中学物理教材教法与实验第六章物理概念教学

第六章物理概念教学

物理概念是客观事物的物理共同属性和本质特征在人们头脑中的反映，是物理事物的抽象。如何使学生形成、理解和掌握物理概念，进而掌握规律，并使他们的认识能力在这个过程中得到发展，是中学物理教学中的核心问题。究竟应该怎样认识和进行物理概念教学呢？这里讲一讲它的一般规律性问题。导言§6.1物理概念教学的重要性一、物理概念是物理学最重要的基石二、让学生掌握好物理概念是物理教学的关键三、物理概念教学是培养能力，开发智力的重要途径四、物理概念教学在发展学生个性上的积极作用一、物理概念是物理学最重要的基石

概念是分析、综合、判断、推理等逻辑思维的出发点。没有概念就无法理解定律，就无法建立完整的科学体系。

二、让学生掌握好物理概念

是物理教学的关键

物理难学的原因是什么？首先应肯定地说物理不易教，也不易学。但更重要地是师生的实际做法：一般情况：教师是轻概念讲授与形成，重练习和解题。学生是注意背公式，记意义，做习题，题海战术。因此要引导学生理解掌握概念授之以“渔”而不是帮学生解题三、物理概念教学是培养能力，开发

智力的重要途径

这里所说的能力主要是思维能力。学生形成、理解、掌握概念的过程是怎样一个过程呢？如下：通过观察、实验获得感性材料。通过思维，运用物理学方法将新知与原有的认知结构有机结合起来。通过同化，顺应、适应来理解新知识，用数学知识将其表示出来。这才形成概念。（完成第一次飞跃——内化。）再将概念运用到有关定律中去，才达到理解概念。再用概念去解释现象、回答问题，才能掌握概念（完成第二次飞跃——外化）在上面的过程中学生就得到形成、理解、掌握概念的能力，开发了智力。

因此说：物理概念教学是培养能力、开发智力的重要途径。四、物理概念教学在发展学生个性上的积极作用。概念学习能促进思维的发展。在建立概念的同时使学生的个性（兴趣、意志、信念）得到发展。法拉第突出的个性是对电学感兴趣。坚持实验，提出“感应线”（电力线）和“场”的概念——建立了电磁感应定律。麦克斯韦（酷爱数学），接受场的概念，建立麦克斯韦方组。看来真正的理解一个概念会产生巨大的成果。§6.2物理概念的特点一、物理概念是观察、实验和科学思维相结合的产物二、大量的物理概念具有定量的性质一、物理概念是观察、实验和科学思维相结合的产物二、大量的物理概念具有定量

的性质定量是指可以测量。物理量是可测量量，这是物理与数学联系在一起的本质。如：速度、电阻、质量等。可测量物理量可以分为六种情况1、状态量和过程量（1）状态量：描述状态的物理量。状态给定，其量确定。如：速度、加速度、动量、能量、体积、温度、压强等。状态量可以用态函数来表示。（2）过程量：过程给定时，有对应量值。如：位移、功、冲量、热量等。2、性质量和作用量（1）性质量：描述物质或物体的某种性质的量。如：密度、比热、电阻、电容等。（2）作用量：描述物体相互作用的量。如：力、力矩、功、冲量等3、微观量和宏观量（1）微观量：描述某个微观粒子的量。如：电子电量、电子质量等。（2）宏观量：描述宏观物体或体系的性质或状态的量。如：压强、体积、温度等。4、矢量和标量（1）矢量：有大小和方向的量（合成时遵循平行四边形法则）如：速度、加速度、力、角动量等。（2）标量：只有大小，而无方向的量。如：温度、长度、时间、质量等。5、相对量和绝对量（1）相对量：凡是与参照系或坐标系选择有关的物理量。如：位移、速度、动量等。（2）绝对量：凡是参照系选择无关的物理量。如：各种物理常数、力、质量等。6、基本物理量与导出物理量（1）基本物理量：不用其它物理量来定义的量。如：长度、时间、质量、电流、热力学温标等。（2）导出物理量：以基本物理量为基础的物理量。如：速度、加速度、角动量等。总之，物理概念中大多数是有定量性质。因此，物理量与公式对应，计算结果与测量结果一致。§6.3重点物理概念的教学要求基本概念：是指物理学中最基础的、最核心的概念。由于教学的层次不同，在物理教学中，总要选取与教学内容相应的一些基本概念作为教学的重点——重点物理概念。对重点物理概念要求：学生要“掌握”重点概念教学的基本要求一、明确建立概念的事实依据和研究方法二、理解物理概念内涵三、了解物理概念的外延四、了解概念与有关概念的联系与区别。五、学会运用概念。六、注意物理概念的初、高中的不同要求的阶段性。一、明确建立概念的事实依据和研究方法1、明确建立概念的依据来自三方面（1）学生在生活中观察到的物理现象（2）教师列举众所周知的事实（3）教师组织进行的演示实验形成感性认识，形成清晰的表象2、研究方法

