初中物理公式教學(xué)探究

如何正確利用物理公式解決物理相關(guān)計算題是初中生在學(xué)習(xí)物理過程中的一大難題。本人在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在做題時亂套公式的現(xiàn)象時有發(fā)生，出現(xiàn)這種問題，是因為學(xué)生對公式的由來、意義、適用條件等不理解，死記硬背，運用的靈活性不強。可見，物理公式的教學(xué)是物理教學(xué)過程中非常關(guān)鍵的一環(huán)，物理公式的教學(xué)是否成功，關(guān)系到學(xué)生能否正確認(rèn)識、掌握并應(yīng)用物理規(guī)律，關(guān)系到學(xué)生是否能準(zhǔn)確、快速地解決物理問題。因此，在物理教學(xué)過程中應(yīng)予以重視。在此，本人結(jié)合教學(xué)實踐，談?wù)劤踔形锢砉浇虒W(xué)應(yīng)注意的幾個問題。

一、讓學(xué)生弄清公式的由來

初中階段，特別是現(xiàn)在的物理新課標(biāo)教材中，絕大部分公式的由來都是在學(xué)生實驗探究下得出的。比如歐姆定律公式I=U/R，它是通過學(xué)生進(jìn)行兩個實驗探究：一個是在電阻R不變時，探究通過電阻R的電流與電阻R兩端電壓的關(guān)系得出：R一定，通過電阻R的電流與電阻R兩端電壓成正比。另一個是在電阻Rx兩端電壓不變時，探究通過電阻Rx的電流與Rx的關(guān)系得出：Rx兩端電壓一定，通過Rx電流與Rx成反比。兩個實驗探究歸結(jié)得出歐姆定律I=U/R。還有焦耳定律Q=I2Rt、浮力F浮=G排=ρ液gV排、串聯(lián)電路電壓關(guān)系：U=U1+U2+……+Un并聯(lián)電路電流關(guān)系:I=I1+I2+……+In，等等，都是由實驗探究得出的。對這些公式由來的教學(xué)，我們要注意兩點：一是學(xué)生的實驗探究。我們要進(jìn)行科學(xué)引領(lǐng)，讓學(xué)生自主探究，并由他們收集到的信息、數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、討論、歸納、整理出結(jié)論，并用文字公式描述整理出的結(jié)論，再用相應(yīng)的物理量符號表達(dá)關(guān)系式，得出相應(yīng)的物理公式。二是演示實驗。比如焦耳定律Q=I2Rt的由來，演示時要讓學(xué)生觀察清楚哪個量是變化的？哪個量是不變的？把相關(guān)數(shù)據(jù)、信息羅列，讓學(xué)生觀察、分析、討論，找出相應(yīng)的數(shù)量關(guān)系，歸納出對應(yīng)的物理公式。這樣不但便于學(xué)生記憶，更能讓學(xué)生容易理解這個公式是怎么得來的。

第二類公式是經(jīng)過推導(dǎo)得出的。初中物理課本中，除了有較多的經(jīng)過實驗探究得出的基本公式外，還有一定數(shù)量的公式是從基本公式通過推導(dǎo)得到的公式。對這類公式的教學(xué)，首先要展示清晰的推導(dǎo)過程，接著要點明推導(dǎo)的根據(jù)和理由，最后闡明所得推導(dǎo)公式的物理意義。比如串聯(lián)電路的總電阻與各分電阻之間的關(guān)系式：R總=R1+R2+…+Rn是由串聯(lián)電路總電壓與各用電器兩端電壓關(guān)系：U總=U1+U2+…+Un串聯(lián)電路電流特點：I總=I1=I2=I3=…＝In及歐姆定律變形公式U=IR中推導(dǎo)得出。在教學(xué)過程中要讓學(xué)生知道：要以此為依據(jù)進(jìn)行公式推導(dǎo)，是因為我們研究的是串聯(lián)電路的電阻，而每一個電阻的大小都影響著電路中電流和電路兩端的電壓，也就是說，研究的問題涉及電流、電阻、電壓三者的關(guān)系，點明這一點，學(xué)生就容易想到和記憶推導(dǎo)這個公式的依據(jù)。

第三類公式是通過測量其他物理量，經(jīng)過理論的分析和證明，間接得到的物理公式。比如電功率P和電流I、電壓U之間的關(guān)系式：P=UI。對這類公式的教學(xué)，不能做過多的解釋，因為初中生現(xiàn)有的知識容量較少，以免造成思維混亂，只能要求他們知道電功率P與電流I、電壓U有關(guān)，記得有這么一個公式，在計算中會應(yīng)用就行。

