中学物理概念教学漫谈

1、.中学物理概念教学漫谈每当我们阅完学生的试卷进展教学评估时，常常要说：“学生的物理概念模糊不清。可见，物理概念教学当前仍是一个薄弱环节。一、物理概念举足轻重众所周知，正确地理解物理概念是学好物理学的根底。例如，力的概念和能量的概念是贯穿中学物理的一条主线。在运动学中，只有知道了物体的位移和速度，才可以理解物体的运动情况，所以位移和速度两个概念是贯穿运动学的根本概念，它们的内在联络构成了运动学根本规律。同样，力、质量、惯性、加速度是贯穿动力学的根本概念，它们的内在联络构成了牛顿运动定律。站在牛顿运动定律的角度去观察、思维、就可窥见整个经典力学。假如没有理解力的概念，那就很难理解牛顿运动定律；假如

2、对力学的根本概念模糊不清，那么，想学好电学也缺乏根底。所以，物理概念是物理思维的细胞，从逻辑学的角度来说，物理学就是在实验的根底上，由物理概念组成的判断和推理的逻辑体系。由此可见，物理学中最重要的是物理概念。假如把物理定律比作构成宏伟、壮丽的物理学大厦的支柱，那么物理概念便是构成物理学大厦的砖瓦基石。二、物理概念教学程序一物理概念的引入在物理概念教学中，首先要使学生明白原有概念的局限，从而知道为什么要引入新的物理概念。例如。“密度概念的引入：给学生一些体积一样、材料不同的长方体块，让他们用手掂轻重，比较其质量；再取几个试管，放入质量一样的不同液体，比较其体积的大小，使学生从中悟出物质的一个特殊

3、性质，即“体积一样时，不同物质的质量不同；质量一样时，不同物质的体积不同。接着问学生“我们能根据物质的颜色、气味、硬度来识别物质，但假如两种物质的颜色。气味、硬度都一样时，还有什么方法可以区分它们呢？于是，学生感到还有必要来寻找物质的新的特性，从而领会用单位体积的质量来表征物质的一种特性的方法，由此便引入了密度这个概念。二物理概念的形成知道了引入概念的必要性后，接着的问题是理解这个概念到底怎样描绘了某一物理现象的本质？它的内容是什么？一句话，概念是怎样形成或建立起来的？物理学是借“物求“理，物理概念是物理现象的本质在人们头脑中的反映，所以，为了形成概念，首先必须给学生提供足够的感性材料例如，列

4、举生活中熟悉的实例，或观察模型、实物、示意图，或进展实验等等，然后启发诱导，让学生观察、思维、分析、比较“现象的共同属性，概括、抽象出其本质，得出物理概念的定义，进而导出物理概念的定义式和单位假如这个物理概念是物理量的话。例如，匀变速直线运动的“加速度这个概念的形成可以通过列举实例：火车开动时，它的速度从零增加到几十米每秒，需要几分钟。汽车开动时，它的速度从零增加到几十米每秒，只需几秒钟；步枪射击时，子弹的速度从零增加到几百米每秒，仅用千分之几秒；急速驶行的火车要停下来，需要几十秒钟；急速行驶的汽车要停下来，几秒钟就够了；子弹射入墙壁中，干分之几秒钟就可停顿。由此可知，常见的许多变速运动，其速

5、度变化的快慢不同，而且差异较大。物体运动速度改变的快慢有重要的现实意义：百米赛跑，起跑时速度增加的快，可以缩短运动时间，进步成绩；汽车在紧急刹车时，速度改变的快，那么可防止发惹事故。“为了表示速度改变的快慢，便引入了一个新的物理概念“加速度。值得注意的是，形成概念的前提是使学生获得非常丰富的、有助于形成这个概念的感性材料。从感性认识上升到理性认识，是认识上的飞跃，这个过程只能由学生自己来完成。假如老师包办代替，在罗列一些物理现象之后，就简单地把物理概念的定义提出来，学生理解的不充分，就会造成对物理概念囫囵吞枣，死记硬背。三物理概念的剖析学生初步建立了概念，这只是从正面对概念的认识。为了比较深化

