初中物理公式學(xué)習(xí)方法初探

湯晶晶

摘? 要 物理公式可以看成是物理規(guī)律的濃縮與精華，是物理學(xué)習(xí)中的主要內(nèi)容。以“速度”為例，對(duì)物理公式的學(xué)習(xí)記憶方法展開(kāi)討論，同時(shí)根據(jù)調(diào)研結(jié)果，提出物理公式教學(xué)與學(xué)習(xí)方法的幾個(gè)選擇問(wèn)題。

關(guān)鍵詞 物理公式;速度;實(shí)驗(yàn)記憶法

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）03-0093-03

1 物理公式學(xué)習(xí)的重要性

中學(xué)物理教學(xué)的主要內(nèi)容之一是物理概念和物理規(guī)律，而在物理概念和物理規(guī)律教學(xué)中必不可少的內(nèi)容是物理公式的教學(xué)。初中階段，隨著學(xué)習(xí)內(nèi)容逐漸深入，學(xué)生就要開(kāi)始接觸大量的物理概念和物理規(guī)律，相應(yīng)的物理公式也比較多，而這三者是密不可分的，物理公式是連接物理概念和物理規(guī)律的紐帶，在一定程度上反映物理的本質(zhì)，因此，物理公式也是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，一串串小小的字母展示著無(wú)窮的魅力，體現(xiàn)了物理的概念、規(guī)律和本質(zhì)。

物理公式看起來(lái)是由簡(jiǎn)單的字母組成的，而每個(gè)字母都有它的意義。因此，學(xué)生只靠簡(jiǎn)單的公式記憶去使用物理公式，必然會(huì)遇到一定的問(wèn)題，這些問(wèn)題歸納起來(lái)有如下幾點(diǎn)[1]：

1）機(jī)械背誦，不理解物理意義;

2）生硬地使用公式，不夠靈活;

3）公式中單位換算經(jīng)常搞錯(cuò)，換算能力較差;

4）同一公式表述，字母不同就不懂。

以上四個(gè)問(wèn)題是很常見(jiàn)的物理公式學(xué)習(xí)中的問(wèn)題。根據(jù)學(xué)習(xí)及教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)其實(shí)每個(gè)物理公式都有一個(gè)使用范圍，恰恰是這點(diǎn)，有些學(xué)生會(huì)忽略，或者是不清楚物理公式中存在變形，變形后的物理公式的使用范圍可能會(huì)變化。

基于現(xiàn)在的評(píng)價(jià)體系，物理公式是學(xué)生用于解題的工具，而對(duì)物理公式的學(xué)習(xí)，將關(guān)乎于學(xué)生對(duì)物理概念的理解、物理規(guī)律的應(yīng)用、物理本質(zhì)的熟知，直接影響學(xué)生的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)。由此可見(jiàn)，學(xué)好并記憶物理公式意義重大。

筆者在閱讀了吳躍忠老師對(duì)“不同認(rèn)知水平對(duì)數(shù)學(xué)公式學(xué)習(xí)的影響”的相關(guān)研究文章[2-3]之后，認(rèn)識(shí)到從重視數(shù)學(xué)公式學(xué)習(xí)的側(cè)面也反映出物理公式學(xué)習(xí)的重要性，同時(shí)思考如何在物理教學(xué)過(guò)程中幫助學(xué)生化解公式學(xué)習(xí)的諸多問(wèn)題。

2 物理公式學(xué)習(xí)的方法

對(duì)初中生而言，“速度”不是一個(gè)陌生的詞匯，而在學(xué)習(xí)過(guò)程中是他們第一次接觸到比值定義法，是他們第一次體驗(yàn)到物理實(shí)驗(yàn)規(guī)律可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式完美地呈現(xiàn)。通過(guò)蘇科版《物理》（八年級(jí)上冊(cè)）第五章第二節(jié)中的“速度”的學(xué)習(xí)，他們也是第一次體會(huì)到數(shù)學(xué)公式與物理公式的不同，體驗(yàn)到了復(fù)合單位的美妙。針對(duì)以上在物理公式學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)以下幾種學(xué)習(xí)方法進(jìn)行探討。

