有關中學物理的概念、定義可謂不少,這也是許多中學生認為物理難學的原因之一,其中不乏許多學生對物理概念、定義不理解,學習認識不透徹,死記硬背。下面通過對中學物理中比值定義法的分析來幫助學生深刻理解這些有比值定義法定義的物理量。
一、對比值定義法的認識
比值定義法即新定義的物理量是由另外兩個物理量經過直接比所定義出來的物理量。比值定義法所定義的物理量不與分子成正比,不與分母成反比,這類物理量是由表示物理量本身的性質所決定的,只是通過比值定義得出的一個新的物理量而已。
二、中學物理中常見的比值定義法定義的物理量
1.密度
這是學生最先接觸的比值定義法的物理量。密度是質量與體積的比值,物體密度是由組成物體的物質的材料所決定的,也就是密度是由物體本身性質所決定的,不與物體的質量成正比,也不與物體的體積成反比。例如:一千克的棉花與兩千克的棉花密度是一樣的,而不是質量大了,密度就大了。中學生剛開始學習密度很容易把此混淆。
2.速度
高中第一個比值定義法所定義的物理量,是位移與時間的比值。質點的速度不與位移成正比,不與時間成反比,例如:一個人走路速度多快,取決于人,而不是取決于所走位移的大小,也不取決于所用時間多少。
3.加速度
加速度與速度相似,速度學習之后緊接著學習的加速度,加速度是由速度的變化量與所用時間的比值,它描述的是速度變化快慢的物理量,與速度變化多少無關,與所用時間無關。
4.電流
電學中第一個所學的物理量,也是用比值定義法定義的,是單位時間內通過某橫截面積的電荷量。它是由電路的性質所決定,而不是由電荷量與時間所決定。
5.電容
電容的定義是電容器兩極板上所帶電荷量與極板間的電壓的比值。電容也是由電容器本身的性質所決定,與容器的容積相似,電容器給定之后,電容是多大就定了,與所加兩極板的電壓和兩極板上所帶電荷量無關。
6.電阻
根據歐姆定律推出電阻的定義式,由所加某導體兩端的電壓與通過該導體的電流的比值所定義。導體給定后,電阻是多大就是多大,與它兩端的電壓無關,與通過它的電流無關。
7.電場強度
電場強度也是一個典型的比值定義法所定義的物理量,它是指一試探電荷放入某一電場中,試探電荷所受的電場力與試探電荷本身的帶電量的比值,電場對放入其中的電荷有力的作用,電場確定之后,電場中某處的電場強度就已確定,與試探電荷本身無關,與試探電荷所受的電場力也無關,是由電場本身和電場中的位置所決定的。
8.電勢
電勢與電場相似,電場中某點的電勢是該點處試探電荷所具有的電勢能與試探電荷帶電量的比值,電場確定后,零勢能面確定后,電場中某點的電勢即確定,與試探電荷的電勢能無關,與試探電荷所帶電量無關。
9.磁感應強度
磁感應強度,是某段通電導體放入磁場中,所受安培力與通過該段導體的電流和長度乘積的比值,磁場確定后,磁場中某處的磁感應強度就確定了,與該導體是無關的。
總之,比值定義法在中學階段的學習是非常重要的,學生通過學習,可以更加清楚物理概念所涉及的物理現象以及物理過程的真正內涵,而比值定義法的關鍵是所定義的物理量是由物體或物理過程本身性質所決定的,與比值的分子不成正比,也不與分母成反比,這就是比值定義法的精髓。