做好“極抽象的物理概念”的教學(xué)

黃罡

摘 要：以高中物理教學(xué)中電勢(shì)能、電勢(shì)一節(jié)的教學(xué)為列，對(duì)做好“極抽象的物理概念”的教學(xué)進(jìn)行了深度研究，并進(jìn)行了詳細(xì)的教學(xué)反思和評(píng)價(jià)，對(duì)于提升抽象的物理概念的教學(xué)效果具有較好的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：高中物理；電勢(shì)能；電勢(shì)；抽象物理概念

在物理教學(xué)中有一些物理概念，因?yàn)樗鼈兊摹皹O其抽象”，不僅學(xué)生在學(xué)習(xí)上感到困難，而且教師在教時(shí)也感到比較棘手，比如電勢(shì)能、電勢(shì)，其知識(shí)點(diǎn)多、內(nèi)容深、對(duì)學(xué)生的抽象思維能力要求高、課本內(nèi)容篇幅少（相對(duì)重力勢(shì)能）。在經(jīng)過(guò)教學(xué)實(shí)踐之后，通過(guò)研究分析反思，筆者深感必須對(duì)課本教材、相關(guān)的教學(xué)參考資料進(jìn)行再深入的學(xué)習(xí)，了解編者的意圖，制定出適合學(xué)生課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)。

一、 了解編者意圖

在教材配套教師教學(xué)用書中明確說(shuō)明了編者的意圖：如立足點(diǎn)高，新教科書之所以按照電勢(shì)能→電勢(shì)→電勢(shì)差的邏輯關(guān)系設(shè)計(jì)知識(shí)結(jié)構(gòu)，目的就是要突出通過(guò)做功研究能量變化的科學(xué)思想，等等。

二、 學(xué)習(xí)課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)大綱，分析如何實(shí)現(xiàn)教學(xué)的目標(biāo)

這部分的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是：知道電勢(shì)能、電勢(shì)，理解電勢(shì)差。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)可以看到這部分內(nèi)容的知識(shí)目標(biāo)層級(jí)不高。在教學(xué)目標(biāo)中有4個(gè)“知道”，一個(gè)“理解”，然而在分析教材后卻發(fā)現(xiàn)以上教學(xué)目標(biāo)不是那么容易完成的，理由如下：

結(jié)合高考考題設(shè)計(jì)，認(rèn)知教學(xué)目標(biāo)。

高考考查的內(nèi)容和考查方式是很好的教學(xué)指標(biāo)，以2016年高考全國(guó)卷一第20題為例：

如圖，一帶負(fù)電的油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，其軌跡在豎直面（紙面）內(nèi)，且相對(duì)于軌跡最低點(diǎn)P的豎直線對(duì)稱。忽略空氣阻力，由此可知（ ）

A. Q電的電勢(shì)比P點(diǎn)高

B. 油滴在Q點(diǎn)的動(dòng)能比它在P點(diǎn)的大

C. 油滴在Q點(diǎn)的電勢(shì)能比它在P點(diǎn)的大

D. 油滴在Q點(diǎn)的加速度比它在P點(diǎn)的小

這是一題知識(shí)點(diǎn)復(fù)合型的題目，對(duì)知識(shí)的整合能力要求較高，解題的關(guān)鍵是根據(jù)運(yùn)動(dòng)圖像進(jìn)行受力分析判斷出電場(chǎng)力的方向，進(jìn)而確定電場(chǎng)的方向，確定電場(chǎng)，然后根據(jù)電場(chǎng)線方向與電勢(shì)大小的關(guān)系確定電勢(shì)高低，根據(jù)電場(chǎng)力做功判斷動(dòng)能、電勢(shì)能的大小，涉及的本節(jié)課的內(nèi)容全部沒(méi)有超出教學(xué)的目標(biāo)要求。

三、 本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)

（二） 課中。

1. 課時(shí)設(shè)計(jì)：2節(jié)，學(xué)生基礎(chǔ)差為3節(jié)。

2. 本節(jié)課內(nèi)容多，課時(shí)少，課堂容量大，最好能提前做出導(dǎo)學(xué)案，能使用多媒體設(shè)備進(jìn)行教學(xué)。

現(xiàn)在以“第一課時(shí) 電勢(shì)能”為例進(jìn)行講解。

1. 教學(xué)目標(biāo)（略）

2. 教學(xué)過(guò)程

2.1 檢查預(yù)備知識(shí)完成情況，如果完成情況很差，進(jìn)入3節(jié)課模式。

2.2 新課教學(xué)

