rèn)識(shí)到動(dòng)量守恒的條件,再結(jié)合一些典型的實(shí)例,分析比對(duì)定律的適用條件,就會(huì)有了深刻的認(rèn)識(shí)。

許多同學(xué)物理學(xué)習(xí)幾年,但仍然不能入門,感覺物理難學(xué),不好掌握,考試成績(jī)少得可憐,恐怕均與不注重知識(shí)的生成分程打不好基礎(chǔ)有關(guān)。有的死記概念、規(guī)律,不求理解記憶,用時(shí)發(fā)生記憶錯(cuò)誤,張冠李戴。如將機(jī)械能守恒的條件記為“合外力為零”,把動(dòng)量守恒定律的條件記為“只有重力做功”。解題時(shí)明明用的是動(dòng)能定理,卻寫成根據(jù)機(jī)械能守恒定律,明明是根據(jù)動(dòng)量守恒,卻寫成根據(jù)動(dòng)量定律。這些均與不良的方法有關(guān)。希望同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)中能注童知識(shí)的生成過程,將知識(shí)學(xué)透、學(xué)精、真懂才行。

高中物理是學(xué)生普遍認(rèn)為最難學(xué)習(xí)的課程之一。學(xué)生之所以怕學(xué)物理,除智力因素外,缺乏科學(xué)的、積極的態(tài)度和情感也是十分重要的原因。總之,在教學(xué)中不僅要教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法,抓住學(xué)習(xí)中重點(diǎn)難點(diǎn),啟發(fā)學(xué)生準(zhǔn)確理解和掌握物理概念及規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科能力,同時(shí)要?jiǎng)又郧槟托妮o導(dǎo),幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)中困難,獲得成功;激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,讓他們有更多的成功機(jī)會(huì),從而增強(qiáng)學(xué)習(xí)的信心,提高他們的學(xué)習(xí)成績(jī)。