如何應用物理規律進行教學

黃旭輝 杜朝艾

（1.衡陽縣第四中學，湖南 衡陽 421227；2.衡陽縣第五中學，湖南 衡陽 421236）

如何應用物理規律進行教學

黃旭輝1杜朝艾2

（1.衡陽縣第四中學，湖南 衡陽 421227；2.衡陽縣第五中學，湖南 衡陽 421236）

物理規律教學是物理教學是培養學生能力的有效途徑。搞好物理規律教學，能使學生全面、靈活、牢固地掌握知識，能提高學生運用物理知識分析解決問題的能力和創新學習的能力。根據物理規律教學特點，在中學物理教學中進行了大量地實踐并取得了良好的效果。

物理規律；中學生；教學策略

0 引 言

物理規律是物理基礎知識的核心。搞好物理規律教學，不僅能使學生很好地掌握物理知識，而且還能有效地提高學生運用物理知識解決實際問題的能力和創新學習的能力。結合自己的教學實踐，總結出物理規律教學的幾點策略，以饗讀者，求教同仁。

1 闡明物理規律的形成過程

物理規律一般反映物理量之間的內在聯系，闡述物理規律形成的演示實驗和學生分組實驗一般都帶有探索性，能啟發學生積極思考，幫助學生總結出有關的物理規律[1]。實驗時，教師要著重講清實驗之所以這樣做的思路；要在特定的實驗條件下，從錯綜復雜的客觀現象中，排除次要因素，抓住重點，把主要的現象突顯出來，使全體學生有較深的感性認識；要引導學生進行“去粗取精，去偽存真，由此及彼，由表及里”的思考，對實驗數據進行科學處理，以揭示物理現象的規律，完成認識上的第一次飛躍。

在講授物理規律形成的教學階段，教師一定要克服學生中存在的“重數學推導、輕實驗研究”的錯誤傾向。對于由演繹推理導出的重要物理規律，要盡可能創造條件，設計簡單易行的驗證性演示實驗，進行檢驗，或者安排一定量的學生實驗，讓學生親自動手證實物理規律的正確性。無論是演示實驗，還是學生實驗，對于講授物理規律的形成能發揮很大的作用[1]。對從現象到規律之間的思維跨度比較大的實驗，教師應對學生的思維作必要的啟發，運用控制變量法，引導學生分析、歸納、總結出有關物理規律。例如，在“焦耳定律”的教學中，可采用如下的方法[2]：

①根據日常生活和生產實際經驗，分析出電熱Q與電流強度I、電阻R和通電時間t有關[3]；

②研究方法：控制變量法。當電流I、時間t相同時，研究電熱Q與電阻R的關系。當電阻R、時間t相同時，研究電熱Q與通電時間t的關系；

③通過演示實驗找出Q與I、R和t的關系。這個演示實驗的關鍵是如何提高實驗的可見度。我們采用先進的教學設備——實物投影儀將溫度計液柱的升降情況直接投影到大屏幕上，讓全體學生都能看到溫度計液柱的變化。由實驗得出結論：當I與t一定時，R越大，Q越大；當R與t一定時，I越大，Q越大；當I與R一定時，t越大，Q越大。

④根據演示實驗結論，分析得出焦耳定律。這種方法要充分發揮演示實驗的作用，增強演示實驗的效果。

在向學生講授物理規律形成的教學階段，除加強實驗外，還必須十分重視觀察的作用。針對每一個實驗，教師要制定出符合學生認識過程特點的觀察程序，基本思路是：由少到多、由片面到全面、由表及里仔細地觀察實驗現象各方面的特征，特別是那些與物理規律密切聯系的主要特征，與此同時，還要有意識地針對學生觀察中的缺陷和弱點，設計一系列富有啟發性的問題，讓學生帶著問題邊觀察、邊思考，并且創造各種條件促使學生自己發現問題、提出問題，從而深化觀察效果。

在進行物理規律形成的教學中，必須注意建立物理規律的階段性。由淺入深，多次反復，不能一味求全、求深、操之過急，欲速則不達。在學生建立物理規律的階段，還必須注重啟發學生積極思維，引導學生完成從感性認識到理性認識的飛躍。學生掌握物理規律的過程就是研究探索客觀規律的過程，教師要引導學生進行科學的思維，即運用比較、分析、綜合、判斷、推理、想象等方法來抓住事物的本質特征，以及事物間的聯系和制約關系，揚棄非本質的東西，使學生在這個過程中學會運用理想模型、理想實驗等科學抽象方法，完成認識上的飛躍。