概念記憶法? 通過(guò)多年的數(shù)學(xué)計(jì)算，學(xué)生對(duì)“速度”一詞比較熟悉，基本上都知道速度等于路程除以時(shí)間。但是在物理課中，速度是描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，其大小等于物體在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的前概念與書(shū)上的表述是有出入的。

首先，就是關(guān)于單位時(shí)間的解釋。在物理中，單位時(shí)間可以指1秒、1分鐘、1小時(shí)、1天、1月等。通過(guò)這些舉例，讓學(xué)生感受到單位時(shí)間就是將時(shí)間化成單位1。

其次，在物理速度概念中，“單位時(shí)間內(nèi)的路程”明確了路程與時(shí)間必須是針對(duì)同一個(gè)物體，在同一個(gè)研究過(guò)程中才可代入計(jì)算。

通過(guò)概念講解與記憶，可以幫助學(xué)生理清物理公式的意義，注意公式使用的條件。同時(shí)，概念法也最容易搞清楚各個(gè)物理量的符號(hào)以及對(duì)應(yīng)的單位。

根據(jù)概念，速度=路程/時(shí)間，速度（velocity）用v表示，路程（distance travelled）用s表示，時(shí)間（time）用t表示，所以速度公式可以寫(xiě)成。當(dāng)物理公式用符號(hào)表示時(shí)，一切都簡(jiǎn)潔了，而且物理量的符號(hào)大都是英文首字母，同時(shí)根據(jù)公式清晰反映出速度的單位=長(zhǎng)度單位/時(shí)間單位。因此，要弄清各個(gè)物理量的概念、意義，當(dāng)代入公式時(shí)，用字母符號(hào)、單位也就很清楚了。

實(shí)驗(yàn)記憶法? 蘇科版書(shū)中設(shè)置了兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，分別是“比較紙錐下落的快慢”和“測(cè)量紙錐下落的速度”。“比較紙錐下落的快慢”活動(dòng)旨在“速度”概念的建立。

觀察圖1中大、小紙錐下落的情形：

（1）讓大、小紙錐底部在同一高度如位置1同時(shí)下落，當(dāng)它們落到各自空中位置2時(shí)，你能判斷出離地面較近的小紙錐運(yùn)動(dòng)得較? ? （快/慢），這時(shí)你判斷的依據(jù)為：在相同? ? 內(nèi)比較? ? 的長(zhǎng)短來(lái)比較快慢。

（2）讓大、小紙錐底部在同一高度如位置1同時(shí)下落，你能判斷出先落到地面的小紙錐運(yùn)動(dòng)得較? ? （快/慢），這時(shí)你判斷的依據(jù)為：在相同? ? 內(nèi)，比較? ? 的長(zhǎng)短來(lái)比較快慢。

（3）如果將兩個(gè)紙錐從不同的高度同時(shí)釋放，怎樣比較它們的快慢？

通常情況下，經(jīng)過(guò)（1）（2）問(wèn)題的討論，學(xué)生會(huì)得出比較物體運(yùn)動(dòng)快慢的兩種方法：相同的時(shí)間比路程;相同的路程比時(shí)間。經(jīng)過(guò)前兩個(gè)問(wèn)題的過(guò)渡，針對(duì)問(wèn)題（3），學(xué)生會(huì)提出的方法有：用高度除以時(shí)間，比較值的大小，值大的運(yùn)動(dòng)快;或用時(shí)間除以高度，比較值的大小，值小的運(yùn)動(dòng)快。