在前邊所學(xué)的課程中我們討論了力的角度、討論了電場(chǎng)的性質(zhì)，知道了電場(chǎng)力、電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，那么從這節(jié)課開始我們將從能量的角度討論電場(chǎng)性質(zhì)，分2節(jié)課了解電勢(shì)能、電勢(shì)這兩個(gè)概念。（教師在教學(xué)中要重視過(guò)渡的語(yǔ)言）

請(qǐng)同學(xué)們參看列表，這節(jié)課我們將通過(guò)完成這個(gè)表中所提的問(wèn)題了解什么是電勢(shì)能。（列表是類比法教學(xué)最好的輔助工具）

（1）通過(guò)簡(jiǎn)要畫圖分析，解決問(wèn)題1。

通過(guò)對(duì)比物體在重力場(chǎng)、電荷在電場(chǎng)中的受力與運(yùn)動(dòng)情況的相似性，順理成章的提出猜想：在電場(chǎng)中“電勢(shì)能”轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。

課本過(guò)于受制于篇幅的限制沒(méi)有對(duì)重力場(chǎng)與電場(chǎng)的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，但是在實(shí)際教學(xué)中，教師不能高估學(xué)生的能力，而將這個(gè)過(guò)程忽略。

（2）深入討論，解決問(wèn)題2；通過(guò)電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的特點(diǎn)得出結(jié)論，解決問(wèn)題3。

解決問(wèn)題2是本節(jié)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，提供如下分析的過(guò)程以供參考。

如圖所示，在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，將一帶電量為+q的試探電荷沿圖中1、2、3三條路徑從A運(yùn)動(dòng)到B（其中BM垂直于電場(chǎng)線），電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的功分別為多大？

將路徑3分為很多段，由于足夠短，以至于我們可把這段很短的曲線看做直線（如圖所示，還可以聯(lián)想在海邊看海平線），這樣電荷沿著每一小段直線運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做的功就可以像“路徑2”中求電場(chǎng)力做功一樣求出。將路徑3中的每小段電場(chǎng)力的做功進(jìn)行代數(shù)求和就是整個(gè)路徑3過(guò)程中靜電力做的功，即：W3=qE·LAM。

問(wèn)題2的結(jié)論是：在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，檢驗(yàn)電荷沿三條路徑從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做功是相同的，均為W=qE·LAM，所以電場(chǎng)力做功與運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)?？梢宰C明在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中同樣適用。

問(wèn)題3的結(jié)論是：由于重力對(duì)物體做功與路徑無(wú)關(guān)，所以物體在同一位置具有確定的重力勢(shì)能。

由于電場(chǎng)力對(duì)電荷做功與路徑無(wú)關(guān)，所以電荷在電場(chǎng)中同一位置具有確定的勢(shì)能——我們將這個(gè)勢(shì)能稱為電勢(shì)能。

（3）對(duì)照重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系，解決問(wèn)題4。

一、 靜電力做功的特點(diǎn)（略）。

二、 電勢(shì)能

1. 電荷在電場(chǎng)中具有電勢(shì)能，用符號(hào)Ep表示，單位為：焦耳（J）。

2. 靜電力做的功與電勢(shì)能變化的關(guān)系（略）。

3. 大?。裕?。

4. 相對(duì)性（略）。

四、 教學(xué)反思和評(píng)價(jià)

在教學(xué)實(shí)踐中，這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)避免了教師從頭講到尾的一言堂，在課堂上強(qiáng)調(diào)師生互動(dòng)，照顧各層次學(xué)生，但在解釋一些難點(diǎn)問(wèn)題時(shí)，如用微元法解釋求路徑3電場(chǎng)力做功時(shí)，解釋電勢(shì)能與電場(chǎng)力做功的關(guān)系、負(fù)電荷的電勢(shì)能與電勢(shì)等內(nèi)容時(shí)學(xué)生仍感吃力，說(shuō)明學(xué)生的知識(shí)拓展方面的能力較差，但在講評(píng)后學(xué)生基本能夠聽懂。在課后評(píng)測(cè)中類似課后練習(xí)的習(xí)題的學(xué)生基本能夠答對(duì)，收獲頗豐。

在隨后的電學(xué)教學(xué)中，還有“電勢(shì)差”“靜電屏蔽”“電動(dòng)勢(shì)”等極抽象的概念出現(xiàn)，都需根據(jù)教材的編寫意圖，對(duì)教材內(nèi)容改造加工，將復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行分層，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分解難題，通過(guò)具體的類比，參照某些可觀察到的事物，幫助他們理解概念并付諸于運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張北春.做好“極抽象的物理概念”的教學(xué)[J].云南教育：中學(xué)教師，2015，（Z1）：35-39.

[2]張國(guó)璽.物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].教育，2015，（28）：142.

[3]付世亮.談高中物理反思教學(xué)[J].學(xué)周刊，2013，（04）：62-63.endprint