2 明確物理規律的物理意義

在規律教學過程中，要引導學生深刻理解規律的物理意義，防止死記硬套[4]。

從理論上解釋實驗規律，做到從理論和實驗兩個方面來充分認識物理規律。如玻意爾定律是實驗定律，也可以從分子動理論來解釋它，做到理論與實驗相統一。

要從物理意義上去理解物理規律的數學表達式。如ρ＝m/v，對同一物質而言，不能說密度跟質量成正比，跟體積成反比。因為同一物質的密度是不變的。

要引導學生總結物理規律間的相互聯系，以便更深入地理解物理規律。如動量守恒定律與牛頓第三定律的關系；動能定理、動量定理跟牛頓第二定律的關系等。

要充分認識物理規律中各個物理量的物理意義。如f=ma中的f指的是物體所受的合外力；在E=△φ/△t中，要區別φ、△φ、△φ/△t的物理意義；又如在a= △v/△t中，要區別v、△v、△v/△t的物理意義。加速度反映了物體速度改變的快慢，而速度則反映了物體位置改變的快慢，弄清了它們的物理意義，就可以避免“速度為零，加速度也為零；速度越大，加速度越大或速度越小，加速度越小”等錯誤的認識。

教學物理規律時，要抓住其中的關鍵詞，如胡克定律是在彈性限度內，彈簧的“彈力”與其“伸長”成“正比”；楞次定律中，感應電流的方向總是“阻礙”引起感應電流的磁通量“變化”，這里的“阻礙”并非“阻止”，也非“產生相反方向的磁場”，這里的“變化”是指磁通量變大或變小、變方向等[1]。

選擇的具體問題一定要突出物理規律的基本特征，有鮮明的針對性。為了使學生理解理想變壓器的電壓、電流、功率規律，可舉例以加深對理想變壓器的規律的認識。例如，理想變壓器原線圈兩端的電壓不變，當副線圈電路中的電阻減小時，以下說法正確的是（ ）。

A輸出電壓、電流不變；

B輸出電流增大，輸入電流也隨之增大；

C 輸出電流增大，輸入電流減小；

D 輸出功率和輸入功率都增大。

[解析] 因原線圈電壓不變，則副線圈兩端電壓也不變，而用戶電器總電阻減小時，消耗功率增大，電流增大，則輸入電流也增大，輸入功率增大。所以應選B、D。

選擇的具體問題還應有一定的靈活性，要從規律的各個主要側面去提出問題，不能只局限于某一側面上，培養學生的“變式”思維能力。例如，為了使學生更好地理解牛頓第一定律，可組織學生討論這樣一個問題：“在勻速直線行駛的船上，站在船頭和船尾的兩人同時用同樣的手槍相互射擊，問誰先被擊中？”學生雖然對牛頓第一定律有所理解，但面對這樣的問題，卻往往認為站在船尾的人先被擊中。產生這種錯誤的原因，是由于沒有深入地認識到慣性是物體的固有的屬性，慣性與物體是否受力以及物體的運動狀態都沒有關系。教師引導學生解答這類問題就能使學生更進一步理解牛頓第一定律的物理意義。

用語言文字表達物理規律，要在科學性和邏輯性方面力求準確而嚴密。例如，在教學牛頓第三定律中，由實驗得出規律后，要分析規律語句中所表達的內容，讓學生著重理解四點：第一，作用力與反作用力作用在兩個物體上，它們的作用效果永遠不會抵消；第二，有作用力，就有反作用力，它們總是成對出現，同時產生、同時變化、同時消失；第三，作用力與反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一條直線上；第四，作用力與反作用力必定是同一性質的力。這樣，有助于學生理解相互作用間物體的力的大小關系，有助于正確區分作用力、反作用力和平衡力。

3 強調物理規律的適用范圍

物理規律只能在一定的范圍內適用，這一點往往被學生忽視，遇到具體問題，他們常常將物理規律亂套亂用，得出錯誤的結論[5]。因此，在物理規律的教學中，務必在引入、形成、深化、運用規律等不同教學階段，反復向學生強調物理規律的適用范圍。例如，對牛頓運動定律的教學，在學生認識了定律的正確性之后，應當進一步向學生說明：牛頓運動定律和一切物理規律一樣，有著它的適用范圍，以牛頓運動定律為基礎的經典力學只適用于解決物體的低速運動問題，不能用來處理高速運動問題；只適用于宏觀物體的運動，不適用于微觀物體的運動。又如，玻意耳—馬略特定律是在實驗的基礎上建立起來的，無論是演示實驗，還是學生分組實驗，均可得到P1V1= P2V2的規律，這樣就容易使學生形成一種誤解，認為玻意耳—馬略特定律在各種情況下均可以適用。其實，玻意耳—馬略特定律實驗用到的裝置和實驗過程本身就包含了這條規律的適用范圍，即：當氣體的壓強不太大（與大氣壓比較）、溫度不太低（與室溫比較）時，可以看作理想氣體，氣體的質量保持不變。再如，教學庫侖定律之后，學生對于庫侖定律公式F= kq1q2/R2只能適用于點電荷之間的作用已有所明確，但不一定完全認識了。在這種情況下，教師可從反面提出這樣一個問題：“在庫侖定律公式F= kq1q2/R2中，當R→0,則 F→∞。這種看法對嗎？”似是而非的問題將引起學生激烈的爭論，最后都認識到：當R→0時，兩個電荷q1和q2本身的線度和R相比已是足夠大了，這時不能再將q1和q2看成點電荷，而應當看成帶電物體，這時庫侖定律不再適用。

