淺議量及單位教學與能力培養(yǎng)之關(guān)系

朱壽清

摘 要：要求學生掌握物理量及其單位的正確讀法和規(guī)范書寫，是日常物理教學中的一項重要內(nèi)容。但在實際教學中，仍然不同程度地存在著對物理量及其單位教學不夠重視，物理量與單位書寫不合要求、讀法不夠規(guī)范等現(xiàn)象。本文結(jié)合筆者的教學實踐談?wù)勼w會。

關(guān)鍵詞：量及單位 教學 能力培養(yǎng) 物理

在物理量及其單位教學中，培養(yǎng)學生正確的讀寫習慣，不但有助于學生更好地掌握物理概念與規(guī)律，而且有助于學生靈活地運用物理知識，提高學生分析問題、解決問題的能力。

一、物理量及其單位在教學中存在的主要問題

1.國際符號書寫不合規(guī)范

根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，物理量、單位以及詞頭都統(tǒng)一采用國際符號，采用國際單位制（簡稱SI制）。運用國際符號的好處是不受語種限制，便于開展各種交流。在教學中，因教師沒有講清國際符號書寫要求，導致有的同學不清楚國際符號書寫規(guī)范，該用正體的用斜體，該用大寫的卻用小寫。例如，把速度單位“m/s”寫成“M/S”，把壓強的符號“p”寫成“P”或“p”等。

國際符號書寫的規(guī)則是物理量的符號（包括它作為下標時）用斜體字，單位及詞頭符號用小體字。例如，消耗能量E=103J，“E”是物理量符號，故用斜體字。而“J”是單位符號，故用正體字。在SI單位制中，書寫的規(guī)則是其符號的單一個字母用大寫正體，其余的單位符號一律用小寫正體。例如，“力”的單位“牛頓”符號是“N”而不是“n”；壓強單位“帕斯卡”的符號是“Pa”，而不是“PA”。有的同學將非SI單位“噸”的符號寫成“T”是不正確的，應(yīng)寫成“t”。

2.單位名稱表述不合要求

尤其是組合單位書寫錯誤。例題1：在“歐姆·米”“歐姆米”“歐姆×米”“歐姆-米”“[歐姆][米]”“歐姆·米”等單位組合中，哪個是電阻率單位“Ω·m”名稱？單位名稱的書寫規(guī)則是書寫單位名稱時，不應(yīng)加任何表示乘或除的符號或其他符號；單位符號中的乘號沒有對應(yīng)的名稱，單位符號中的除號“/”對應(yīng)的名稱是“每”字。因此電阻率單位“Ω·m”正確的名稱是“歐姆米”，同樣速度單位“m/s”的名稱是“米每秒”而不是“米/秒”。

例題2：單位中含有2次和3次冪，其名稱是“平方”“立方”，還是“二次方”“三次方”？引力常數(shù)單位“N·m2/kg2”中的“m2”稱為“平方米”還是“二次方米”？不少同學說不清楚。單位中若含有長度的2次和3次，并且分別表示面積和體積時，相應(yīng)的指數(shù)名稱為“平方”“立方”，否則均為“二次方”“三次方”。由于引力常數(shù)單位中“m2”并不是表面積，所以，引力常數(shù)單位“N·m2/kg2”的名稱是“牛二次方米每二次方千克”。

3.單位符號書寫不合規(guī)范

（1）單位名稱不清。單位名稱有全稱與簡稱，而單位的中文符號是單位名稱的簡稱。例如，“物體受力F=10.0牛頓”就錯了，因為在SI制中力單位的中文符號是“牛”，而不是“牛頓”。同樣道理，“電子的動能Ek=10電子伏特”也不對，而是“10電子伏”。在書寫時，要分清是單位名稱，還是單位的中文名稱，是中文名稱只能是單位名稱的簡稱。

（2）組合單位的符號書寫不規(guī)范。例如，將力矩單位“牛頓米”的中文符號寫成“牛頓·米”“牛米”“牛—米”“[牛][米]”，將速度單位“米每秒”寫成“ms-1”。因為單位的中文符號只能是單位的簡稱，所以力矩單位的中文符號是“?！っ住保鋰H符號是“N·m”或“Nm”，但不能是“mN”，以免誤解為“毫牛頓”。

若組合單位是兩個以上單位相除組成的，用斜線代表除號，也可用負指數(shù)冪形式。例如，速度單位“米每秒”，也可以是“米·秒-1”，其國際符號可以是“m/s”“m·s-1”，但不能寫成“ms-1”，這樣會誤解為“1/ms”（每毫秒）。

