探討比值定義法在高中物理中的應用

楊奧成

摘要：想要學好物理，做好對物理的研究，就需要對物理的概念有一個正確的理解。那么通過一個好的方法引入一個物理的基本概念將會是一個好的開始。都說“好的開始是成功的一半”，在物理學習中，有許多方法可以引入概念。使用比值法來定義物理量是一種相對常見的方法。它在整個中學物理中具有非常典型的意義。

關(guān)鍵詞：高中物理；比值定義法；應用

一、比值法

（一）比值法的定義

所謂的比值定義方法是使用兩個基本物理量的“比值”來定義新的物理量的方法[1]。比如物質(zhì)密度、電阻、場強、磁通密度、電勢差等。一般而言，比值方法定義的基本特征是被定義的物理量通常是材料最重要的屬性，并且它不會隨著定義中使用的物理量的大小而變化。例如，在確定的電場中的某一點處的場強不隨q和F而變化。當然，用于定義的物理量也有一定的條件。類似的比值還有：壓強、速度、功率等等。

舉一個我們高中最常見的例子——電容。C=εS/d=εS/4πkd（真空）=Q/U。一個電容器，如果帶1庫的電量時兩級間的電勢差是1伏，這個電容器的電容就是1法。電容（或稱電容量）是表現(xiàn)電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量[2]。

（二）比值法的特點

1.比值法的公式不只是單純數(shù)學的分數(shù)

當使用比值法來定義物理量時，有必要闡明概念的屬性。而不是單純的通過公式符號記憶，從而忽略了物理量的真正意義，理解永遠大于死記硬背。同時，比值形式上的公式，也并不代表一個物理量，很多公式是不具備物理含義的，不能簡單的把數(shù)學公式和物理量混淆。

2.比值定義方法定義的物理量通常也與定義它的物理量有關(guān)。除了簡單的數(shù)量關(guān)系外，還有單位的聯(lián)系以及物理意義。例如，以下三個反映了物理中“比率”效應的典型應用：

（1）使用“比較”來描述同一事物的兩個間接相關(guān)的量，壓力等于壓強和面積的乘積。在壓力一定的情況下，壓強越大，則力所作用的面積越小，兩者成反比。壓力也等于支持力，是一對相互作用力，大小相等，方向相反且在一條直線上。一般情況下，物體的壓力是等于重力的，這就意味著壓力與物體的質(zhì)量存在一定關(guān)系。

（2）使用“比值”來建立同一事物的不同屬性之間的關(guān)系。這是物體的質(zhì)量和體積之間的關(guān)系。物體的質(zhì)量與體積的比率反映了物質(zhì)的某種物理性質(zhì)，即密度是物質(zhì)的物理性質(zhì)。

（3）某種特定的物理內(nèi)容可以通過“比”反映，電阻率等于電阻除以長度乘以面積。但它是一個固定的物理量，不隨電阻的長度和橫截面積而變化，只與溫度、材料等有關(guān)。它的意義只表示物質(zhì)導電能力，并不表示阻礙電流能力的大小。它的值越大，電阻不一定越大。

需要注意的是，在定義物理量之間使用“比值”時，具有一定的約束。若通過使用這一公式來獲得速度，前提是物體的運動形式須是均勻的線性運動；通過使用這一公式來找密度的條件是物體的物質(zhì)均勻分布的。否則，上述速度的公式只是計算時間為t內(nèi)的物體的平均速度；用密度公式定義測出的則是物體的平均密度。

3.若兩個比值或比相等，則由這兩個比值組成的等式稱之為比率[1]。有時這個比例在物理上有一些物理意義。例如：彈簧的延伸長度與其受到的拉力成正比例關(guān)系[3]。物理中的許多比例關(guān)系具有一定的約束條件。在實際中，如果忽略了約束條件，會經(jīng)常犯錯誤。

二、例題分析

結(jié)語

本文闡述了比值定義的三個內(nèi)容：描述同一事物的兩個間接相關(guān)的量、建立同一事物的不同屬性之間的關(guān)系、反映某種特定的物理內(nèi)容，解析了比值定義法對于物理量含義的解釋，使公式不僅僅局限于數(shù)字，在題目中更多的表達物理意義。這樣有利于使同學們在做題時能恰當?shù)剡\用和理解公式，提高物理思維。

參考文獻：

[1]曹建國.初中物理新舊教材中比值法定義物理量的表述[J].教育現(xiàn)代化：電子版，2016（5）：46- 46.

[2]段紅新.平行板電容器的理解和應用[J].中學生數(shù)理化：高二，2016（10）：30- 31.

[3]王有山.關(guān)于“彈簧伸長的長度跟拉力成正比”演示實驗的探討[J].物理教師，1983（4）：33- 34.

[4]朱永林.一道磁場問題的幾何解法[J].數(shù)理天地（高中版），2006（7）.