4 滲透研究物理規律的科學方法

物理學研究的科學方法是物理學家在創立和發展物理學的過程中，付出了艱巨的勞動代價探索出來的。伽利略第一個將科學實驗、邏輯思維和數學演繹三者緊密結合在一起，從而創立了物理科學的基本方法，為物理學的發展開辟了一條寬廣的道路。牛頓沿著這一條途徑，對實驗觀察的結果進行科學的思維加工，并運用新的數學工具（微積分、微分方程），建立了經典力學。在此基礎上，熱力學、統計物理和電動力學都得到迅速發展，到19世紀后期形成了傳統的經典物理方法。 這些方法對推動物理學的發展，仍然具有普遍的科學意義。

發展和建立物理規律必須用到一系列的物理學的科學方法。如觀察實驗、理想化方法（包括理想化模型、理想實驗等）、科學思維方法（包括比較和分類、歸納和演繹、分析和綜合、假說等）和數學方法等等。在教學物理規律的過程中，教師應當使學生領略這些科學方法的實際意義，系統地了解科學方法的特點，具體地認識科學方法在發展和建立物理規律上所起的作用，以及怎樣運用科學方法更好地學好和發現物理規律。

前蘇聯教育家蘇霍姆林斯基說過：“人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望感到自己是一個發現者、研究者、探索者。”學生學會了物理方法，學到的物理知識才會更加完善。有些同學體會更深：誰掌握了物理學的研究方法，誰就能探索出物理學層出不窮的奧秘。

5 深化物理規律的科學認識

學生明確了規律的物理意義，往往還不能熟練地運用。這是因為從聽懂到運用還有一個加深理解和鞏固的過程。教學“平拋運動”之后，學生對其運動規律有一定了解，可舉一實例，以深化和擴展學生對規律的認識。例如，一艘敵艦正以V1=12m/s的速度逃跑，執行追擊任務的飛機，在距水平面高度h=320m的水平線上以速度V2=105m/s同向飛行，為擊中敵艦，就“提前”投彈。如空氣阻力可以不計，重力加速度g取10m/s2，飛機投彈時，沿水平方向它與敵艦之間的距離應多大？如投彈后飛機仍以原速度飛行，在炸彈擊中敵艦時，飛機與敵艦的位置有何關系？

[解析] 投下的炸彈在豎直方向上做自由落體運動，水平方向上以飛機的速度V2=105m/s做勻速運動，炸彈在空中飛行的時間為：

在8s時間內，炸彈沿水平方向飛行距離S2=V2t，敵艦在同一方向上運動的距離為S1= V1t，要擊中敵艦，有：S= V2t—V1t=744m

在8s時間內，炸彈與飛機沿水平方向運動情況相同，都以V2=105m/s做勻速運動，所以在炸彈擊中敵艦時，飛機恰好從敵艦正上方飛過。

在鞏固和深化物理規律提出的習題中，最好設置“知識陷阱”，讓學生“碰壁知路”，了解自己存在的知識缺陷，加深對規律的理解。

總的說來，物理規律教學是物理教學中極其重要的環節，是構成物理教學成功的要素之一。物理教師完全有理由而且很有必要在物理教育教學過程中，進一步把握物理學科之特點加強物理規律教學。教學是一門創造性藝術，只有在教學中不斷創新，才能提高物理規律的教學水平。物理如同“一尊象牙美女”，我們就是古希臘神話中的“皮克馬利翁”。讓我們用自己全部的心血與關愛來激發學生學習物理的濃厚興趣和熱情。讓物理走近大眾，讓世界擁抱物理！

[1]劉安賢.中學物理規律教學研究[D].武漢:華中師范大學, 2000.

[2]楊聲章.談物理規律的教學體會[J].中國科教創新導刊, 2012,(1):14-15.

[3]陸奮立,徐輝,詹金鋒.重視物理規律教學 提高學生解決問題的能力[J].中國民族教育,2013,(7-8):55-57.

[4]杜香翠.淺談物理教學中的規律教學[J].中等職業教育(理論),2009,(6):16-18.

[5]王燕麗.如何講解物理規律[J].山西科技,2006,(5):114- 115.

Strategies of Physics Laws Teaching

HUANG Xu-hui1, DU Zhao-ai2

(1. The Fourth Middle School of Hengyang County, Hengyang Hunan, 421227 China; 2. The Fifth Middle School of Hengyang County，Hengyang Hunan, 421236 China )

Physics laws teaching is an important task in physics teaching. It is an efficient way to train students’ ability.

Teaching physics laws well enables students to grasp knowledge wholly, cleverly and long. It can also improve students’ ability to solve problems and so students can learn actively and creatively. According to the characters of physics laws teaching, I practise the following strategies often in my physics teaching。

Physics laws; High school students; Teaching Strategies

G633.7

A

1673-2219（2014）05-0046-03

2013－12－12

黃旭輝（1977－），男，湖南衡陽人，中學物理一級教師，研究方向為中學物理教育與教學。

(責任編校：劉志壯)