淺談高中物理必修一中力學(xué)前概念對(duì)學(xué)習(xí)的影響

周慧穎

摘要：高一學(xué)生在學(xué)習(xí)必修一時(shí)，很多前概念隱蔽的存在于他們的頭腦之中，因此對(duì)前概念的分析和糾正顯得尤為重要.本文簡(jiǎn)單歸納總結(jié)了高中物理必修一中的錯(cuò)誤力學(xué)前概念，第一部分給出了前概念的定義和特點(diǎn)，第二部分針對(duì)必修一的力學(xué)前概念進(jìn)行了總結(jié)分析.主要運(yùn)用文獻(xiàn)分析法，以期能為高一學(xué)生力學(xué)概念學(xué)習(xí)提供幫助.

關(guān)鍵詞：力學(xué);前概念

1前概念的特點(diǎn)

學(xué)生在一.節(jié)新課的學(xué)習(xí)之前，由于生活中的親身體驗(yàn)，會(huì)有很多前概念根深蒂固的存在于他們的頭腦中.很多物理教師對(duì)物理概念的形成過(guò)程重視程度不夠，比如在進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)的基本概念如線速度、角速度的教學(xué)時(shí)，教師往往一帶而過(guò)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于很多公式都只是死記硬背，對(duì)線速度、角速度沒有形成感性認(rèn)識(shí)，因此在遇到處理同軸傳動(dòng)問(wèn)題時(shí)，在理解上產(chǎn)生一定困難.

1.1前概念具有廣泛性

前概念是伴隨著學(xué)生的成長(zhǎng)而不斷進(jìn)行添加、鑲嵌、修改逐漸形成的，因此一個(gè)前概念可能普遍存在于任何年齡段的學(xué)生的頭腦中.甚至是高三的學(xué)生還和高一學(xué)生一樣受著某些前概念的困擾.

1.2前概念具有頑固性

前概念是學(xué)生在生活中根據(jù)自己親身的生活經(jīng)驗(yàn)，家庭教育和社會(huì)教育的長(zhǎng)久影響而得到的，一個(gè)前概念可能已經(jīng)根深蒂固的存在于學(xué)生的頭腦中很多年.很多學(xué)生在初中學(xué)習(xí)過(guò)一個(gè)物理概念之后，到了高中還會(huì)對(duì)這一概念產(chǎn)生模糊認(rèn)識(shí)，就是因?yàn)樵诔踔须A段，對(duì)于前概念的糾析不夠深人，導(dǎo)致前概念再次跳出來(lái)影響學(xué)生的學(xué)習(xí).

1.3前概念具有隱蔽性

前概念形成的過(guò)程有可能十分緩慢，因此它在學(xué)生頭腦中形成的時(shí)候，往往不能一時(shí)顯現(xiàn)出來(lái)，只有在真正遇到問(wèn)題的時(shí)候才能很明顯的表現(xiàn)出來(lái).因此就需要教師在進(jìn)行某一概念教學(xué)之前，做以詳細(xì)的調(diào)研或做一份問(wèn)卷，將學(xué)生頭腦中隱蔽起來(lái)的前概念顯現(xiàn)出來(lái)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，好做針對(duì)性的研究.

1.4前概念具有反復(fù)性

某一概念教學(xué)完成之后，教師可能已經(jīng)深入強(qiáng)調(diào)過(guò)某一概念，但學(xué)生時(shí)間久了之后還是會(huì)因?yàn)榍案拍畹挠绊懚a(chǎn)生模糊認(rèn)識(shí)，這就是因?yàn)榻處熢谶M(jìn)行概念教學(xué)時(shí)對(duì)學(xué)生的前概念強(qiáng)化分析不夠，導(dǎo)致學(xué)生再進(jìn)行高三總復(fù)習(xí)的時(shí)候，前概念仍會(huì)跳出來(lái)反復(fù)影響學(xué)生的學(xué)習(xí).

2高中物理必修一力學(xué)部分前概念綜合分析

2.1第一章運(yùn)動(dòng)的描述、第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究

2.1.1加速度的前概念綜合分析

（1）混淆速度快和速度變化快兩種情況

（2）物體在加速度作用下必然加速

（3）位置相同或位移相同代表速度相同

加速度作為連接運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的橋梁是教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)，難就難在學(xué)生是進(jìn)入高中階段第一次接觸這樣的概念，尚未形成完善的物理思維.首先是加速度的概念理解不明確，加速度是描述物體速度變化快慢的物理量，而不是一直使物體處于加速狀態(tài)的物理量.其次是學(xué)生沒有理解速度概念，速度是描述物體位置變化快慢的物理量.學(xué)生如果不能將這兩個(gè)概念加以區(qū)分，那么在進(jìn)行后續(xù)學(xué)習(xí)會(huì)遇到很大的困難.