6、地理解概念，还需要认识概念的反面，乃至左、右、上、下面，即从全方位来认识概念。为此，必须对概念进展解剖。1、概念的内涵与外延概念的内涵即概念的本质。概念的内涵既反映了物理对象某种属性的“质，又反映了物理对象某种属性的“量即“量度方式和“量度单位，这样的物理概念也叫物理量。概念的外延即概念的适用范围，是指概念所反映的具有某一属性的一个个、一类类现象或事物。概念教学的关键是使学生理解概念的内涵和外延。定义是明确概念内涵和外延的根据。所以，为了找出概念的内涵和外延，必须从分析概念的定义入手。例如，力的定义是“物体对物体的作用，力的概念所反映的事物的特有属性是“物体对物体的作用，此即力的内涵。力的概念

7、所反映的特有属性的事物是具有这特有属性的所有的力，如万有引力、电磁力、核等详细的力，此即力的概念的外延。同样，惯性概念的内涵是“物体有保持原来运动状态的性质，外延是“一切物体。2、概念的构造概念的构造指构成概念的要素。例如，“速度的构造是位移与时间，“冲量的构造是力与时间等等。概念教学要把概念与构成它的要素区分清楚。速度V既不是位移S，不是时间t，也不是St；St只是描绘了速度，量度，在数值上等于速度的大小。3、概念的特征物理概念因它在物理学中的地位和作用的不同，各有自己的特殊性质。1固有特征：有些物理概念反映了物质或物体本身固有的属性，这些属性不随外界条件的改变而改变，只由物质或物体本身所决

8、定。例如，质量是物体本身的属性，同一物体质量不变，物体不同质量不同；比热是物质本身的属性，每种物质都有比热且互不一样。又如，惯性是物体本身的属性。重力加速度、电场强度、磁感应强度是“场物质本身的属性。密度、电荷、电阻、折射率等是实物物质本身的属性。应该注意的是，虽然物质的固有属性与外界因素无关，但还要用外界因素去定义或量度这些属性的“量的大小或强弱程度。例如，用电压与电流强度之比定义或量度电阻的大小。在导体两端加上电压是显示导体有电阻的外部条件，不加电压，导体的电阻仍然存在，但人们却无法感知物质的“电阻属性，因为物质的固有属性只能在它与周围其他事物的互相联络、互相作用中显示出来，所以物质的固有

9、属性要用外界因素来描绘、定义或量度。2方向特征：有些物理现象的本质在量的方面既有大小、又有方向，那么描绘这种现象的物理概念也具有方向特征。如力、动量等。3状态特征：有些概念是描绘物理对象的状态的，物理对象所处的状态不变，描绘状态的概念物理量就有确定的值。例如，压强、体积、温度是描绘气体状态的概念；机械能是描绘物体机械运动状态的概念等。4过程特征：有些概念是描绘物理对象变化过程的，这些概念物理量的值与物理对象的变化过程有关。例如，功的概念、热量的概念、冲量的概念等。5相对特征：有的物理现象是相对于某个事物而言的，描绘它的本质的概念就具有“相对特征。例如，物体的运动与参照物有关，参照物不同就会得出

10、不同的结论。例如，位移就是一个具有相对特征的概念。此外，速度、功、动量、动能、势能等也是具有相对特征的概念。6统计特征：描绘大量微观粒子遵循统计规律运动所产生的宏观现象的本质的概念，具有统计特征。例如，气体“压强概念是描绘大量气体分子频繁地碰撞器壁产生的效果；安培力是磁场对大量运动电荷作用力的宏观表现。此外，“物质波、“电子云等概念也是描绘大量微观粒子运动遵循统计规律所产生的宏观现象的本质的。4、与其它概念的关系为了深化理解概念，除了要理解其物理意义外，还应找出概念与构成它的要素或与它相近的另一概念的异同点及联络，帮助学生掌握概念体系。所谓概念体系是指由相邻概念如静电场与重力场，电力线与磁力线