（3）中文符號和國際符號混用。例如，“已知物體質(zhì)量m=8.0千克，受力F=10.0N”，“物體的轉(zhuǎn)速n=2轉(zhuǎn)/s”等書寫情況，這些是不規(guī)范的。在書寫中，只允許“攝氏度”的符號“℃”，可以和中文符號混合使用。例如，比容單位“J/（kg·℃）”的中文符號可以是“焦/（千克·℃）”，而其他情況不能把中文符號和國際符號混用。

4.符號和方程讀法不正確

例如“導體電阻30kΩ”讀作“導體電阻30k（字母讀法）歐”，而不是讀它所代表的物理量、單位或詞頭的名稱。再如，勻速直線運動位移的公式是s=vt，應(yīng)讀作“位移等于速度和時間的乘積”，而不應(yīng)按字母讀音讀法。

二、物理量及其單位教學與能力培養(yǎng)的關(guān)系

1.利用物理量及單位之間的關(guān)系，培養(yǎng)學生靈活運用物理知識的能力

物理公式確定了相關(guān)物理關(guān)系的同時，也確定了物理量及單位關(guān)系的性質(zhì)，因此，在平時教學中，可以利用這個性質(zhì)，結(jié)合具體教學，有針對性地幫助學生回憶公式，檢驗公式的正確性。例如，根據(jù)功的公式W=F·s和速度公式v=s/t，檢驗推導功率公式p=F/v的正確性。因為功率的單位是瓦特，1瓦=1牛·米/秒，而不是1瓦=1牛·秒/米，從單位角度分析，推導公式P=F/v錯了。學生們可以根據(jù)有關(guān)單位之間的關(guān)系，更好的掌握公式。例如，已知在宇宙天體中，大麥哲倫云的質(zhì)量為2.0×1040kg，小麥哲倫云的質(zhì)量為2.0×1039kg，兩者相距6.6×1014kg光年，引力常數(shù)G=6.67×10-11N·m2/kg2。求兩者之間的引力。由于引力的單位為N，借助于單位運算法則，根據(jù)引力常數(shù)的單位N·m2/kg2，很容易推出有引力公式為F=G。

2.利用物理量、單位之間的關(guān)系，幫助學生提高解題能力

例：已知木炭的燃燒值是3.36×107J/kg，問：完全燃燒多少千克的木炭才能放出1.68×107J熱量？

分析：由于學生沒有公式可以直接運用，除了硬記題型外，教學中有很多學生不能正確解題，把計算過程寫成3.36×107J/kg÷（1.68×107J）=2/kg。從單位結(jié)果看，這題計算錯了。因為質(zhì)量單位是kg而不是1/kg，所以正確的解題步驟是1.68×107J÷（3.36×107J/kg）=0.5kg。在平時我們的教學中，如果有意識地從物理量單位之間的關(guān)系尋找解答問題的方法也是一種學好物理的有效途徑，加強這方面的教學，有助于培養(yǎng)學生的解題能力。

3.利用物理量、單位之間的關(guān)系，培養(yǎng)學生的變異思維和創(chuàng)新能力

例1：某一拋射體以初速度v0豎直向上射出，求：拋物體最高高度。

分析：設(shè)物體上升最高高度為h，從物理量單位看，它必然是以下關(guān)系式：

h=k1Φ （α）

其中Φ（α）是角α的未知數(shù)。

由于是豎直向上發(fā)射，α=90?并且發(fā)射方向與重力加速方向相反，必定取Φ（α）=k2

∴拋物體最高高度為：

h=k1 Φ（α）=k1k2 =k

k1、k2、k是一個無單位的純系數(shù)，這里用單位是無法求得的。

例2：質(zhì)量為m的小球，在一完全光滑的、半徑為R的剛性半球面的頂端，處于不穩(wěn)定平衡狀態(tài)。小球沿球面滑下，直至在某個確定的角度α時脫離球面。試問：脫離角是由該問題的哪些參量決定的？

分析：根據(jù)題意，設(shè)角是題中參變量的函數(shù)式為：

α=f（m，R，g）

質(zhì)量單位為千克，半徑R單位為米，g單位為米/秒2，無法由這三者組合成一個無單位的量，因此，α是不依賴于其中任何一個參量的量。顯然，我們必須進行計算（這里略）才能得到α值，但根據(jù)物理量單位的關(guān)系，可預(yù)先知道答案。

（作者單位：浙江省蘭溪市職業(yè)中專）