淺議物理教學(xué)中抽象知識(shí)形象化

高中物理是初中物理的延伸、拓展，它反映物理現(xiàn)象的本質(zhì)，只憑記憶，套公式是不能學(xué)好物理的。學(xué)物理重要的是理解，只有理解了，才能掌握規(guī)律，才能懂得推理、判斷，才能應(yīng)用。事實(shí)上，物理學(xué)研究物質(zhì)最基本、最普遍的規(guī)律，對(duì)象遍及整個(gè)自然界，因此具有高度的概括性和抽象性。抽象性組成了物理學(xué)的重要思維特征。就學(xué)生的心理發(fā)展、人類的思維活動(dòng)來看，對(duì)事物的認(rèn)識(shí)不可能一接觸就達(dá)到抽象思維的程度。人類的思維活動(dòng)可表達(dá)為：原始信息→推理過程→結(jié)論。從原始信息出發(fā)，調(diào)動(dòng)儲(chǔ)存在頭腦里的形象知識(shí)(表象、意象、經(jīng)驗(yàn)等)經(jīng)過分析、對(duì)比、歸納、想象等思維操作，獲得豐富的感性知識(shí)，然后對(duì)原始的感性材料進(jìn)行加工、概括形成反映事物本質(zhì)特征的理性形象，最后舍去形象材料上升到抽象知識(shí)。所以要進(jìn)行抽象思維，必須先經(jīng)過形象思維。高中物理學(xué)習(xí)經(jīng)過這樣的一個(gè)過程:由課本給出概念、定律等理論性知識(shí)（抽象知識(shí)），然后要求學(xué)生去理解（形象思維），弄懂了就上升到抽象知識(shí)。學(xué)物理時(shí)，把抽象知識(shí)形象化很重要，形象化了的知識(shí)容易感受，容易理解，容易掌握。下面是幾種把抽象知識(shí)形象化的做法，供參考。

一、 用語言把“抽象”變“形象”

教學(xué)是一門語言藝術(shù)。教學(xué)語言應(yīng)體現(xiàn)出教師淵博的知識(shí)，機(jī)智和幽默風(fēng)趣的形象。教師授課時(shí)應(yīng)用準(zhǔn)確的詞語，恰當(dāng)?shù)姆椒ǎS富的情感，激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情趣。有些物理規(guī)律、物理知識(shí)，特別是物理概念，很難用模型說明，就必須用通熟易懂的語言講解。如用比喻、擬人、對(duì)比等各種方法描述，只要學(xué)生能夠理解即可。如在學(xué)習(xí)加速度知識(shí)時(shí)，學(xué)生對(duì)“加速度是描述物體速度變化快慢，不是速度快慢”這句話很難理解，總認(rèn)為速度大，加速度就大；速度變大，加速度也變大 。認(rèn)為“加速度變小，速度可以變大”是不可思議的。這就要求教師講解時(shí)誘導(dǎo)學(xué)生對(duì)“變化”“變化大小”“變化快慢”進(jìn)行重點(diǎn)區(qū)分。指出加速度與速度變化快慢成正比，不是與速度、速度的變化大小成正比。把“速度、速度的變化、速度的變化快慢”三個(gè)物理量同時(shí)板書出來，區(qū)分它們的相同點(diǎn)、不同點(diǎn)。也可舉例子：學(xué)生張三前年一年長高2厘米，去年一年長高4厘米，哪一年長得快？回答“去年”。則張三長高速度去年比前年快，加速度就比前年大。物理中很多知識(shí)可以通過通熟易懂的語言把抽象知識(shí)轉(zhuǎn)化為具體形象的事物來說明。象質(zhì)點(diǎn)、位移、牛頓定律都可以通過形象的語言講解，使學(xué)生理解。

二、多做實(shí)驗(yàn)，多舉例子，變“抽象”為“形象”

1.用模型把“抽象”變“形象”

有的物理現(xiàn)象既不能打開，也不能從外部直接觀察內(nèi)部進(jìn)行研究，但可以建立某些模型來替代現(xiàn)實(shí)中難以看到的事物或過程。如海市蜃樓是一種罕見的自然現(xiàn)象，教學(xué)中可以這樣模擬，在三面透明的玻璃箱中放入若干白糖而不加攪拌，加少量水，使糖水的折射率可隨深度變化，而最大折射率出現(xiàn)在含糖較多的容器底部，以此來模擬大氣折射率隨高度而變化的現(xiàn)象。當(dāng)用氦氖激光束從側(cè)面射入此溶液時(shí)，可看到光束彎曲的現(xiàn)象，然后再配給小景物，光源、光屏等使之起到突破時(shí)空限制，重現(xiàn)海市蜃樓自然奇觀的作用。又如在學(xué)習(xí)“豎直面內(nèi)不受支持力作用的物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，過最高點(diǎn)的速度至少為v=gR”時(shí)，學(xué)生很難理解。這時(shí)，教師可用“水流星”實(shí)驗(yàn)來說明，取一個(gè)原來裝“珍珠奶茶”的空杯，在杯口兩側(cè)對(duì)稱地開兩個(gè)小孔，孔上扎一截包裝帶。杯子里裝半杯水，用手拿著包裝帶的中點(diǎn)甩動(dòng)，使它在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。發(fā)覺速度足夠大時(shí)，杯子能上到最高點(diǎn)，且杯子里的水不流出；速度不夠大時(shí)，杯子上不到最高點(diǎn)，且杯子里的水流出來。在最高點(diǎn)，雖然杯口朝下，但水不灑出。為什么呢？ 水的重力用來干什么啦？原來，若v=gR，（mg=F＝mv2r)，則重力用來提供向心力；若v＞gR，重力與拉力的合力提供向心力，所以水不掉下；若v＜gR，重力一部分提供向心力，另一部分作用在水上，所以水就做向心運(yùn)動(dòng)，上不到最高點(diǎn)。由此可知過最高點(diǎn)處的速度至少應(yīng)為v=gR，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)很好地說明了：物體在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，過最高點(diǎn)的速度條件。