11、，库仑定律与万有引力定律等、相似概念如质量与重量、动量与动能，电场强度与电场力，电压与电动势等、相反概念如力的合成与力的分解，正功与负功等、并列概念如电场强度与电势、附属概念如电场强度与点电荷电场强度等组成的系列概念。只有当学生弄清了这些易混概念的区别与联络，才能正确理解概念，防止错用概念，进步运用概念的才能。四物理概念的历史任何一本物理教科书，都不可能孤立地讲述物理知识而不涉及物理学史。如中学物理中“光的本性一章，就介绍了光的本性学说的开展简史，所以物理学史内容是中学物理的有机组成部分。因为历史上物理学家对某一物理现象、概念或规律的发现，其思维过程与今天学生认识这一问题的思路往往有类似之处，

12、所以概念教学有时可借助于物理学史料来启发学生思维。教学理论说明，学习物理学史，可以激发学生的学习兴趣，加深对物理概念的理解。对于物理概念，只有理解了它们在历史上如何产生、形成和开展的过程，才能更深化地理解它们的本质。例如，“动量和“动能是物理学中两个极为重要的概念，它们都和质量、速度这两个概念有关。假如只讲述定义，即使详细罗列两者的区别，学生仍旧不能深化领会这两个概念的物理本质，在分析详细问题时，经常会混淆不清。终究是动量还是动能才真正是机械运动的量度呢？这个问题在物理学史上曾经有过长期的争论。从17世纪笛卡儿和莱布尼兹等人作为量度运动量的物理量提出这两个概念后，经过半个多世纪的争论，直到19

13、世纪中期，才由恩格斯根据当时自然科学的最新成就，特别是能量转化与守恒定律的发现，从运动转化的观点，精辟地阐述了动量和动能这两个概念。恩格斯指出，假如运动的变化只局限于机械运动范围，不发生运动形式的转化，那么作为机械运动的量度，动量是适用的，当物体发生互相作用时，动量可以传递，系统动量的变化遵循动量守恒定律。假如机械运动消失，而以等量的其它形式的能量势能、热能、电磁能、化学能等出现，动量在这里就不能正确地反映运动的量的变化，机械运动的量度必须用动能来表示，系统机械能的变化遵循机械能守恒定律。到了1905年，爱因斯坦创立了狭义相对论，进一步指出动量和动能原来是一个统一的“能量动量矢量的不同分量，提

14、醒了两种量度的统一，从而在一个新的程度上平息了两种量度的旷日持久的争论。当然，讲解物理概念开展史要与物理概念教学水乳交融、恰到好处，而不能牵强附会。五物理概念的稳固1、理解了概念的标准检查学生是否理解了概念，就看他们能否答复“概念是怎样引出来的？怎样形成或建立的？内涵和外延是什么？与其它概念有何关系？这样几个问题。2、编撰适当例题在概念上容易出错的地方，编撰适当的例题，变化条件，多方设问。例如，为了稳固“电场强度这一概念，可编撰以下一组问题：1为什么说电场中的电场强度反映了电场本身的力的性质？2在电场中的P点放一个20×10-8库仑的点电荷，它受到的电场力是4×10-10牛

15、顿，P点的场强是多大？假定在P点改放一个8×10-8库仑的点电荷，P点的场强是多大？假如在P点不放电荷；P点的场强是多大，为什么？3关于电场强度的概念，以下说法中正确的选项是：A、由EFq可知，电场中某点处的电场强度眼放在该点的检验电荷所受的电场力成正比。B、由EFq可知，电场中某点处的电荷所受电场力总是跟电荷电量成正比。C、放入电场中某点处的电荷所受的电场力越大。那么该点处的电场越强。D、放入电场中某点处的单位电荷所受的电场力越大，那么该点处的电场越强。E、由公式EFq可知，E与Q成反比；由公式EKqr2可知，E与q成正比。可见这两个公式是不相容的。F、放入电场中某点的检验电荷的电