2.1.2自由落體運(yùn)動(dòng)的前概念綜合分析

（1）重的物體比輕的物體下落的快

（2）物體下落出自本性

根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)存在和亞里士多德一樣的觀點(diǎn)，認(rèn)為重的物體下落的快.物體的下落、火苗的漂浮都是物體自然本性.前者是因?yàn)楹雎粤丝諝庾枇Φ挠绊懀笳呤且驗(yàn)闆]有明確重力概念，物體之所以下落是因?yàn)槭艿搅酥亓ψ饔?

2.2第三章相互作用

經(jīng)過(guò)大量的文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)，教師對(duì)于重力、彈力、摩擦力的前概念影響相當(dāng)重視，因?yàn)檫@些力學(xué)概念是整個(gè)高中物理力學(xué)知識(shí)體系的基礎(chǔ)，很多學(xué)生在前概念的影響下會(huì)在這里栽跟頭.因此對(duì)于三大基本力的概念理解顯得尤為重要.

2.2.1重力的前概念綜合分析

（1）重力就是大氣壓力或萬(wàn)有引力

（2）物體所受的重力隨高度的增加而增大

經(jīng)過(guò)研究分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)重力這一基本概念的掌握也很不牢固.很多學(xué)生在對(duì)某一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的某一物體進(jìn)行受力分析時(shí)會(huì)把“大氣壓力”計(jì)人其中，如斜拋運(yùn)動(dòng)的小球，學(xué)生會(huì)認(rèn)為它受到重力，大氣壓力，人給它的沖力.大氣之所以能夠包圍在地球表面，是因?yàn)榇髿馐艿街亓ψ饔?，它并不使物體受力.

第二個(gè)前概念的形成則是因?yàn)閷W(xué)生在后續(xù)學(xué)習(xí)了重力勢(shì)能的概念之后，發(fā)生了學(xué)習(xí)的負(fù)遷移.如認(rèn)為做拋體運(yùn)動(dòng)的小球，到達(dá)最高點(diǎn)的重力勢(shì)能最大而認(rèn)為小球在最高點(diǎn)所受的重力最大.

2.2.2彈力的前概念綜合分析

（1）認(rèn)為硬的物體不會(huì)產(chǎn)生彈力作用，只有軟的物體才會(huì)產(chǎn)生彈力作用

（2）發(fā)生形變的物體一定受到彈力的作用

（3）兩物體只要接觸就會(huì)存在彈力作用

在學(xué)習(xí)彈力之初，很多學(xué)生對(duì)于彈力產(chǎn)生的條件并不十分明朗，例如根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，在將格尺彎曲的過(guò)程中（如圖1），會(huì)感覺到手受到彈力的作用;但是對(duì)于放在桌面上的水杯，學(xué)生很難會(huì)想到桌面對(duì)水杯的彈力作用（如圖2）.在學(xué)習(xí)彈力、微小形變的概念之后，學(xué)生又容易認(rèn)為只要兩個(gè)物體相互接觸就一定會(huì)受到彈力的作用，這些都是對(duì)產(chǎn)生彈力的條件理解不徹底造成的.

其次，彈力方向的確定上還存在一定的難度，這.是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn).學(xué)生往往將施力物體和受力物體混淆.例如分析桌面上的水杯的受力情況，學(xué)生在畫出水杯所受的彈力的同時(shí)，還會(huì)畫出水杯對(duì)桌面的壓力.

最后，學(xué)生在判斷彈力的方向時(shí)，運(yùn)用的是二力平衡的知識(shí)求解問(wèn)題，但并沒有真正理解某物體受到的彈力是由于誰(shuí)發(fā)生了形變而產(chǎn)生的.在測(cè)試研究中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生雖然能夠做對(duì)題，但不能給出科學(xué)合理的解釋.學(xué)生并沒有真正理解彈力概念，甚至是錯(cuò)誤前概念還潛在的影響著他們的學(xué)習(xí)，因此能在其中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題十分必要.

2.2.3摩擦力的前概念綜合分析

（1）物體靜止則一定受到的是靜摩擦力

（2）物體運(yùn)動(dòng)則一定受到的是滑動(dòng)摩擦力（3）摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反

（4）兩物體只要相互接觸就會(huì)存在摩擦力

（5）質(zhì)量越大的物體所受的摩擦力越大

（6）接觸面積越大，物體所受的摩擦力越大

（7）摩擦力的方向一定與物體運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上

與學(xué)習(xí)彈力概念相似，學(xué)生在學(xué)習(xí)摩擦力這一概念時(shí)也會(huì)存在不可忽視的問(wèn)題.其中最顯著的就是學(xué)生對(duì)于摩擦力的產(chǎn)生條件不明了，其次對(duì)靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力的定義與方向模糊.認(rèn)為影響摩擦力方向的因素僅僅是物體運(yùn)動(dòng)的方向，通常會(huì)認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力的方向一直與運(yùn)動(dòng)方向相反，實(shí)則應(yīng)是滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反.

