如何創(chuàng)設(shè)物理圖景

摘 要： 通過物理圖景，可以使物理過程變得更為形象和清晰，對于啟發(fā)學(xué)生思維，正確理解物理概念，分析物理問題起到良好的輔助作用。本文就物理教學(xué)中創(chuàng)設(shè)物理圖景進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞： 物理 課堂教學(xué) 圖景創(chuàng)設(shè)

大家知道，物理圖景是以“圖景”為依托，以物理概念和規(guī)律為依據(jù)與物理過程相關(guān)聯(lián)的、清晰正確的動態(tài)情景。通過物理圖景，可以使物理過程變得更為形象和清晰，對于啟發(fā)學(xué)生思維、正確理解物理概念、分析物理問題起到良好的輔助作用。那么，在物理教學(xué)中，如何讓學(xué)生正確建立物理圖景呢？筆者認(rèn)為，必須對物理現(xiàn)象的三個(gè)組成部分，即“參與物”、物理過程、物理狀態(tài)分別作出正確的分析判斷，才能建立正確的物理圖景。

一、簡化確定“參與物”是建立正確物理圖景的基礎(chǔ)

“參與物”是參與所研究的物理現(xiàn)象的客體。由于實(shí)際參與的客體眾多，影響因素繁雜，因此在建立物理圖景時(shí)，首先需要對客體進(jìn)行簡化，抓住其主要特征，舍棄次要因素，即建立物理模型。比如質(zhì)點(diǎn)、場、光線等。因此，要建立正確的物理圖景，首先應(yīng)具有將實(shí)際的物理問題簡化成理想模型的能力。

對于多個(gè)物理客體參與的物理問題，我們要認(rèn)真分析各個(gè)“參與物”之間的相互聯(lián)系，從現(xiàn)狀和所求結(jié)果入手，找出一個(gè)（或一組）關(guān)鍵的客體，作為研究對象，它們是物理圖景中的“主角”。比如，對一列水平橫波的研究。如果研究質(zhì)點(diǎn)的振動，可選取某個(gè)質(zhì)點(diǎn)（如振源）為研究對象；要研究波的周期性，可選取水平距離是波長整數(shù)倍的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)來研究；要研究質(zhì)點(diǎn)的振動與波動的關(guān)系，就要選取某個(gè)質(zhì)點(diǎn)的波動形態(tài)為對象，就可以得到這樣一幅簡單、清晰，且為學(xué)生所理解的物理圖景：質(zhì)點(diǎn)在豎直方向作簡諧振動，波在水平方向勻速移動，質(zhì)點(diǎn)的振動方向決定了波的傳播方向，在質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動的時(shí)間內(nèi)，波恰好向前移動了一個(gè)波長。

二、正確分析物理過程是建立物理圖景的關(guān)鍵

物理過程是指“參與物”發(fā)生物理變化的歷程。在物理圖景中所體現(xiàn)的是：通過對實(shí)際過程的想象和模擬，所出現(xiàn)的連續(xù)、動態(tài)的變化過程。應(yīng)該說正確分析物理過程是建立清晰、正確物理圖景的關(guān)鍵。

比較復(fù)雜的物理過程往往表現(xiàn)出這樣的特點(diǎn)：短暫性、隱藏性及交叉性。這樣的過程難以被學(xué)生所獲知，是建立物理圖景的難點(diǎn)所在，同時(shí)也是關(guān)鍵所在。針對以上特點(diǎn)，在教學(xué)中，通過反復(fù)實(shí)踐，筆者總結(jié)了以下幾種方法：

