淺議量及單位教學與能力培養(yǎng)之關系

朱壽清

摘 要：要求學生掌握物理量及其單位的正確讀法和規(guī)范書寫，是日常物理教學中的一項重要內容。但在實際教學中，仍然不同程度地存在著對物理量及其單位教學不夠重視，物理量與單位書寫不合要求、讀法不夠規(guī)范等現(xiàn)象。本文結合筆者的教學實踐談談體會。

關鍵詞：量及單位 教學 能力培養(yǎng) 物理

在物理量及其單位教學中，培養(yǎng)學生正確的讀寫習慣，不但有助于學生更好地掌握物理概念與規(guī)律，而且有助于學生靈活地運用物理知識，提高學生分析問題、解決問題的能力。

一、物理量及其單位在教學中存在的主要問題

1.國際符號書寫不合規(guī)范

根據(jù)國家有關規(guī)定，物理量、單位以及詞頭都統(tǒng)一采用國際符號，采用國際單位制（簡稱SI制）。運用國際符號的好處是不受語種限制，便于開展各種交流。在教學中，因教師沒有講清國際符號書寫要求，導致有的同學不清楚國際符號書寫規(guī)范，該用正體的用斜體，該用大寫的卻用小寫。例如，把速度單位“m/s”寫成“M/S”，把壓強的符號“p”寫成“P”或“p”等。

國際符號書寫的規(guī)則是物理量的符號（包括它作為下標時）用斜體字，單位及詞頭符號用小體字。例如，消耗能量E=103J，“E”是物理量符號，故用斜體字。而“J”是單位符號，故用正體字。在SI單位制中，書寫的規(guī)則是其符號的單一個字母用大寫正體，其余的單位符號一律用小寫正體。例如，“力”的單位“牛頓”符號是“N”而不是“n”；壓強單位“帕斯卡”的符號是“Pa”，而不是“PA”。有的同學將非SI單位“噸”的符號寫成“T”是不正確的，應寫成“t”。

2.單位名稱表述不合要求

尤其是組合單位書寫錯誤。例題1：在“歐姆·米”“歐姆米”“歐姆×米”“歐姆-米”“[歐姆][米]”“歐姆·米”等單位組合中，哪個是電阻率單位“Ω·m”名稱？單位名稱的書寫規(guī)則是書寫單位名稱時，不應加任何表示乘或除的符號或其他符號；單位符號中的乘號沒有對應的名稱，單位符號中的除號“/”對應的名稱是“每”字。因此電阻率單位“Ω·m”正確的名稱是“歐姆米”，同樣速度單位“m/s”的名稱是“米每秒”而不是“米/秒”。

例題2：單位中含有2次和3次冪，其名稱是“平方”“立方”，還是“二次方”“三次方”？引力常數(shù)單位“N·m2/kg2”中的“m2”稱為“平方米”還是“二次方米”？不少同學說不清楚。單位中若含有長度的2次和3次，并且分別表示面積和體積時，相應的指數(shù)名稱為“平方”“立方”，否則均為“二次方”“三次方”。由于引力常數(shù)單位中“m2”并不是表面積，所以，引力常數(shù)單位“N·m2/kg2”的名稱是“牛二次方米每二次方千克”。

3.單位符號書寫不合規(guī)范

（1）單位名稱不清。單位名稱有全稱與簡稱，而單位的中文符號是單位名稱的簡稱。例如，“物體受力F=10.0牛頓”就錯了，因為在SI制中力單位的中文符號是“牛”，而不是“牛頓”。同樣道理，“電子的動能Ek=10電子伏特”也不對，而是“10電子伏”。在書寫時，要分清是單位名稱，還是單位的中文名稱，是中文名稱只能是單位名稱的簡稱。

（2）組合單位的符號書寫不規(guī)范。例如，將力矩單位“牛頓米”的中文符號寫成“牛頓·米”“牛米”“?！住薄癧牛][米]”，將速度單位“米每秒”寫成“ms-1”。因為單位的中文符號只能是單位的簡稱，所以力矩單位的中文符號是“牛·米”，其國際符號是“N·m”或“Nm”，但不能是“mN”，以免誤解為“毫牛頓”。