經(jīng)過(guò)梳理會(huì)發(fā)現(xiàn)，這兩種方法都可以表示運(yùn)動(dòng)的快慢，但是物理學(xué)中用的就是“相同時(shí)間比路程”，即“用高度除以時(shí)間，值越大運(yùn)動(dòng)得越快”來(lái)表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢。學(xué)生在這個(gè)環(huán)節(jié)會(huì)有疑問(wèn)，因此需要讓他們理解物理學(xué)的定義是為了更好地去研究、去解釋所有想象，一切都想化繁為簡(jiǎn)，所以哪種方式便捷，更符合人們的日常認(rèn)識(shí)思維，就會(huì)去選擇它。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)體會(huì)到科學(xué)探索的過(guò)程，更能夠理解公式的來(lái)源，便于記憶和運(yùn)用，在運(yùn)用中領(lǐng)略各個(gè)字母的意義與魅力，理解物理計(jì)算與數(shù)學(xué)運(yùn)算的差異和復(fù)合單位的由來(lái)。

“測(cè)量紙錐下落的速度”實(shí)驗(yàn)，一方面培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的能力和對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力，另一方面強(qiáng)化學(xué)生對(duì)速度公式的理解與運(yùn)用。

圖像記憶法? 圖像記憶法本質(zhì)是數(shù)形結(jié)合思想在物理公式學(xué)習(xí)中的應(yīng)用。當(dāng)某個(gè)物體以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t時(shí)間后，運(yùn)動(dòng)的路程為s。常見(jiàn)的兩種圖像如圖2、圖3所示。

根據(jù)圖2，學(xué)生可以得出s與t成正比，即s與t的比值是一個(gè)定值，在物理學(xué)中這個(gè)值就是速度v，因此，公式可以記憶成。

根據(jù)圖3，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)速度v與時(shí)間t圍成一個(gè)矩形圖，他們已有“矩形面積”等于“長(zhǎng)”乘以“寬”的前概念，根據(jù)圖形遷移過(guò)來(lái)發(fā)現(xiàn)：矩形圖形中“長(zhǎng)”對(duì)應(yīng)的是“時(shí)間t”，“寬”對(duì)應(yīng)的是“速度v”，那圍成的“矩形面積”就相當(dāng)于“路程s”，所以得到s=vt。

結(jié)合圖像記憶公式，使學(xué)生頭腦中形成畫(huà)面感，也使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理與數(shù)學(xué)的聯(lián)系，可以利用已有的數(shù)學(xué)知識(shí)輔助物理公式的學(xué)習(xí)。

公式推導(dǎo)法? 公式推導(dǎo)法建立在原始公式的基礎(chǔ)上，對(duì)原始公式進(jìn)行變形，增強(qiáng)公式之間的聯(lián)系，從而收到公式記憶事倍功半的效果。

速度的原始公式，根據(jù)這個(gè)公式變形，可以得到路程s的計(jì)算公式s=vt，時(shí)間t的計(jì)算公式。

在公式變形中要強(qiáng)調(diào)各個(gè)物理量的符號(hào)和意義，明確公式使用的條件，目前在速度公式中還未體現(xiàn)，但在后續(xù)學(xué)習(xí)中遇到的公式變形就有重大體現(xiàn)，如柱體壓強(qiáng)公式等。

對(duì)比記憶法? 初中階段物體的運(yùn)動(dòng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)直線運(yùn)動(dòng)，其中又被分為兩大類(lèi)：一是勻速直線運(yùn)動(dòng);二是變速直線運(yùn)動(dòng)。

1）勻速直線運(yùn)動(dòng)：速度保持不變，有。

2）變速直線運(yùn)動(dòng)：因?yàn)樽兯僦本€運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜，所以引入平均速度粗略地反映物體運(yùn)動(dòng)的快慢，有。