依据概念的不同，建立与引入的方法也不同，基本上可分二种抽象法（三类）（1）分析概念共同特征法思维特点：是找同类事物的共同特征及不同事物之间本质差别来形成清晰的概念。（比较）例：平动（2）隔离某量表征性质法

思维特点：常用两个（或几个）物理量的

比值来定义。如：密度、速度、比热、等。（3）突主忽次理想化方法思维特点：对所研究的事物，突出其主要作用的性质或条件，完全忽略其它性质或条件而进行的一种科学抽象，它反映所研究事物中本质特性，呈现所包含的主要矛盾。理想化方法是物理学研究中最基本、最重要的思想和方法之一把研究对象理想化如：质点、刚体、理想气体等。把物体所处的条件理想化如：无摩擦的表面、绝热容器等。把物理过程理想化如：匀速直线运动、简谐振动、光的直线传播等逻辑法（二类）概念组成体系，因此概念间有着紧密的联系。一个概念往往是前面概念的发展，又是后面概念的基础。这样抓住新旧概念的逻辑联系展开，就构成建立物理概念的方法之一。

逻辑法（1）从旧引新演绎推导法

思维特点：由一个或几个已知概念推导另一概念。如：由速度、速度增量、加速度推出向心加速度。（2）对应相同、相似类比法思维特点：借助比较来建立物理概念。如：由水压引入电压由光波引入物质波由重力势能引入电势能。

二、理解物理概念的内涵内涵：反映物理现象、过程所特有的本质属性。如：理解密度的内涵同种物质，ρ相同，m/V相同；不同种物质，ρ不相同，M/V不相同；让学生明确：不论m如何变，V如何变，一定物质ρ不变。这样学生就不能由物理量的内涵除了文字叙述外（定性说明，还有定义式来对应（定量分析）定义式有两层意义①给出物理量的意义②给出物理量的度量方法对于物理量应使学生把文字表达和数学表达结合起来，从质和量的两方面来理解概念的内涵。

另外要弄清物理量的定义式和条件式：要让学生分清物理量的度量式（定义式），和条件式。（度量式）三、了解物理概念的外延概念的外延是指：概念所反映的本质属性所对应的具体事物。通常说概念的适用范围就是指概念的外延。它说明概念反映的是哪些对象（不是某公式成立的条件）如：重力、弹力、摩擦力、磁场力、等是概念力的外延。四、了解概念与有关概念

的联系与区别为什么会产生概念之间的相互混淆呢？原因是不知道之间的区别，而共同点的印象却很深刻。因此，只有找到区别，才能更深刻地理解概念间的相互联系。怎样来区别呢？就是要放在一起比较本质属性。如：电势、电势能、电动势

