物理教學(xué)中比較法的應(yīng)用

【摘要】 物理學(xué)中有許多物理思維和物理規(guī)律具有可比性，運(yùn)用比較法可幫助學(xué)生接受新概念并加深對概念的理解，開拓學(xué)生的思維，并培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力。

【關(guān)鍵詞】 物理；教學(xué)；比較法

【中圖號】G632.0【文獻(xiàn)標(biāo)示碼】 A 【文章編號】 1005-1074(2008)12-0114-02

1 前言

本人通過這些年的物理教學(xué)，發(fā)現(xiàn)在教學(xué)過程中，最能夠激起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生容易接受的方法除了實(shí)驗(yàn)外就是通過比較法來實(shí)施講解可以起到畫龍點(diǎn)睛的作用，下面就通過比較法來結(jié)合物理學(xué)的實(shí)際進(jìn)行討論，供同行們切磋。

2 比較法在物理學(xué)中的應(yīng)用

物理學(xué)中有許多物理思維和物理規(guī)律具有可比性，運(yùn)用比較法可幫助學(xué)生接受新概念并加深對概念的理解，開拓學(xué)生的思維，并培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力。在物理教學(xué)中，既要求學(xué)生找出差異性極大的物理現(xiàn)象或物理概念之間本質(zhì)上的共同點(diǎn)，又要求學(xué)生找出表面上極為相似的物理現(xiàn)象和物理概念之間本質(zhì)上的差異。現(xiàn)在我們就以“動量”和“動能”這兩個概念，通過它們的例子來闡述比較法在教學(xué)中的應(yīng)用。首先它們都是用來描述機(jī)械運(yùn)動的物理量，都是與物體質(zhì)量和物體運(yùn)動速度有關(guān)的物理量，這些是它們的共同點(diǎn)。但是，在本質(zhì)上它們又有著質(zhì)的差異，動量是以機(jī)械運(yùn)動形式來量度機(jī)械運(yùn)動的，動能是以機(jī)械運(yùn)動轉(zhuǎn)換為一定量的其它能量的能力來量度機(jī)械運(yùn)動的。許多看似相同的概念其本質(zhì)并不一定相同，如動量守恒不一定動能守恒，又比如：非彈性碰撞的系統(tǒng)。再例如勢能，中學(xué)階段學(xué)習(xí)了重力勢能，彈性勢能，分子勢能和電勢能。由于重力和彈力做功現(xiàn)象較常見，因此重力勢能和彈性勢能講解比較容易，但分子勢能和電勢能較抽象，教學(xué)中可以在講了重力勢能以后，運(yùn)用比較的方法將電勢能引入；講解了彈性勢能后，將分子勢能引入。這樣講解可達(dá)到事半功倍的效果。一一對應(yīng)的比較使學(xué)生能較快的在原有重力勢能概念的基礎(chǔ)上把電勢能的概念建立起來，并進(jìn)一步指出這些共同之處還反映了存在于保守力場中所有勢能的共同性質(zhì)，即勢能的共同特點(diǎn)。同時在比較相同之處還指出它們的不同，由于電荷有正負(fù)之分，所以電荷受力的方向可以與電場相同，也可以相反。即電荷沿電場方向運(yùn)動時，電勢能可能增加，也可能減少；而質(zhì)點(diǎn)受重力方向總是豎直向下，因此，重力勢力總是沿重力方向減小。在課堂中用“比較”可以深化概念。在上新課時，知識往往比較分散，復(fù)習(xí)課上教師要幫助學(xué)生通過比較，把一些有內(nèi)在聯(lián)系的知識串聯(lián)起來，以深化概念。例如在講解了“動量，沖量”和“功和能”后，可向?qū)W生提問：第二章中講述了兩組物理量，動量和動能、沖量和功。前一組都是描寫物體“運(yùn)動量”的大小，與質(zhì)量及速度有關(guān)，是狀態(tài)量。后一組沖量是描寫力對時間的積累效應(yīng)的過程量，功是描寫力對位移積累效應(yīng)的過程量。用“比較”區(qū)分概念。有些相反性質(zhì)的物理概念也可用比較法講解，著重區(qū)分兩個概念的相異之處，抓住事物個性加以區(qū)別，從而分清概念。在電磁學(xué)中應(yīng)用左，右手定則往往會引起混淆。教師在評講時要比較異同。著重突出應(yīng)用條件上的差異，以免弄錯。左右手定理有許多類同之處，在應(yīng)用時分別伸開左右手掌，并攏四指，拇指與四指垂直；表示的物理也類同：磁感線穿過手心，四指指向表示電流方向，拇指表示受力運(yùn)動的方向。用左手還是用右手判定，關(guān)鍵不在于求哪個量的方向，而在于條件。即導(dǎo)線中電流與導(dǎo)線運(yùn)動方向的因果關(guān)系，若是由于導(dǎo)線中有了電流在磁場中受力運(yùn)動，那么不論是求磁場方向，電流方向還是導(dǎo)線受力運(yùn)動方向，都應(yīng)用左手定則。若是由于導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動而產(chǎn)生電流，則不論求磁場方向，電流方向還是導(dǎo)線運(yùn)動方向，都應(yīng)用右手定則。差異就在于因果關(guān)系。抓住關(guān)鍵就能正確運(yùn)用。課堂講解可以將物理概念與生活知識相比較。