關(guān)于物理概念、 規(guī)律教學(xué)的思考

楊旺生

摘 要： 物理概念、規(guī)律的教學(xué)是物理教學(xué)的核心，是物理教學(xué)取得成功的決定性因素。本文從教學(xué)實際出發(fā)，提出了突破物理概念、規(guī)律的教學(xué)應(yīng)采取的方法與策略。

關(guān)鍵詞： 物理概念 規(guī)律教學(xué) 方法與策略

物理學(xué)習(xí)從概念和規(guī)律開始，而對概念和規(guī)律的正確理解與熟練應(yīng)用又是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的一個歸宿。從某個角度講：物理概念、規(guī)律的教學(xué)是物理教學(xué)的核心。為了突破概念、規(guī)律的教學(xué)可以采取什么方法與策略？下面我將圍繞這一問題談?wù)効捶ā?/p>

一、物理規(guī)律的講授要注重人文化

任何一個物理規(guī)律的命名都是有深意的。如牛頓第二定律、楞次定律等。在進行物理規(guī)律的復(fù)習(xí)時，我往往首先問學(xué)生：物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)者的國籍。一次，我問學(xué)生：法拉第是哪國人？——說法不一，更有甚者脫口而出：是法國人。透過這一現(xiàn)象，我深感學(xué)生科學(xué)人文素養(yǎng)的缺乏。學(xué)生對物理學(xué)家其人其事知之甚少，可以斷言，學(xué)生建立的物理規(guī)律是不完整的。因此，在物理規(guī)律教學(xué)中注重科學(xué)人文化教育是非常有必要的。從亞里士多德“力維持物體的運動論”到伽利略對“力和運動”的再認識，再到牛頓運動定律，以及愛因斯坦的相對論，可以看出：科學(xué)的發(fā)展，歸根結(jié)底，是人類挑戰(zhàn)自我、挑戰(zhàn)權(quán)威的結(jié)果。要通過教學(xué)彰顯人的創(chuàng)造力和探索精神。在教學(xué)中，適當介紹科學(xué)家其人，如法拉第師從化學(xué)家戴維，分道揚鑣后因發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象而名揚天下；愛因斯坦與玻爾在量子論方面長達幾十年的爭論，被稱為最偉大的兩顆心靈之爭，等等，可以增進學(xué)生對科學(xué)家的了解，有助于學(xué)生建立物理規(guī)律，加深學(xué)生對規(guī)律的記憶、理解，更有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情。

二、概念的講授要凸現(xiàn)概念的本質(zhì)

在帶電粒子在復(fù)合場中的運動問題中，曾遇到過這樣一道題目：一個帶正電的粒子，質(zhì)量為m，電荷量為q，在勻強磁場中經(jīng)過一段勻速圓周運動以后，以豎直向上的初速度v進入一個水平向右的勻強電場E，求帶電粒子在電場中經(jīng)過時間t時的速度？對帶電粒子運動模型的確定，學(xué)生是力所能及的。然后要考查帶電粒子水平、豎直方向的分運動的性質(zhì)。下面是課堂教學(xué)的實錄。

師：粒子在水平方向做什么運動？

生：勻速直線運動。

師：豎直方向做什么運動？

生：初速度為0的勻變速直線運動。

學(xué)生回答之輕率令人難以置信，但是靜心思索，這種輕率的背后卻隱藏著一個事實：即學(xué)生在學(xué)習(xí)平拋運動和類平拋運動時，沒有理解概念的本質(zhì)，即沒有從本質(zhì)上剖析勻變速直線運動和勻速直線運動的條件，只是在課堂背景中由于反復(fù)刺激，對平拋運動兩個分運動的特點進行了簡單的表象化記憶，因而處理類似問題時會自然地進行慣性化的遷移，而這種遷移是錯誤的。因此，概念概念講授中，必須突出概念的本質(zhì)特征，使學(xué)生對之形成正確認識。

三、概念、規(guī)律的教學(xué)要重視實驗，增強感性認識

半徑R=0.8m的四分之一光滑圓弧軌道AB豎直固定，軌道末端水平，現(xiàn)使一質(zhì)量m=0.1kg的小物塊自最高點A由靜止開始沿圓弧滑下。不計空氣阻力。g取10m/s。求：小物塊到達B點時對軌道的壓力大小。

以上是圓周運動中應(yīng)用牛頓第二定律的常見、典型的一個問題。此題解題的思路：以小球為研究對象，在AB段由機械能守恒定律得：mgR=1/2mv。在B點選向上為正方向由牛頓第二定律，得F-mg=mv/R。但是，令人不可思議的是答卷中出現(xiàn)了F+mg=mv/R，mg-F=mv/R等答案。為何會出現(xiàn)這種錯誤？經(jīng)過推敲就會發(fā)現(xiàn)：實際上學(xué)生對“向心力”這一概念沒有真正理解：在物理必修二中有這樣一句話：“勻速圓周運動的物體具有向心加速度，根據(jù)牛頓第二定律這個加速度一定是由于它受到了指向圓心的合力，這個合力叫向心力。”并給出向心力表達式“F=mv/r，F(xiàn)N=mωr”。然后教材編者又安排了一個“用圓錐擺粗略驗證向心力的表達式”的實驗。但是由于該實驗的不便控制、效果不佳而不受學(xué)生青睞，甚至?xí)粭壷慌?。造成的直接后果便是：學(xué)生對向心力的來源未形成感性認識。在此基礎(chǔ)上即使用再多的語言描述也效果甚微。普朗克說：“物理知識不能單靠思維獲得，還應(yīng)致力于觀察和實驗?！睕]有足夠的感官感知的教學(xué)只能是強加式教學(xué)，使學(xué)生對之形成理性認識并加以應(yīng)用只能是一句空談。經(jīng)驗告訴我們：只有親歷過的才能成為學(xué)生所認同，最樂意接受的。正如物理教育家朱正光先生說的：“千言萬語說不清，一看實驗就分明。”