2.3第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律

2.3.1牛頓第一定律的前概念綜合分析

（1）只有運(yùn)動(dòng)的物體才有慣性

（2）慣性與速度大小有關(guān)，速度越大，慣性越大（3）受力物體沒有慣性，物體只有在不受力的作用時(shí)才有慣性

（4）只有靜止或勻速運(yùn)動(dòng)的物體才有慣性

（5）慣性是一種力，受慣性的物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)

慣性概念在牛頓運(yùn)動(dòng)定律的概念教學(xué)中是重點(diǎn)與難點(diǎn).首先，日常生活中學(xué)生都會(huì)有這樣的經(jīng)歷，速度快的車停下來(lái)需要的時(shí)間比速度慢的車要長(zhǎng)，由此認(rèn)為慣性應(yīng)與速度大小有關(guān)，速度越大，使它變?yōu)殪o止這種狀態(tài)似乎更困難.其次，學(xué)生對(duì)于慣性是物體的一種固有屬性也不能很好的理解.比如汽車要啟動(dòng)，必須要先克服慣性才能將之啟動(dòng)，或是汽車之所以停下來(lái)是因?yàn)槭艿搅藨T性作用，可見這兩種解釋都是把慣性看成了一種力.另外有些學(xué)生會(huì)將物體是否具有慣性和物體是否處于運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)聯(lián)系起來(lái).2.3.2牛頓第二定律的前概念綜合分析

牛頓第二定律是牛頓運(yùn)動(dòng)定律教學(xué)的重中之重，它是學(xué)生首次將運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)相結(jié)合，因此教師更加需要注意學(xué)生的前概念在此處的影響.

（1）速度的方向和受力方向相同

（2）受力為零時(shí)速度為零

（3）受力最大時(shí)速度最大

（4）受力變大時(shí)速度變大

（5）力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因

（6）力是使物體產(chǎn)生速度的原因

學(xué)生在系統(tǒng)的學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動(dòng)定律前，根據(jù)生活中的直觀感受，如用手推一個(gè)物體它就動(dòng)，不推它就會(huì)停止而認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.其次，在學(xué)習(xí)新課之前，學(xué)生一直接觸的都是勻速直線運(yùn)動(dòng)，在后續(xù)與曲線運(yùn)動(dòng)相結(jié)合時(shí)，學(xué)生會(huì)認(rèn)為做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受的力一定是變力，即在運(yùn)動(dòng)和力相結(jié)合時(shí)出現(xiàn)了問(wèn)題.再就是運(yùn)動(dòng)和力結(jié)合的同時(shí)會(huì)發(fā)生很多概念混淆，如學(xué)生總是將物體速度大小和物體受力情況相結(jié)合.最后一點(diǎn)，學(xué)生不能很好的將物體受力平衡和物體所受合力為零結(jié)合起來(lái).

2.3.3牛頓第三定律的前概念綜合分析

（1）作用力和反作用力有前后之分，因果之分（2）作用力和反作用力的合力為零

（3）作用力和反作用力的作用點(diǎn)相同

（4）作用力和反作用力的作用效果可以相互抵消（5）作用力和反作用力的大小不一定相等

（6）作用力和反作用力的性質(zhì)不一定相同

牛頓第三定律學(xué)生在初中時(shí)就有過(guò)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，因此前概念對(duì)學(xué)生在高中階段牛頓第三定律的學(xué)習(xí)影響更為顯著.例如根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)認(rèn)為馬之所以能拉動(dòng)車，是因?yàn)轳R拉車的力大于車?yán)R的力.這是從生活中的經(jīng)驗(yàn)想象得出，即一旦車打破了平衡狀態(tài)而有了加速度之后，學(xué)生就會(huì)認(rèn)為物體所受的合力不為零，從而認(rèn)為作用力和反作用力大小不相等，并沒有進(jìn)行科學(xué)的邏輯推理.又如將杯子放在桌面上，學(xué)生會(huì)認(rèn)為杯子先給了桌子壓力，然后桌子才給了它支持力的作用.即學(xué)生潛意識(shí)里認(rèn)為先出現(xiàn)作用力再出現(xiàn)反作用力.

3總結(jié)與反思

高中物理必修一的力學(xué)知識(shí)是整個(gè)高中物理學(xué)習(xí)的基石，本文通過(guò)文獻(xiàn)分析法，簡(jiǎn)單總結(jié)概括了高中物理必修一中的鋯誤前概念并進(jìn)行了綜合分析.對(duì)于力學(xué)中更廣泛的前概念的研究還需要更加深人，大量的實(shí)地調(diào)研來(lái)進(jìn)行更為確切的歸納總結(jié)，使結(jié)論更有說(shuō)服力.筆者也需要積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以期能夠在發(fā)現(xiàn)前概念中的問(wèn)題的同時(shí)，給出具體的教學(xué)策略改進(jìn).

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