有些物理概念看似深奧難懂，若將其與一些生活常識相比較，則能起到化難為易的較果。如在講解電場強(qiáng)度定義時，檢驗(yàn)電荷放入電場中，與某一點(diǎn)受力來說是定律，并可定義為電場強(qiáng)度，它是電場的屬性，與是否放入電荷及電荷的電量大小無關(guān)，對這一點(diǎn)，學(xué)生不容易理解。這里不妨舉一例：把這一定義與鉛筆單價相比。購買鉛筆的單價不變，而且單價與購買的支數(shù)無關(guān)，與是否購買也無關(guān)，這是鉛筆本身價值的反映。這是常識所能理解的。將電荷電量與支數(shù)相比，受力與付款相比。電量越大受力越大，但二者之比不變，它是電場屬性。放入電荷只是讓其表現(xiàn)出來而已。比較法教學(xué)對于學(xué)生的概念學(xué)習(xí)有所幫助，比較實(shí)驗(yàn)可以加強(qiáng)直觀教學(xué)，有助于學(xué)生建立概念，理解規(guī)律，突破難點(diǎn)，因此對比實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中被廣泛應(yīng)用，在教學(xué)中，如何運(yùn)用好對比實(shí)驗(yàn)是物理學(xué)者值得研究的問題。在講解“短路”概念時，可利用圖一所示的對比實(shí)驗(yàn)。先斷開K2，閉合K1，使學(xué)生看到L正常發(fā)光，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)。然后再閉合K2，比較兩次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。自然引出“短路”的概念。這樣，即使沒有進(jìn)行公式的推導(dǎo)，學(xué)生也不會感到抽象，為學(xué)生準(zhǔn)確的掌握“短路”概念打下基礎(chǔ)。用比較的方法可以放大感知的微觀變化，提高實(shí)驗(yàn)的可見度。有些物理現(xiàn)象觀察起來不明顯，尤其是在演示實(shí)驗(yàn)時，很難使全體學(xué)生都看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這時運(yùn)用對比實(shí)驗(yàn)對微量變化進(jìn)行“放大”，往往可以大大提高實(shí)驗(yàn)的可見度，也能大大提高實(shí)驗(yàn)的可信度。例如，為了證明大氣壓的存在，可在一只塑料杯子里盛滿水，用紙片把杯口蓋嚴(yán)，用右手手指按住小圓孔，在杯口向上時的塑料杯里盛滿水，用紙片把杯口蓋嚴(yán)，左手按住紙片把杯子倒過來使杯口向下，放開左手后，紙片不會掉下來，杯子里的水也不會流出來。這時，學(xué)生可能認(rèn)為“紙片是被粘住了”，然后老師掉按住小圓孔的右手指，結(jié)果紙片掉下來了，水也流出來了。這樣通過手指按住小圓孔和不按住小圓孔兩次實(shí)驗(yàn)的對比，使學(xué)生觀察到兩次實(shí)驗(yàn)中紙片都與水接觸，所不同的是后一次實(shí)驗(yàn)是杯底與大氣相通。從而解除了“紙片是被粘住了”的誤解。提高了“大氣壓存在”這個結(jié)論的可信度。再如，演示雙金屬片的實(shí)驗(yàn)時，在對雙金屬片的一面加熱以后，要把雙金屬片翻轉(zhuǎn)過來，再對另一面加熱。若只對其中一面加熱，如果金屬片向下彎曲，學(xué)生可能認(rèn)為這是下面的金屬片受熱多，膨脹大引起的，若正反兩面各燒一次，結(jié)果都向鐵片的一面彎曲，這樣通過兩次實(shí)驗(yàn)的對比，有力的說明了雙金屬片的彎曲是由于銅片膨脹較大。最后，可以通過比較來驗(yàn)證理論推理，做好新舊知識的銜接，促進(jìn)知識的正遷移。例如：把兩只標(biāo)有220V、40W和220V、100W字樣的白熾電燈分別進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)后，接入220V的電路中，判斷這兩種情況哪個燈泡較亮？根據(jù)平時的經(jīng)驗(yàn)都是100W的燈泡較亮一些，即使老師通過分析和討論得出串聯(lián)時40W較亮，并聯(lián)時100W的較亮。但仍有一部分同學(xué)對分析感到不可靠，但如果我們通過可控實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行對比，學(xué)生就會信服了。同樣，利用比較也可以防止知識的負(fù)遷移。例如：學(xué)生在學(xué)習(xí)力的分解時，由于受到“動滑輪的拉力是重物和滑輪總重的一半”的影響，他們會認(rèn)為：“向上的兩個拉力之和一定等于向下的總重”。為了解決這個問題，可利用比較實(shí)驗(yàn)，第一次將線沿豎直方向掛，此時兩彈簧秤所示的拉力之和等于總重，第二次拉開一定角度，此時兩彈簧秤所示的拉力之和遠(yuǎn)大于總重。通過對比實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生懂得了結(jié)論的適用條件，有效的防止了知識的負(fù)遷移。

3 小結(jié)

在物理教學(xué)中適時的運(yùn)用“比較”法，對教學(xué)難點(diǎn)的突破和對教學(xué)重點(diǎn)的突出，有非常重要的作用，能使一些不容易直接從理論上理解的問題變得簡單而直觀。