中學物理教學中“比值定義法”淺談

梁海燕

在接近二十年的中學物理教學中，發(fā)現(xiàn)物理概念的教學占有極其重要的地位。目前， 在概念的教學中存在的問題是：對概念教學應該達到的目的不明確，忽視概念建立的條件和背景，斷頭去尾，取其表面略其質(zhì)等等。導致學生對概念只會死記硬背， 不能正確理解和靈活應用。本人就教學中經(jīng)常出現(xiàn)的比值定義法中的一種性質(zhì)量的定義，談談自己的粗淺認識。

比值定義法就是用兩個或兩個以上的物理量的比值去定義另外一個新物理量的方法， 應用比值定義法定義的物理量，依據(jù)其意義的不同，可以分為兩種類型：一類是兩個或多個物理量的比值是個常數(shù)，或是個定值，屬于性質(zhì)量。如密度、電阻、電 容、電場強度、磁感應強度等。比值反映的是物質(zhì)本身的一種性質(zhì)，它的大小僅由物質(zhì)本身決定，與定義式中出現(xiàn)的其他物理量沒有關系，由決定式中的物理量決 定。另一類是描寫物體物質(zhì)外在的狀態(tài)、外在的作用強弱等，并不反映其自身固有性質(zhì)，屬于狀態(tài)量。如速度、壓強、功率等，它的大小受定義式中出現(xiàn)的其他物理 量的影響。這兩類用比值定義的物理量在教學中是有差異的。而學生在學習中對第一類定義法理解困難較大，定義式和決定式往往讓學生容易混淆。

學生在剛開始學習物理時，密度是用比值定義的第一個物理量。對任何一個實心物體而言，物體的質(zhì)量和體積的比值是一個常量。（對同一種物質(zhì)而言）質(zhì)量加大多少倍，其體積也會加大多少倍，但質(zhì)量m和體積V這兩個變量的比值一定是一個常量。對不同的物質(zhì)而言，比值是一個不同的常量，可見，比值的大小是由物質(zhì)的種類決定的。它反映了物質(zhì)本身的一種屬性。這種屬性的不同我們一般用密度來表示，即：ρ= 。 這說明，物質(zhì)密度等于物體質(zhì)量與其體積的比值。因而我們不能說密度與物體的質(zhì)量成正比，跟物體的體積成反比。只要是同一種物質(zhì)，無論其質(zhì)量和體積多大或多 小，它仍然是這種物質(zhì)，密度是不會發(fā)生改變的。由于密度是由物質(zhì)本身的性質(zhì)決定的，因而影響密度大小的因素就是物質(zhì)的種類和狀態(tài)（不考慮溫度），只要物質(zhì) 的種類和狀態(tài)不變，其密度就不會改變。

由歐姆定律I=U/R可以推導出公式R=U/I， 但是不能單純從數(shù)學角度得出導體的電阻與導體兩端的電壓成正比，與導體中的電流成反比，因為導體的電阻是導體本身的一種屬性，只取決于導體的長度、橫截面 積、材料和溫度，與導體兩端的電壓和導體中的電流大小都無關。同理，在高中物理出現(xiàn)的物理量還有電容，電場強度，磁感應強度，電勢差等，它們的共同特征是：屬性由本身所決定，定義時，需要選擇一個能反映某種性質(zhì)的檢驗實體來研究。比如：定義電場強度E，需要選擇 檢驗電荷 q，觀測其檢驗電荷在場中的電場力F，采用比值F/q就可以定義；一定讓學生明白，決定電場強度E的因素是電場本身的性質(zhì)（場源電荷及該點的位置），與試探電荷q的電荷量、電性及所受靜電力F大小無關。例題：電場中有一點P，下列哪些說法是正確的（）A、若放在P點的試探電荷減半，則P點的電場強度減半。B、若P點沒有試探電荷，則P點的電場強度為0。C、P點的電場強度越大，則同一電荷在P點受到的靜電力越大。D、P點的電場強度方向為正試探電荷在該點所受靜電力的方向。此題學生很容易將選項放在AB中，受定義式的干擾，而沒有理解其物理意義，單純應用數(shù)學知識求解。此題的正確答案為CD，C選項中應用了控制變量法，同一電荷即為q一定，根據(jù)F=Eq知，E越大，F(xiàn)越大的正確結論。有如：磁感應強度B，電容器的電容C，比值定義式分別為B=F／IL，C=Q／U, 它們只是提供了一種計算B和C的方法，對B和C并沒有決定意義。磁場中某點的磁感應強度的大小和方向由磁場本身的性質(zhì)決定，磁感應強度的大小與磁場中放不 放通電導線、放什么樣的通電導線及通電導線所通入的電流大小、通電導線所受的磁場力的大小都沒有關系。電容器的電容是反映電容器本性質(zhì)的物理量，由電容器 自身的構造決定。因此C與Q不成正比，與U也不成反比，即使電容器不帶電，其電容仍然存在，并且是一個確定的值。說明電容與電荷量和電壓的數(shù)量關系，而不是決定關系。

教學中每遇到象密度、電阻、電容、電場強度、磁感應強度、電勢差等采用相似方法定義物理量的教學時，可以用類比的方式將它們的相同點羅列出來，便于學生理解。切記：不 能將比值法的公式純粹的數(shù)學化。在建立物理量的時候，交代物理思想和方法，搞清概念表達的屬性，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內(nèi) 容，切忌被數(shù)學符號形式化，忽視了物理量的物理意義，在教學時一定要從公式中揭示所定義的物理量與有關物理量的真實依存關系和物理過程，防止學生死記硬背 和亂用。

總之，在教學中善于總結，善于歸納，可以把難于理解的知識變得容易理解，把難以記憶的知識變得容易記憶，把容易混淆的知識變得清晰。教會學生應用簡單的方法進行學習和記憶，就可以收到事半功倍的學習效果，從而提高學習的效率。