如何引导高中生理解深化物理概念

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  物理概念是物理學的基石,是正确理解和掌握物理规律的基础。搞好物理概念的教学,能够加深学生对物理知识的理解,培养学生分析问题的能力。学生只有在正确领会概念,抓住概念本质特征的基础上,才能学好物理知识。我根据自己的教学实践,简单地谈一点个人的看法。
  一、细化物理概念对应的知识点
  一般情况下,可以从以下几点细化一个概念(1)名称:记住物理量的名称是了解一个物理量的第一步,就像了解一个人就要先记住这个人的名字一样,教材上物理概念的名称,是用黑体字印刷的,这正是要引起同学们注意和重视。(2)定义及物理意义物理概念的定义是用科学严谨的叙述给出的,教材中常用加点字来表示,定义要熟练准确记忆,不能有半点差错。物理量所表示的物理意义不同于定义,如速度的物理意义是表示物体运动的快慢,其定义是位移跟发生这段位移所用时间的比值。(3)符号物理量的符号大多采用英语的第一个字母,一般情况,每个物理量都有特定的字母,要求学生记准物理量的符号,这样,有利于规范运算过程。(4)表达式一个物理概念的定义用数学语言来描述,就写出了对应的定义式,因为任何一个物理量往往会和其他量建立联系,它们之间的关系又会写出不同的表达式,这时就要弄清哪个是决定式,哪个是定义式。(5)单位物理量的定义式,既给出了物理量之间的数量关系,又决定了它们之间的单位关系,要分清国际单位和常用单位,并记准其单位符号及不同单位制之间的换算关系。在做题时要求同学们统一单位。(6)矢量和标量每讲一个物理概念,要求弄清它是失量还是标量。只有明确其特性,才能按相关规则进行运算。(7)状态量和过程量每讲一个物理概念,要求弄清它是状态量还是过程量,如何通过状态量的变化把状态量和过程量建立起联系。(8)最后还要提醒学生弄清物理表达式的适用范围。
  二、突破难点
  课本中的物理概念,文字叙述严谨、简洁,多数同学能够读懂字面意义,但不能把握准确深刻的含义,运用概念解决问题时就容易出现错误。如讲述超重与失重时,个别学生认为超重时物体重力增大,失重时物体重力减少,完全失重时物体重力为零。如果在学习这一概念时指导学生做下列实验:在弹簧秤下挂上钩码,静止时记下示数,然后提着弹簧加速上升,观察指针位置,记下示数,此时发现弹簧秤示数增大了,最后观察物体加速下降时弹簧秤指针位置,记下示数减小,此时发现弹簧秤示数减小了,分析实验结果,引导学生总结出超重和失重概念,这样既留下深刻的印象,又可以轻松地突破难点。再如,惯性这一概念,部分同学难以理解,老师必须通过举例说清,惯性与速度无关,与力无关。我是这样处理的……又如,磁通量这一概念,教材中的定义是这样叙述的:设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面,磁感应强度为B,平面的面积为S,我们定义磁感应强度B与面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量,简称磁通。粗看这段话就是磁通量等于磁感应强度与面积的乘积,即Φ=BS,深入分析概念,应强调计算磁通量的两个重要条件:一是B与S垂直,不垂直要用投影面积;二是面积S必须是在磁场中的有效面积;三是若平面内有两个或多个磁场且方向不同,则必须用合磁感应强度;四是磁通量的物理意义直观形象地说是指穿过某面积的磁感线条数,故对于穿过线圈截面的磁通量,B越大,截面积S越大,穿过这个线圈截面的磁感线条数就越多,磁通量就越大,与缠绕线圈的匝数无关;五是磁通量是标量,但磁感线穿入同一面积时,却有不同的穿入方向,尤其在讨论磁场不变,平面反转时磁通量变化这一问题,必须弄清磁感线的穿入的方向,有的学生容易把磁通量当成矢量,这时,可以用水流、电流的概念去类比。
  只有搞清物理概念的定义,才能有效建立不同量之间的联系。如热学中理解了温度是物体分子平均动能的量度,内能是物体内所有分子动能和势能的总和这两个概念及理想气体模型,知道做功和热传递是改变内能的两种方式,就能掌握一定量的理想气体内能只与温度有关,内能是温度的单值函数,与体积及压强无关,温度升高,内能增加,若体积也增大,则这个过程气体对外做功,必然吸收热量,但气体压强不一定改变;若温度不变,内能一定不变,此时体积增大,仍然是气体对外做功,必然吸收热量,气体压强减小;可见只要把体积与功、温度与内能联系起来,就能顺利解决热力学第一定律的有关问题。
  三、矫正错误点
  物理概念理解不清,在做题时很容易出现错误,只有深入挖掘其内涵,通过各种题型的反复强化,搞清楚一个物理量的特征,才能避免错误,提高做题准确率。例如,研究电源的电动势及内电阻实验中,对实验数据的处理常采用图像法,用纵轴表示外电压,横轴表示闭合电路的电流,画出了一条倾斜的直线,直线的斜率等于电源的内电阻,有的同学认为斜率是图线与横轴夹角的正切值,造成这种错误的原因是把数学中求直线斜率的方法照搬过来,没有考虑物理问题中纵横坐标的标度不同,纵横坐标交点也不一定是(0、0)等因素。再如,原子核物理中质能方程E=mc2,在计算核反应中释放的能量时,有的学生错误地认为质量亏损是质量消失了,消失的质量变成了能量,这时,要通过练习使学生明确核反应过程中不仅质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒、能量守恒、而且质量也守恒。又如用功的表达式W=FS计算功时,有的同学把力的作用点的位移与物体的位移混到一块儿,出现如:人走路时摩擦力做了正功,上楼梯时楼梯做了正功等错误结论。
  四、辨析易混点
  物理上有许多相近的概念,它们既相互联系又有区别,学生学习时容易理不清其关系,混到一块。因此在进行物理概念教学时,要从不同的角度进行比较、辨析,突出概念的差异,明确概念的内涵和外延,加深理解,避免混淆。如物理量的变化量与变化率,一字之差,含义不同,要讲清变化率和时间建立了联系,是变化量与时间的比值,体现了这个物理量的变化快慢,这个比值常常定义了一个新的物理量。位置的变化率是速度;速度的变化率是加速度;动量的变化率是物体所受的合外力;磁通量的变化率反应了电动势。再如电阻和电阻率、自感和自感系数、冲量与动量、动能与动量及热学中热量与温度、分子力随分子间距离变化的图像与分子势能随距离变化的图象等都容易分不清。电学中表征交流电的几个物理量电流、电压、电动势,它们的最大值、瞬时值、有效值、平均值,只有弄清其定义、决定因素及表达式,才能理解为什么计算电热、热功率、电功、电功率及电表示数时用有效值,计算某段时间内流过导体的电量时用平均值。学习时要深入比较这些相近物理量的异同点及联系,避免死记硬背公式,做题时乱套公式,不能快速有效选择公式,解题效率低下。另外不清楚物理量正负号的含义,易造成矢量和标量的混淆。实际上研究同一直线上矢量问题时,在规定正方向之后,正值表示该量方向与正方向相同,负号表示其方向与正方向相反,若多个矢量不在同一条直线上,取正负号就没有意义;对于势能这种标量正负号不仅可以表示大小,也反应了这个位置比零势能面的势能高还是低。
  总之,高中物理概念教学就是要学生形成概念、掌握规律。教学是一门科学,也是一门艺术,教无定法。因此,只有在物理概念教学中,能够使学生最快、最准、最好地理解物理概念的方法就是最好的方法。
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