16、量改变时，电场强度也随之改变；将检验电荷拿走，该点的电场强度就是零。这些问题很容易把学生对电场强度的模糊认识暴露出来。有的学僵硬套公式EFq，有的学生那么以为“q变F就变，E也随着变；没有q，F就不存在，场强也就消失了。澄清了学生对概念的模糊认识，便会形成正确概念。3、准确理解，纯熟记忆在理解概念的根底上，熟记其中的道理。道理记住了，随时都可以回忆起概念的来龙去脉，从而稳固地掌握概念。总之，学习一个概念，必须使学生理解它的来龙去脉，最后留在学生头脑里的是一幅可以反映现象之间亲密联络的、完好的物理图景，而不是干巴巴、孤零零的几句话。三物理概念的进化由于人们是在有限时空范围内认识无限变化开展的物理

17、现象，所以人们对物理概念的认识也经历一个由浅入深、由简到繁、由表及里的过程。换句话说，一个完好的概念往往是不能一次理解清楚的，讲概念就要有一个开展过程。例如，力的概念的开展，从亚里斯多德时代到牛顿时代就经历了两千多年；爱因斯坦创立了相对论物理，完全从另一个观点研究物理，彻底抛弃了牛顿物理中力的概念。“光这个物理概念，就经历了牛顿的粒子说、惠更斯的波动说、麦克斯韦的电磁说、爱因斯坦的量子说，直到提醒了光的波粒二象性的本质特征，长达四个世纪。事实上，任何一个物理概念的形成都经历了一个动态的、历史的阶段，都有一个从感性到理性、从低级到高级、从粗糙到严格的产生、开展和演变的过程。讲物理概念，应从历史开

18、展过程来讲，讲怎样反复纠正错误的概念，如今的概念是什么，使学生懂得所学的东西、将来是要有开展的，不是死的。这样就把概念讲活了。否那么，学生就以为物理概念是天经地义的、绝对不能破坏的，从而形成一种僵化的思想。事实不是这样，物理学永远是在不断前进、不断开展的。比方我们学习物体的导电性能时，把物体分为绝缘体和导体，后来出现了半导体，它应该属于哪一类呢？一种僵化的思想就不能适应这些问题。用变化的、开展的观点，结合物理概念开展史讲解物理概念，既符合人类认识规律，又有着故事兴趣性，自然会加深学生对物理概念的理解，同时还有助于消除学生对物理概念来源的、“神秘感。没有任何一个物理概念、定律可以被视为终极真理，

19、人们在有限时空范围内获得的物理知识只能是近似的、相对的真理、物理学大厦只能完善，却永远不会封顶。四、应该注意的几个问题一用多种方法，形成物理概念。从认识论的角度来看，物理学家探究物理的方法与物理教学的方法根本上是一致的。不过前者是物理学家寻觅直接经历，后者是学生在教材、老师的安排、引导下有目的地学习间接知识。所以物理教学不可能像物理学家创立概念、发现定律那样亲身经历、事事实验。这就是说，一些比较抽象的物理概念的形成，就可能因无法通过实验，而只能采用其它方法。1、类比方法：如用水流类比电流，用水压类比电压，用电场类比磁场等。2、比较思维：如比较电场与重力场，从而讲清电场概念。3、演绎推理：如根据

20、磁场对电流的作用力。公式推导出洛仑兹力公式等等。4、比喻方法：如用地势降落的陡度比喻电势降落的陡度，使“电势降落的陡度这一概念一目了然。5、温故知新：因为概念是现象本质属性的反映，而一切现象都是互相联络着的，概念之间亦必然反映了这种联络，所以抓住概念之间的内在联络，由旧概念会说明新概念，是认识新概念的重要方法。如讲电容这一概念时，首先要弄清电量和电压的概念；讲波必须先学好振动；讲电功概念，须充分利用学生已有的机械功、电压、电量、电流强度、能的转化和守恒定律等概念和知识。6、理想化思维：在物理学中，实际研究对象和它所处的环境一般比较复杂，决定的因素和受约束的条件很多，假如不分主次轻重地考虑一切因

