比值定義法在初中物理教學(xué)中的思考

黑龍江省建三江管局前鋒農(nóng)場學(xué)校 鮑銀平 龐志遠

一、引言

眾所周知，在初中物理教學(xué)中有很多利用比值定義法來定義的物理量，比如速度、密度、電阻等。這也充分體現(xiàn)出在比值定義法是比較重要的，所以物理教師應(yīng)該在教學(xué)過程中滲透比值定義法的思想。這就要求物理教師們對比值定義法有較為深刻的理解，但當提到初中教師比值定義法的本質(zhì)時，卻是沒有幾個能回答上來。

上述問題反映了我們教師對比值定義法的本質(zhì)缺乏深入的了解。這既體現(xiàn)在對物理概念的研究上，又體現(xiàn)在教材的編寫上。所以針對這一問題我們教師有必要搞清楚比值定義法的本質(zhì)及其衍生出的教學(xué)等一系列問題。

二、比值定義法的思維本質(zhì)

在初中物理教材中，比值定義法并沒有明顯的提出來，比如學(xué)生首次涉及到比值定義法是學(xué)習速度時，它本表示路程與時間的比，而課本上根本就沒有提到比值的概念，只是簡單的表示為單位時間的路程，從中可以看出編寫教材的人認為比值定義較為抽象，初中學(xué)生接收比較困難但這樣處理很難讓教師重視比值定義法的教學(xué)。學(xué)生第二次學(xué)習比值定義法是在學(xué)習密度，表達為：“某種質(zhì)量的物體，質(zhì)量與體積之比”雖然這有了比值，但它引出密度的邏輯路線并沒有遵循比值定義法，所以學(xué)生在這里還不能學(xué)到比值定義法。

三、比值定義法的功能

1.比值定義法的兩類物理功能

一類是借助某些物理量的變化與其所需時間的之比來表示物理量的變化速率，反映物質(zhì)外在狀態(tài)和作用，是一種狀態(tài)量或作用量，比如速度等，速度是路程的變化與其所需時間之比表示，反映物質(zhì)運動的快慢這樣一種狀態(tài)。另外一類是兩個量的比值為常數(shù)，它反映了事物的本質(zhì)屬性。與比值中物理量的變化無關(guān)，其大小隨物體的變化而變化，比如密度，密度反應(yīng)的是物質(zhì)的固有屬性，與它定義式中的質(zhì)量和體積無關(guān)。

2.區(qū)別比值定義式與數(shù)學(xué)決定式

物體在與外界發(fā)生作用時，總會表現(xiàn)出一些性質(zhì)或特征，或是表現(xiàn)為運動狀態(tài)特征，或是表現(xiàn)為物質(zhì)的固有屬性，我們就可找出與該性質(zhì)有關(guān)的相應(yīng)的兩個或幾個物理量，然后運用比值定義法得到一個新的物理量，但是還需要具備一些客觀條件：一是可以測量間接反映物理量特征的各種物理量。二是物理量之間的比值必須保持定值，但不是以數(shù)學(xué)比值方式表述的就是比值定義法。

3.比值定義法的特征及作用

物理量是反映物質(zhì)本質(zhì)屬性的最基本的量，是不會因為定義它的量的變化而變化，也就是說比值定義的物理量具有一定的穩(wěn)定性。比如：功率是做的功與時間的比，單是這樣說的話，可能有學(xué)生會有錯覺的認為功率與做的功成正比，與時間成反比，直到進一步學(xué)習了才知道這是錯誤的。就像速度既與路程無關(guān)，也與時間無關(guān)一樣。所以比值定義法一般還可以表示快慢。因此，用比值定義法時對物理量進行學(xué)習時，要十分明白的知道各個物理量之間的關(guān)系，這樣我們就可以用比值定義法來明確的表示出物質(zhì)的屬性和特征。

四、速度和密度的概念教學(xué)

速度與密度是初中學(xué)生最先接觸到運用比值定義法定義的物理概念，也是后面學(xué)習其它知識，尤其是用比值定義的概念的根基。所以教師在教速度與密度時滲透比值定義法尤為重要。

1.速度概念的教學(xué)策略

速度是學(xué)生首次涉及到用比值定義法定義的物理量，所以在速度的概念教學(xué)過程中尤其應(yīng)體現(xiàn)比值定義的方法和思想。我們都知道速度是表示物體運動狀態(tài)的物理概念，有兩種方法比較物體運動快慢，顯然，這兩種方法采用的都是控制變量法。但當路程和時間都不同時，控制變量法便起不到作用了，這時我們便用路程與時間的比值來表示運動的快慢，這就是比值定義法，這樣我們就得到了一個新的物理量——速度，即單位時間的路程。在教學(xué)過程中應(yīng)循序漸進深化學(xué)生的認知水平，運用比值定義法構(gòu)建速度的概念，揭示速度的物理意義。

2.密度的概念教學(xué)

密度是初中物理最重要的基本概念，它是后續(xù)學(xué)習液體壓強，浮力等知識的基礎(chǔ)，所以關(guān)于密度的教學(xué)極其受一線教師的重視。密度教學(xué)一般采用的則是實驗探究法。

教師提出具有相同體積，且外表涂有相同顏色的鋁和銅，如何區(qū)分的問題。這就說明要區(qū)分不同種物質(zhì)就需要確定質(zhì)量與體積這兩個物理量，所以為了引出比值定義法，教師就可提示在研究問題時常采用控制變量法，這樣學(xué)生就會想到相同的體積比較質(zhì)量，然在讓學(xué)生回顧速度的比較方法，這樣自然而然的引出比值法來解決問題，避免教材上直接提出比值定義法的無奈之舉。

五、比值定義法需要注意的問題

我們既然知道了什么是比值定義法，就要學(xué)會運用比值定義法，但是要想做到這點，就需要格外的注意幾點問題。

1.各物理量的關(guān)系

我們知道事物的聯(lián)系一般可以由因果關(guān)系、相關(guān)關(guān)系、共變關(guān)系來描述，因果關(guān)系是現(xiàn)象之間決定與被決定的關(guān)系。相關(guān)關(guān)系是現(xiàn)象之間存在一定的聯(lián)系，但可能有因果關(guān)系也可能沒有，而共變關(guān)系是一個現(xiàn)象隨著另一個現(xiàn)象的變化也一致地變化。生活中的“無關(guān)”可能這三種都有，但物理的無關(guān)就是特指無因果關(guān)系，但一般有相關(guān)關(guān)系或共變關(guān)系，比如密度是描述物體疏密輕重程度，而體積描述物體空間的廣延性，質(zhì)量是描述物體的輕重，三個物理量間存在相互聯(lián)系即相關(guān)關(guān)系但不存在因果關(guān)系，所以語意不同是造成理解困難的原因。

2.單位的問題

比值法定義的物理量的單位一般由參與定義它的物理量一起決定即是復(fù)合單位，比如速度的是由路程與時間決定的，所以速度的國際單位是米每秒，密度的單位由質(zhì)量與體積決定，所以它的國際單位是千克每立方米。而功率的單位雖然為瓦,看似與定義它的物理量功和時間沒有關(guān)系，但規(guī)定了1瓦等于1焦耳每秒，所以它們實質(zhì)上是一樣的。