雖然這兩個(gè)公式的意義不同，但是可以對(duì)比記憶，求同存異，強(qiáng)化對(duì)公式的理解與使用。

3 公式學(xué)習(xí)方法調(diào)查及應(yīng)對(duì)策略

調(diào)查結(jié)果? 公式的記憶方法有很多，據(jù)相關(guān)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，口訣記憶法以及象形記憶法[4]也是很不錯(cuò)的選擇，不過(guò)使用不是很廣泛，具有一定的局限性。為了了解學(xué)生對(duì)這五種記憶方法的接受度以及使用程度，做了相關(guān)的使用情況調(diào)查。編制“物理運(yùn)動(dòng)學(xué)公式學(xué)習(xí)興趣水平調(diào)查”問(wèn)卷，共13題，以發(fā)放問(wèn)卷形式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)調(diào)查。此次問(wèn)卷的重測(cè)信度為0.993，在0.01顯著性水平上高度相關(guān);其兩次測(cè)量的內(nèi)容一致性α系數(shù)為0.996。

根據(jù)此次調(diào)研結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在記憶物理概念、物理規(guī)律以及物理公式方面，還是偏愛(ài)記憶物理公式;在記憶物理公式的五種方法中，對(duì)實(shí)驗(yàn)記憶法、推導(dǎo)法、對(duì)比記憶法比較熟知，但是在選擇記憶物理運(yùn)動(dòng)學(xué)公式方面，比較喜歡用實(shí)驗(yàn)記憶法、圖像記憶法、推導(dǎo)法;而教師在講授物理運(yùn)動(dòng)學(xué)公式方面，主要采用概念記憶法、推導(dǎo)法、圖像記憶法。由此可見(jiàn)，教師選擇的教學(xué)方法并不是學(xué)生比較容易接受的。數(shù)據(jù)也反映學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)記憶法更使得他們?nèi)菀子洃浳锢磉\(yùn)動(dòng)學(xué)公式，而且希望教師在講授時(shí)多做實(shí)驗(yàn)。

根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，教師與學(xué)生在選擇的方法上出現(xiàn)不同，其原因是多方面的：

首先，教師根據(jù)自身的分析與考慮，采取的方法不一定適合學(xué)生，帶有一定的主觀性;

其次，教師與學(xué)生的知識(shí)背景和經(jīng)歷是有差別的，因此在認(rèn)知上有一定的差異性;

最后，學(xué)生與學(xué)生之間也有異質(zhì)性，不同學(xué)生的選擇也有一定差別或者某種傾向。

應(yīng)對(duì)策略? 為此，針對(duì)物理公式學(xué)習(xí)遇到的問(wèn)題，可以采用如下策略[1]：

1）避免形式主義，在課堂教學(xué)中應(yīng)使學(xué)生弄清楚每個(gè)公式中的每個(gè)字母的物理意義;

2）注重概念教學(xué)，聯(lián)系以前所學(xué)知識(shí)，能夠使學(xué)生主動(dòng)推導(dǎo)公式;

3）結(jié)合實(shí)驗(yàn)演示和理論解釋?zhuān)瑥母行院屠硇詢(xún)煞矫媸箤W(xué)生理解記憶公式;

4）抽絲剝繭，找出最原始的基本公式，讓學(xué)生掌握其中的物理意義，減輕記憶負(fù)擔(dān);

5）類(lèi)似的公式應(yīng)加以比較，讓學(xué)生形成認(rèn)知沖突，從而加深對(duì)兩者的記憶;

6）平時(shí)要注意公式的復(fù)習(xí)，也可通過(guò)習(xí)題作業(yè)分析使用，加強(qiáng)對(duì)公式的記憶。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，在以后的教學(xué)中，教師在講授公式的時(shí)候要多從實(shí)驗(yàn)角度出發(fā)，多做實(shí)驗(yàn)，這樣一方面可以激起學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，另一面是盡可能選擇學(xué)生最容易接受的物理公式記憶方法，而這也是符合學(xué)生認(rèn)知的一種方法。在一定的實(shí)驗(yàn)情境下，學(xué)生更容易理解物理現(xiàn)象，那么自然對(duì)公式的記憶更加牢固、長(zhǎng)久?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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