相同点是都与电相关。电势：从能的角度来描述电场的性质（与外电荷无关）电势能：电荷在电场中某点具有的势能（是电场与电荷共有的）电动势：非静电力抵抗静电场力移动单位电量电荷从电源内部由负极到正极所做的功（描述电源的本领，是非静电场做的功）五、学会运用概念“学以致用”是我们的教学目的在“用”中理解、巩固概念的内涵与外延。如：质量为1Kg的钢球，切去500g，其密度是否变化？如果学生理解密度的内涵，就不会答错。（在中学考虑问题，一般是在常温，一个大气压下。）六、注意物理概念的初、高中的不同要求的阶段性人们认识规律总有一个过程，总是遵循由浅入深，由表及里，由简到繁，由定性到定量，由低级到高级。如：力的概念初中：物体对物体的作用；高中：产生加速度的原因。如：功的概念初中：W=FS，高中：W=FS§6.4中学生学习物理

概念中常见的问题一、经验中形成的不正确、不科学的观念的干扰；二、感性认识不足或已有的观念不清；三、抽象思维不足，使有些概念难以理解；四、忽视量度公式的物理意义；五、概念间的混淆；六、不会正确运用概念来分析解决问题。一、经验中形成的不正确、不科学的观念的干扰学生在学习物理之前，从日常生活中积累不少与物理有关的感性经验，其中有些是错误的或片面的，这在一定程度上要干扰正确观念的形成。如：摩擦力总是阻碍物体运动；力是维持物体运动的原因；木头受的浮力比铁大。等克服方法

做具有针对性的实验。人、球同时落地失重圆锥上滚二、感性知识不足或已有观念不清在学生形成观念的过程中，如果提供的感性认识不足，则无法形成正确的概念.如：电场、磁场，电磁感应现象等日常生活中难以见到，这样如果没有足够的实验，是难以建立的这些概念的。物理中定义的“功”，与生活中的意义不同，学生理解较困难，而功意义不清，理解功率、效率就很困难。克服方法：引导学生观察，实验，讲清（前）原始概念。三、抽象思维不足，使有些概念难以理解在物理学中，某些概念的建立过程，涉及到比较抽象而复杂的思维过程，学生要理解它们，需要有较高的抽象思维能力。解决方法：明确思维方法的格式，按照格式来反复练习，用已明确的概念来比较，引导学生自我调整，逐渐习惯这种思维方法。四、忽略量度公式的物理意义这说明，逻辑不清、内涵不清。单凭数学推导，忽略物理意义。如：由R=U/I得RU、R1/I

由E=F/q得EF、EI/q等。克服方法使学生清楚建立概念目的和方法，强调公式的意义。五、概念间的混淆

学生在学习概念得过程中，对于一些本质不同、但表面相似的概念很容易混淆。例如：温度、热量、内能这三个物理量都与热有关。学生容易认为：温度高的物体热量多，温度低的物体热量少。将热量当成状态量。好象物体含有多少热量。克服方法：运用对比的方法，找区别与联系。

六、不会用正确的概念来分析解决问题中学生学了概念以后，尽管能顺利地背诵它地定义，但到运用的时候，往往会感到束手无策或发生许多错误。教师在讲解概念时，同时要讲应用的方法，并有针对性的进行练习，在某种程度上说，不会正确应用概念是不理解概念的反映。§6.5物理概念教学在物理教概念学中，要抓好以下几个环节一、创设学习物理概念的环境二、进行思维加工三、运用一、创设学习物理概念的环境对环境的要求：适应教学需要，有利于引导学生获得生动、深刻的感性知识，发掘、思考问题，探索事物的本质属性。创设环境的常用方法1、运用实验例如：大气压（概念）①马德堡半球实验②饮料瓶抽气③覆杯实验④试管上行⑤虹吸现象⑥奶瓶吞鸡蛋或气球水2、利用学生积累的生活经验用学生知道的生活经验来创设物理情景是一个极好的方式。如：拔火罐、吸附挂勾、哈磁五行针、鱼缸中吸脏物等。皮肤。3、抓住新旧知识的逻辑展开即从已有知识出发，通