第四類公式是由定義得出的。對這類公式的教學(xué)應(yīng)這樣進(jìn)行：引導(dǎo)學(xué)生理解定義的每一句話，每一層意思的含義，接著先用文字公式描述定義，再把各物理量轉(zhuǎn)換成字母后，把文字公式轉(zhuǎn)變成字母公式，得出相應(yīng)的物理公式。比如由密度定義引出的計算密度公式ρ=m/V，密度定義是單位體積所含物質(zhì)的質(zhì)量，教學(xué)時我們首先要引導(dǎo)學(xué)生理解：“單位體積”是什么意思？“單位體積所含物質(zhì)的質(zhì)量”又怎么求？是用質(zhì)量除以體積還是用體積除以質(zhì)量？用文字公式描述如何？如果把各物理量都用相應(yīng)的字母表示呢？字母公式又應(yīng)怎么書寫？等等，讓學(xué)生知道怎樣由定義得出相應(yīng)的物理公式，這對他們應(yīng)用公式解題有很好的幫助。

二、理解公式的物理意義

物理公式是具有物理意義的數(shù)學(xué)表達(dá)式，用它們來定義物理概念，反映物理規(guī)律，確定物理量的度量方法等，要教會學(xué)生理解物理公式的意義：一方面是讓學(xué)生從公式上理解其物理意義，如勻速直線運動的公式：v=s/t，它的物理意義是：勻速直線運動的速度不隨物體運動的時間和通過的路程改變而改變，速度v不是路程s和時間t的函數(shù)，它在整個運動過程中大小和方向是不變的。又如I=U/R，它的物理意義是：電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，與加在它兩端的電壓和通過它的電流無關(guān)，它只是電壓與電流的一個比值，這個比值不會隨加在它兩端的電壓和通過的電流改變而改變。理解公式的物理意義，才會對它進(jìn)行準(zhǔn)確判斷和應(yīng)用。總之，物理公式的教學(xué)，不但要著力于揭示公式的物理意義，還要努力培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理公式的方法。只有這樣，才會調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，反之，如果像數(shù)學(xué)課那樣，僅把它當(dāng)作一個計算公式，那么，不但物理教學(xué)的任務(wù)沒有完成，還會挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。另一方面是讓學(xué)生在解決實際問題的過程中，領(lǐng)會物理公式的意義。如阿基米德定律公式的教學(xué)，在實驗總結(jié)出阿基米德定律后，教材沒有緊接著提出這個定律的公式，而是在運用阿基米德定律分析一道例題時，結(jié)合密度公式提出：F浮=G排=ρ液gV排。初中教材中有不少公式都是用這種方式提出來的。教材這樣安排，與在敘述定律內(nèi)容后立即用公式來表示相比較，可以使學(xué)生在解決實際問題的過程中，領(lǐng)會公式的物理意義、應(yīng)用及其重要性，而不是貶低公式的重要意義。為了深入掌握公式，為了使學(xué)到的知識更完整，為了跟貌似公式區(qū)別開來，在公式教學(xué)過程的適當(dāng)時候，還應(yīng)該跟已學(xué)的某些公式進(jìn)行聯(lián)系，或者加以類比、對比。上述阿基米德定律公式教學(xué)，就可以聯(lián)系浮力的產(chǎn)生原因，即物體在液體中受到的浮力就是液體對物體向上和向下的壓力差。以浸沒在液體內(nèi)的正方體為例，有F浮=F向上－F向下=(p向上－p向下)S=(ρ液gh下-ρ液gh上)S=ρ液g(h下-h上)S=ρ液gV排液，可以從中看出它們的一致性，使有關(guān)公式融會貫通。再把公式F浮=ρ液gV排液跟G物=ρ物gV物和p=ρgh加以對比，則能澄清混淆，兼收溫故知新之效。

三、知道公式中各物理量具有同一性

在所有的物理公式中，一般情況下各量都具有同一性，當(dāng)然也有一些物理量是互用的，如串聯(lián)電路電流處處相等，即不管研究那一段導(dǎo)體或電源以外的整個電路，電流都是一樣的，其他各量必須是對應(yīng)同一時刻的同一物體，即所謂的同一性。對這個問題，如何讓學(xué)生理解呢？在教學(xué)中，我們可讓學(xué)生回到前面所做的實驗探究中，了解所研究的是哪一個物體？這些物理量是指哪一個物體的？比如歐姆定律I=U/R，首先把實驗探究圖形畫出，讓學(xué)生觀察電壓表是接在定值電阻的兩端還是滑動變阻器的兩端？電流表在電路中怎么接入？通過觀察分析，電壓是定值電阻兩端的，電流也是通過定值電阻的，從此可說明三個量是對應(yīng)同一段導(dǎo)體，并從此拓展到電源以外的全電路，即I、U、R是指整段電路的。另外，再讓學(xué)生回憶I、U的測量過程，是先測量U？過一段時間再測量I？還是同時進(jìn)行？通過這一點讓學(xué)生明白公式中的各量不但要明確研究對象，還要注意同一時刻。