2.用動(dòng)作把“抽象”變“形象”

有時(shí)物理現(xiàn)象，單單看文字感覺不到它，親手做一做就深刻感受到。如學(xué)習(xí)“力”時(shí)，力的定義是物體對(duì)物體的作用。“作用”究竟是怎樣的？學(xué)生很難理解。但若讓同桌相互拉一下手就能感覺力的作用。學(xué)習(xí)摩擦力時(shí)，可提出：物體運(yùn)動(dòng)真有摩擦力嗎？滑動(dòng)摩擦力真的隨壓力增大而增大嗎？讓學(xué)生自己伸出手，手掌向下，在桌面上拖動(dòng)，即可感受到摩擦力，且增大壓力，難拖動(dòng)，說明摩擦力增大。親手“動(dòng)一動(dòng)”比講幾遍效果都好。又如，機(jī)械波形成與傳播的知識(shí)，對(duì)學(xué)生來說也是很抽象的。可以這樣模擬。一組同學(xué)手拉手排成一行，從左邊第一位同學(xué)開始周期性的下蹲和起立，第二位、第三位同學(xué)，依次做這個(gè)動(dòng)作即形成凹凸相間的波向右傳播。同學(xué)們的運(yùn)動(dòng)，模擬了波在傳播過程中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，并不隨波遷移，只是運(yùn)動(dòng)形式向外傳。運(yùn)動(dòng)是有周期性的，同時(shí)也整體體現(xiàn)了波凹凸起伏的特點(diǎn)。

三、數(shù)形結(jié)合，把“抽象”變“形象”

采用數(shù)形結(jié)合，對(duì)所研究的物理過程，運(yùn)用數(shù)學(xué)的“形”體現(xiàn)物理的“質(zhì)”，這實(shí)際上是一個(gè)再造想象的過程。從圖像上，可獲取新的信息，使問題得到更快、更好的解決，從而把“抽象”變“形象”。

圖1【例】 如圖1所示，物體在高度相同、路徑不同的光滑斜面上由靜止下滑，物體通過兩條路徑的長度相等，通過C點(diǎn)時(shí)能量無損失，試分析哪一路先到達(dá)最低點(diǎn)？

解析：物體由A→B作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，到B點(diǎn)時(shí)速度大小為vt，物體由A→C作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度比AB段運(yùn)動(dòng)的加速度大。物體由C→D作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其初速度大小等于AC段運(yùn)動(dòng)的末速度的大小，加速度比AB段運(yùn)動(dòng)的加速度小，到D點(diǎn)時(shí)的速度大小也為vt。

根據(jù)上述運(yùn)動(dòng)過程，可采用數(shù)形結(jié)合法，畫出物體運(yùn)動(dòng)的v―t圖像（如圖2所示），便可獲得新的信息，根據(jù)通過的路徑長度相等，知道兩條圖線與橫軸所圍的面積相等，所以沿A→C→D路徑滑下用的時(shí)間較短，顯然沿A→C→D運(yùn)動(dòng)，物體先到達(dá)最低點(diǎn)。

以上例子使我們感到，運(yùn)用數(shù)形結(jié)合法，作出各種示意圖，把抽象知識(shí)形象化，對(duì)物理過程進(jìn)行再想象，從再想象中獲得新的信息，便能快速、簡捷地解決問題。

圖2上面簡述了如何把抽象知識(shí)形象化的幾種方法，由此說明物理教學(xué)中，把抽象知識(shí)形象化是一種很好的教學(xué)方法，這種方法有利于學(xué)生理解抽象的知識(shí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的形象思維能力。

參考文獻(xiàn)

［1］姚文忠.物理教學(xué)及其心理學(xué)研究［M］.杭州：杭州大學(xué)出版社，1991.

［2］物理教師［J］.中國教育學(xué)會(huì)物理教學(xué)研究會(huì)會(huì)刊.1997（5 ）.

(責(zé)任編輯 易志毅）