21、素和条件，那么必然会使问题复杂化而无法研究。为了方便研究，暂时抛开次要的或非本质的因素，割断事物的某些联络，保存实际对象的某些主要性质和主要条件，加以概括，这种形成概念的方法，就称为理想化思维。例如，研究自由落体运动，我们突出了物体的质量和地球对它的引力，忽略了物体的几何形状、空气的阻力和周围物体对它的引力，并且不考虑可能出现的偶尔因素，从而将实际物体理想化、抽象化为一个有质量的几何点，形成“质点和“自由落体运动的概念。物理学中所研究的对象一般都是理想化的物理模型。研究物理学假如不采用适当的物理模型，那么就很难理解物理现象的本质，一个物理模型胜过无数个事实。二讲清概念的关键意义对每个物理概念，

22、要注意从物理现象中抽象出共同属性的东西，所谓某个概念的关键意义就是指这个。例如，静摩擦力这个概念是从大量的“互相接触的两个物体在外力作用下有相对运动趋势各以对方为参照物而又保持相对静止这样的运动形式抽象出“静摩擦力总是阻碍物体发生相对运动这一共同属性的，此即静摩擦力的关键意义。三对概念定义中的关键“字、“词要咬文嚼字例如，楞次定律：“感生电流的方向，总是要使感生电流的磁场，阻碍引起感生电流的磁通量的变化。第一句话指出定律的用处是判断“感生电流方向；第二句中的“总是，其含义是“一定如此；第三句中的“阻碍，既不是“阻止，也不是“产生相反方向的磁通量，而是“引起感生电流的磁通量减少时，感生电流的磁场

23、方向与原磁场方向一样，阻碍它减少；引起感生电流的磁通量增加时，感生电流的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍它增加。同时要注意“引起感生电流的磁通量是变化的，感生电流的磁场总是阻碍这个变化的。总之，对概念的定义要进展逐字逐句的讲解，重要的“字、“词要认真推敲，使学生对概念有明确的认识。四注意物理概念的科学性和逻辑性如前所述，物理概念是开展的、进化的，不可能一次讲清。因此，教学中不必死抠概念的严密性，只要突出其本质的一面就可以了。但不苛求概念的严密性，与要注意概念的科学性和逻辑性并不矛盾。常常发现学生把“电势的上下说成“电势的大小；把光的反射定律中的“反射角等于人射角说成“入射角等于反射角等等，要随时

24、注意纠正。五注意物理概念同语文、数学的联络物理与语文有联络，要擅长用语文知识来说明物理概念。例如，能量转化与守恒定律的表述文字很长，但只要运用语文知识抓住这句话的主体“总的能量保持不变，就不难理解句子中的“不会创生“不会消灭等都是用来说明主体的。物理与数学有亲密的联络。一方面应当理解数学是物理的工具，但另一方面要注意，不能把物理概念数学化，不能把概念的物理意义吞没在数学公式中。例如，EFq的物理意义是电场力F与检验电荷的电量q成正比，比值E表示电场中某点的电场强度，不能根据这个公式认为电场强度E与电场力对成正比，与电荷的电量q成反比。六切忌从定义出发讲概念物理概念是详细物理现象的概括、抽象，概念教学必须通过实际材料或列举实例来进展。即使是抽象的物理概念，教学时也应当将有关的现象展示出来。切忌从定义出发讲概念，因为这样学生获得的概念不是从感性认识上升出·来的理性认识，而是空洞的词句，会造成学生对定义的死记硬背。七从“系统观点出发进展概念教学“系统观点就是联络起来整体考察的观点。搞好物理概念教学的含义，不仅仅是讲清概念本身的定义，还应搞好物理定律、原理、公式的总和的教学。只有把概念形成的教学与定律、公式的教学有机结合起来，才能使学生比较全面、深化地理解概念，获得运用概念分析、解决问题的才能。因为物理定律是物理概念之间的内在联络，所以只有很好