1.“慢鏡頭”顯示法。

主要是針對短暫的物理過程，通過想象，使短暫的物理過程變緩，從而使隱含于其中的因素得以展現(xiàn)、外露。如，兩塊完全相同的木塊，從同一高度由靜止同時(shí)下落，A木塊順利下落，B木塊在下落到一半距離時(shí)被一顆水平飛來的子彈擊中木塊的下半部（未穿過），問兩木塊下落的時(shí)間誰長？由于子彈與木塊碰撞在瞬間進(jìn)行，學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為：子彈射中木塊后，使木塊獲得了水平方向的速度，但對木塊豎直方向的運(yùn)動沒有影響，所以很多學(xué)生誤認(rèn)為時(shí)間相等。如果我們把鏡頭放慢，可以看到子彈射入B木塊下半部分后，B木塊做斜上拋運(yùn)動，在豎直方向：先上升；后下降。因此，B木塊下落的時(shí)間要長。

2.“模擬”顯示法。

對有些難以被人們所感知的物理過程，通過“模擬”顯示的方法，也可以建立形象的物理圖景。比如，在討論分子力的大小隨著分子間的距離變化時(shí)，我們就可以針對分子力的特點(diǎn)，建立起“彈簧模型”。“模擬”顯示法雖然有助于物理圖景的建立，對理解物理現(xiàn)象起著輔助作用，但它具有一定的局限性。因此，我們幫助學(xué)生利用這一模型理解所討論的物理問題之后，還及時(shí)指出模擬的局限性。

3.“進(jìn)退搜索”顯示法。

當(dāng)一個(gè)物理過程結(jié)束后，很可能隱藏著另一個(gè)過程，在建立物理圖景時(shí)，“鏡頭”不能就此停止“掃描”。“進(jìn)退搜索”就是要求我們運(yùn)用思維的方式，全面嚴(yán)謹(jǐn)?shù)胤治鰡栴}，這也是展現(xiàn)隱含過程的常用方法。比如，物體沿主光軸向凸透鏡運(yùn)動，“像長是物長的2倍”可能出現(xiàn)的就應(yīng)該是兩種物理圖景，因?yàn)橄窦瓤梢允菍?shí)像也可以是虛像。

三、準(zhǔn)確選取物理狀態(tài)是建立物理圖景的保證

我們知道，準(zhǔn)確選取物理狀態(tài)，是建立物理圖景，并能最終解決物理問題的關(guān)鍵。那么選取物理狀態(tài)應(yīng)該遵循哪些原則呢？

1.與研究對象相對應(yīng)。

我們所要確定的狀態(tài)是針對研究對象而言，只有先確定研究對象，才能選取此對象所處的狀態(tài)。比如，我們選取封閉在某容器中的氣體為研究對象，狀態(tài)參量（P、V、T）就應(yīng)對此氣體而言，而沒有必要去研究容器所處的狀態(tài)。但若由于容器及活塞的受力和運(yùn)動影響了氣體的壓強(qiáng)和體積時(shí)，可能就要選取容器或活塞為研究對象，討論其狀態(tài)，并找出它們的狀態(tài)參量與氣體狀態(tài)參量之間的關(guān)系。

2.與已知量和所求量相對應(yīng)。

在選取物理狀態(tài)時(shí)，必須考慮已知量、所求量的關(guān)系。這是選取狀態(tài)時(shí)最常用也最容易為學(xué)生所接受的一個(gè)原則，即不論建立何種物理圖景時(shí)，狀態(tài)應(yīng)該與過程相對應(yīng)。比如F_t=mv_t-mv_o，F(xiàn)_t表示外力對時(shí)間的積累效應(yīng)，描述的是t時(shí)間的整個(gè)過程，那么mv_o和mv_t應(yīng)該是對整個(gè)過程的t時(shí)間前后的兩個(gè)狀態(tài)。

綜上所述，物理圖景的建立，實(shí)際上是對研究對象、物理過程及物理狀態(tài)的綜合顯示。因此，只有全面、準(zhǔn)確地把握好物理現(xiàn)象的三個(gè)組成部分，認(rèn)真、細(xì)致地分析所討論物理問題所處的條件，簡化成相應(yīng)的物理模型，才能建立起正確的物理圖景。