淺談高中物理概念教學

卜云龍

概念是客觀事物的共同屬性和本質特征在人們頭腦中的反映，是客觀事物的抽象，是觀察、實驗和思維相結合的產物。物理概念的形成有利于人們認識客觀世界，在物理教學中，物理概念的掌握有利于學生思維活動的開展，因此概念教學具有重要的意義。這就要求教師在物理教學中引導學生通過分析、綜合、比較、抽象、概括等思維活動，排除各種次要因素的干擾，抓住事物的共同屬性和本質特征，理解并掌握有關概念。

一、物理概念的抽象概括

一是分析概括一類事物的物理共同屬性和本質特征。[2]如機械振動、平動、轉動、平面平行運動、圓周運動、落體運動、力、熱力學過程等物理概念，就是通過分析、綜合、比較、抽象、概括出一類事物的物理共同屬性和本質特征。以機械振動概念的建立為例，我們經常觀察到這樣的物理現象，彈簧的一端系著一個小球，另一端固定，放在水平的桌面上，拉長或者壓縮彈簧，然后放開，小球將在某個位置（即平衡位置）附近做往復運動；繩子的一端系著另一物體，另一端固定在天花板上，拉物體使繩子偏離豎直方向，然后放開，系統將繞豎直方向做往復運動；在粗而深的直筒中裝滿水，在水中放一支比重計，使其浮在水面上，沿豎直方向向下壓比重計，然后放開，比重計將沿豎直方向做上、下的往復運動；圓環槽內的小球在豎直平面內繞平衡位置做往復運動等等，這些運動有一個共同的、本質的特征，即物體在某一平衡位置附近做往復運動。具有這一特征的運動成為振動。

二是抽象出物質、運動的某一屬性，得到表征物質或運動的某種物質的物理量。[3]如密度、速度、比熱、電阻、電場強度、磁感應強度、質量、光強等物理概念的建立都運用了這一方法。比值定義法是這一抽象概括方法的重要組成部分。要特別注意的是，用比值定義的物理量只反映了物質或運動的某一屬性，與定義式中的其他物理量無關。如電場強度E和F與電量q無關；密度與質量m和體積V都無關。

三是用理想化的方法進行科學抽象。物理學中的一切思想模型（如質點、剛體、理想流體、理想氣體、絕對黑體、純電阻等）、一切理想過程（如簡諧運動、準靜態過程、理想卡諾循環、光的直線傳播、自由落體運動等）都是用理想化方法抽象出來的概念。

二、物理概念的推導

1.概念組合

物理學中的概念組成是一個有機的整體，各個概念之間存在密切的邏輯關系，一個物理概念，往往是一些物理概念的發展，又是另一些概念的基礎。因此，依據概念之間的這種關系，由一個或者幾個已知的物理概念可以組成另一個新的物理概念。例如，由質量和速度組合成動量的概念（ρ=mv），由力與時間組合成沖量的概念（I=Ft），由位置矢量和力組成力矩的概念（M=rF），由機械振動的概念發展成機械波的概念（機械振動在彈性媒介中的傳播）等，都是依據概念之間的聯系，將一個或者幾個已知的概念組合或發展成新的物理概念。

2.類比推導

運用類比推理的方法，可以借助已有的物理概念建立新的物理概念。例如：機械波、水波、聲波、光波、無線電波、地震波等各種波動，盡管它們處理不同的領域，甚至具有不同的物理實質，但是由于其間存在著相似性和可類比性，使得我們可以建立一些普適的物理概念，如波長、頻率、周期、波速等。

引力做功與路徑無關或其環路積分為零，說明引力是保守力，可以引入取決于系統相對位置的引力勢能。而彈性力、靜電力、分子力做功也與路徑無關，說明這些力是保守力，因此，可以類比于引力勢能，引入相應的彈性勢能、靜電勢能、分子勢能等。同樣，克勞休斯證明了熱力學系統在可逆過程中∮dσ/T=0（dσ是熱量，T是熱力學溫度），由此引入函數熵，使得熱力學第二定律得以定量表述。

比較庫侖定律與萬有引力定律的數學表達式，發現它們具有驚人的相似之處，它們都服從平方反比定律，庫侖定律中的q和萬有引力中的m相當，庫倫定律中的k與萬有引力定律中的G相當。但是它們也有各自的特殊性：萬有引力總是引力，而庫侖力既可以是引力，也可以是斥力；庫侖力存在于兩個帶電體之間，而萬有引力存在于任何兩個物體之間。[4]類比于靜電場，我們可以在引力場中引入“引力場強”“引力線”的概念，從而用“引力場強”研究引力場中的力的性質，用“引力線”形象地描述引力場。

三、結語

總之，由于新的物理概念的建立往往是智力上的巨大飛躍，是從現實到本質的巨大跨越，故需要各種思維形式的參與，需要利用各種思維方法，根據問題的要求，以來當時的知識背景，充分發揮想象力，達到對客觀事物的物理共同屬性和本質特征的認識。高中物理教師要不斷與時俱進，開拓創新，尋找出一條條適合學生學習的新道路。

參考文獻

[1]李池剛.高中物理教材中自感演示實驗的改進[J].教學管理，2011，（7）：156.

[2]蔡靜.高中物理電動勢概念教學設計及建議[J].教學與管理，2009，（3）：19-21.

[3]安素萍.高中物理課堂教學中應用研究性學習的研究與實踐[J].山西師大學報，2004，（1）：89.

[4]張國倫.怎樣搞好高中物理概念教學[J].才智，2009，（9）：176.

（責任編輯 黃春香）