四、概念、規(guī)律的教學(xué)中要注重思想啟迪，提高學(xué)生認識

首先，物理≠數(shù)學(xué)。

在勻變速直線運動規(guī)律應(yīng)用中有這樣一個近似經(jīng)典的題目：一輛汽車以72km/h的速度行駛，現(xiàn)因故緊急剎車并最終停止運動，已知汽車剎車過程中的加速度的大小為5m/s，則從剛開始剎車經(jīng)過5s，汽車通過的距離是多少？往往一部分學(xué)生不假思索，就會依據(jù)勻變速直線運動規(guī)律列出方程x=vt+1/2at并代入數(shù)據(jù)得x=37.5m，從而得出與實際相悖的答案。實際上這正是對汽車運動的實際意義的忽視，而簡單地將物理規(guī)律的應(yīng)用等同于數(shù)學(xué)公式的套用。固然，數(shù)學(xué)是研究物理必不可少的工具。但是，我反復(fù)告誡學(xué)生：物理≠數(shù)學(xué)，即不要將物理完全等同于數(shù)學(xué)，在我們解出一道題的答案以后，必須站在實際意義的角度進行冷靜的審視，而這正是物理規(guī)律關(guān)注的焦點。否則，就不會領(lǐng)略物理規(guī)律的真諦。

其次，物理規(guī)律的內(nèi)涵是變化的、動態(tài)的。

在電磁感應(yīng)中，有這樣一個問題：一個電阻為R=12Ω的電阻絲做成一個半徑為r=1m的圓形導(dǎo)線框，豎直放置在水平勻強磁場中，線框平面與磁場方向垂直，磁感應(yīng)強度為B=0.2T?，F(xiàn)有一根質(zhì)量為m=0.1kg電阻不計的導(dǎo)體棒，自圓形導(dǎo)線框最高點靜止起沿線框下落，在下落過程中始終與線框良好接觸。已知下落距離為r/2時，棒的速度大小為V=8/3m/s，求此時棒的加速度的大小。

此題經(jīng)過與學(xué)生分析認識到安培力表達式F=BLυ/（R+r）中L、υ、R、r都是變化的。通過這個例子，充分說明物理規(guī)律的內(nèi)涵是變化的、充滿動態(tài)的?！白儭闭亲匀唤缰凶钇毡榈默F(xiàn)象之一。學(xué)生靜態(tài)的思維方式是制約學(xué)生學(xué)習(xí)物理、導(dǎo)致成績低迷的很大障礙，如把F=BLυ/（R+r）看成一個簡單的字母排列。只有以動態(tài)的眼光看待物理公式中的各物理量，才能準確地把握、熟練地應(yīng)用物理規(guī)律。

五、概念、規(guī)律的教學(xué)需要在課堂練習(xí)中體察

以下是我摘錄自課堂練習(xí)或試卷中的一些錯誤案例及原因分析：

學(xué)生甲：對于在磁場中做勻速圓周運動的帶電粒子，由牛頓第二定律得：qvB=1/2mυ。錯因分析：沒有理解向心力，向心加速度概念、公式。（將向心力與動能混淆。）

學(xué)生乙：對于沿粗糙斜面下滑的物體，由動能定理得：mgssin37=1/2mv。錯因分析：學(xué)生對功的概念建立不牢固，情急之下將摩擦力做功寫成了摩擦力。

學(xué)生丙：對于甲、乙物體在碰撞的過程中由動量守恒定律得：v。錯因分析：沒有從本質(zhì)上，即表達式、矢標性等方面區(qū)分動能與動量的概念。

這些看似平常的錯誤折射出學(xué)生對物理概念與規(guī)律的理解處于模糊狀態(tài)，或者形成了一種錯誤性的理解。因而在考試中屢屢出錯。

在教學(xué)中，往往因面臨課時緊張的壓力，使得我們在由講授向練習(xí)轉(zhuǎn)換之時再三斟酌。但物理概念、規(guī)律的高度抽象性決定了學(xué)生在接受、消化時難以做到一蹴而就。而課堂練習(xí)是全面暴露學(xué)生對基本概念、規(guī)律掌握情況的最好機會?？梢哉f課堂練習(xí)在教學(xué)中的地位和作用是不可替代的。教師在練習(xí)過程中體察教學(xué)效果，將捕捉到最準確的教學(xué)信息。在體察中，對學(xué)生出現(xiàn)的偏差及時矯正，對學(xué)生的被動及時引導(dǎo)。反思教學(xué)的得與失，不斷調(diào)整教學(xué)方法與策略，優(yōu)化教學(xué)效果，將使我們的教學(xué)取得最大發(fā)展。

天下之事，圖難于其易，為大于其細，可以說取得了物理概念、規(guī)律教學(xué)的成功，將會對整個物理教學(xué)起到?jīng)Q定性作用。