若組合單位是兩個以上單位相除組成的，用斜線代表除號，也可用負指數(shù)冪形式。例如，速度單位“米每秒”，也可以是“米·秒-1”，其國際符號可以是“m/s”“m·s-1”，但不能寫成“ms-1”，這樣會誤解為“1/ms”（每毫秒）。

（3）中文符號和國際符號混用。例如，“已知物體質量m=8.0千克，受力F=10.0N”，“物體的轉速n=2轉/s”等書寫情況，這些是不規(guī)范的。在書寫中，只允許“攝氏度”的符號“℃”，可以和中文符號混合使用。例如，比容單位“J/（kg·℃）”的中文符號可以是“焦/（千克·℃）”，而其他情況不能把中文符號和國際符號混用。

4.符號和方程讀法不正確

例如“導體電阻30kΩ”讀作“導體電阻30k（字母讀法）歐”，而不是讀它所代表的物理量、單位或詞頭的名稱。再如，勻速直線運動位移的公式是s=vt，應讀作“位移等于速度和時間的乘積”，而不應按字母讀音讀法。

二、物理量及其單位教學與能力培養(yǎng)的關系

1.利用物理量及單位之間的關系，培養(yǎng)學生靈活運用物理知識的能力

物理公式確定了相關物理關系的同時，也確定了物理量及單位關系的性質，因此，在平時教學中，可以利用這個性質，結合具體教學，有針對性地幫助學生回憶公式，檢驗公式的正確性。例如，根據(jù)功的公式W=F·s和速度公式v=s/t，檢驗推導功率公式p=F/v的正確性。因為功率的單位是瓦特，1瓦=1牛·米/秒，而不是1瓦=1?！っ?米，從單位角度分析，推導公式P=F/v錯了。學生們可以根據(jù)有關單位之間的關系，更好的掌握公式。例如，已知在宇宙天體中，大麥哲倫云的質量為2.0×1040kg，小麥哲倫云的質量為2.0×1039kg，兩者相距6.6×1014kg光年，引力常數(shù)G=6.67×10-11N·m2/kg2。求兩者之間的引力。由于引力的單位為N，借助于單位運算法則，根據(jù)引力常數(shù)的單位N·m2/kg2，很容易推出有引力公式為F=G。

2.利用物理量、單位之間的關系，幫助學生提高解題能力

例：已知木炭的燃燒值是3.36×107J/kg，問：完全燃燒多少千克的木炭才能放出1.68×107J熱量？

分析：由于學生沒有公式可以直接運用，除了硬記題型外，教學中有很多學生不能正確解題，把計算過程寫成3.36×107J/kg÷（1.68×107J）=2/kg。從單位結果看，這題計算錯了。因為質量單位是kg而不是1/kg，所以正確的解題步驟是1.68×107J÷（3.36×107J/kg）=0.5kg。在平時我們的教學中，如果有意識地從物理量單位之間的關系尋找解答問題的方法也是一種學好物理的有效途徑，加強這方面的教學，有助于培養(yǎng)學生的解題能力。

3.利用物理量、單位之間的關系，培養(yǎng)學生的變異思維和創(chuàng)新能力

例1：某一拋射體以初速度v0豎直向上射出，求：拋物體最高高度。

分析：設物體上升最高高度為h，從物理量單位看，它必然是以下關系式：

h=k1Φ （α）

其中Φ（α）是角α的未知數(shù)。

由于是豎直向上發(fā)射，α=90?并且發(fā)射方向與重力加速方向相反，必定取Φ（α）=k2

∴拋物體最高高度為：

h=k1 Φ（α）=k1k2 =k

k1、k2、k是一個無單位的純系數(shù)，這里用單位是無法求得的。

例2：質量為m的小球，在一完全光滑的、半徑為R的剛性半球面的頂端，處于不穩(wěn)定平衡狀態(tài)。小球沿球面滑下，直至在某個確定的角度α時脫離球面。試問：脫離角是由該問題的哪些參量決定的？

分析：根據(jù)題意，設角是題中參變量的函數(shù)式為：

α=f（m，R，g）

質量單位為千克，半徑R單位為米，g單位為米/秒2，無法由這三者組合成一個無單位的量，因此，α是不依賴于其中任何一個參量的量。顯然，我們必須進行計算（這里略）才能得到α值，但根據(jù)物理量單位的關系，可預先知道答案。

（作者單位：浙江省蘭溪市職業(yè)中專）