四、弄清公式中的成立條件和適用范圍

物理公式都是在一定條件下成立，只適用于一定的范圍的。讓學(xué)生注意這個問題，對于學(xué)好公式，運用公式解決實際問題至關(guān)重要，也是物理教學(xué)中對學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義教育的內(nèi)容。

液體壓強公式p=ρgh，只適用于由液體重量產(chǎn)生的壓強，而且液體的密度是均勻的。通常液體內(nèi)某一深度處的壓強，除了由液重產(chǎn)生的壓強以外，還有由液體傳遞來的外加壓強，所以實際的壓強并不是由上式計算所得的數(shù)值。焦耳定律公式Q=I2Rt表明，當(dāng)I、t不變時，Q跟R成正比。如果條件改變?yōu)閁、t不變，則由Q=U2t/R，知Q跟R成反比。條件變了，物理量之間的關(guān)系也發(fā)生了改變。當(dāng)然，兩個公式的適用范圍也不相同。后式只適用于電能全部轉(zhuǎn)化為熱能的純電阻電路，前式無論對于含有電動機(jī)的電路或?qū)щ娙芤憾歼m用。

熱學(xué)中有一個公式Q吸=Q放，反映了熱傳遞中能量守恒。公式成立的條件是系統(tǒng)不跟外界發(fā)生熱傳遞，系統(tǒng)跟外界之間也不相互做功（理想的情況）。公式適用于整個熱傳遞過程中的任何時間間隔，而不僅僅在熱傳遞終止時才成立。

五、重視公式變形

公式變形是數(shù)學(xué)工具在物理教學(xué)中的運用，有些學(xué)生由于數(shù)學(xué)功底差，對公式的變形不熟悉，導(dǎo)致無法解題。因此，在公式變形的教學(xué)中，既要注意運用學(xué)過的數(shù)學(xué)知識，又要立足于物理知識去進(jìn)行引導(dǎo)，讓他們學(xué)會據(jù)題中所求，能利用相關(guān)的物理公式變形出所要求的物理量公式，從而能順利解題。比如已知兩電阻阻值且并聯(lián)接在電壓、電流不給出的電路中，求總電阻。為避免學(xué)生直接采用數(shù)學(xué)的方法解題，教學(xué)中可引導(dǎo)學(xué)生從公式1/R=1/R1＋1/R2出發(fā)，利用數(shù)學(xué)方法通分，對公式進(jìn)行變形得出R=R1R2/（R1+R2），把數(shù)據(jù)代入即可求出所要求的物理量。這樣，既能利用數(shù)學(xué)知識，又能體現(xiàn)物理的解題過程。

六、注意單位的統(tǒng)一性

單位是物理量的重要屬性，對于一個數(shù)值，如果不冠于單位，那么這個數(shù)值也就失去了它的意義。在物理中應(yīng)用物理公式解題時，公式中的各物理量單位配對是有嚴(yán)格要求的，比如在勻速直線運動的速度公式：v=s/t中，s—米，t—秒，則v—米/秒；若s—千米，t—小時，則v—千米/小時。又如在公式P=W/t中，若W—焦耳（J），t—秒(s)，則P—瓦特（W）；若W—千瓦#8226;時（kW#8226;h），t—小時（h），則P—千瓦（kW）等等，如果配對不符，不但造成計算出的結(jié)果數(shù)值嚴(yán)重有誤，結(jié)果的單位如何取舍也無計可施，出現(xiàn)胡編亂造。為避免這一現(xiàn)象出現(xiàn)，在物理公式的教學(xué)中，強調(diào)物理公式各量單位要注意統(tǒng)一，成為物理公式教學(xué)不可缺少的一個環(huán)節(jié)。對這一方面的教學(xué)：一是要讓學(xué)生熟記單位的換算，如1度=1千瓦#8226;時=3.6×106J，1kV=103V等等，以便為進(jìn)行單位統(tǒng)一換算打好基礎(chǔ)；二是熟記單位的配對，由學(xué)生通過觀察歸結(jié)，單位配對一般都是常用對常用，國際對國際；三是通過精典題型訓(xùn)練，強化學(xué)生的記憶，使學(xué)生能熟練運用，從而提高解題運算的正確率。

綜上所述，初中物理公式的教學(xué)不能斷兩端取中間，忽視公式建立的條件和背景，取其表而略其質(zhì)，忽視公式的相互聯(lián)系，把公式孤立起來，而應(yīng)端正教學(xué)思想，加強物理實驗，把加強物理概念的教學(xué)與發(fā)展學(xué)生智力有機(jī)結(jié)合起來，在實踐中探究出行之有效的方法，讓學(xué)生能理解，能正確利用，才是我們進(jìn)行物理公式教學(xué)的最終目的。

(責(zé)任編輯黃春香）