物理概念的形成與規(guī)律的掌握

王國輝

摘 要：物理概念和物理規(guī)律是高中物理基礎(chǔ)知識(shí)最重要的內(nèi)容。在高中物理教學(xué)中，幫助學(xué)生形成牢固正確的物理概念和準(zhǔn)確地掌握物理規(guī)律，具有十分重要的意義。經(jīng)過這些年的教學(xué)摸索，要使學(xué)生形成概念，掌握規(guī)律，決不是簡(jiǎn)單的、被動(dòng)地從教科書上或教師那里接受一些概念和規(guī)律的條文，而是在學(xué)生頭腦深處發(fā)生一系列極其深刻，極其復(fù)雜的心理變化過程。

關(guān)鍵詞：概念形成； 規(guī)律掌握

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-3315（2014）05-042-001

一、形成并理解物理概念的重要性

物理概念不僅是物理基礎(chǔ)知識(shí)的重要組成部分，而且是構(gòu)成物理規(guī)律，建立物理公式和完善物理理論的基礎(chǔ)和前提。對(duì)物理概念的理解和認(rèn)識(shí)是教學(xué)要達(dá)到的目標(biāo)之一，也是教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)。物理概念是反映物理現(xiàn)象，物理過程本質(zhì)屬性的一種抽象，是在大量觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用邏輯思維的方法，把一些事物本質(zhì)的，共同的特征集中起來加以概括而形成的。它是人類智慧的結(jié)晶，它又使人們?cè)诩姺睆?fù)雜的物理世界中，把握事物的本質(zhì)特征，成為物理思維的有力工具。所以，如何突破對(duì)物理概念的理解是物理教學(xué)的主要任務(wù)之一。

概念、判斷和推理，是理性認(rèn)識(shí)的三種形式。抽象思維的過程就是運(yùn)用概念進(jìn)行推理的過程。其中，概念是思維的基本單位和形式。在物理教學(xué)中，只有使學(xué)生形成正確的概念，才能把握住事物的本質(zhì)和規(guī)律，才能進(jìn)行判斷和推理，也才談得上靈活應(yīng)用。例如高一學(xué)生對(duì)瞬時(shí)速度概念理解不正確，把它理解為“單位時(shí)間內(nèi)通過的位移”。因而他們?cè)诨卮稹白杂陕潴w在第二秒鐘內(nèi)落下多少距離時(shí)”說：“9.8米。”問他們?cè)趺吹玫降模瑢W(xué)生則說：“第一秒末的速度為9.8m/秒，這表示在第一秒后的一秒鐘內(nèi)下降9.8米。”這顯然是錯(cuò)誤的。物理學(xué)中的定律、定理和法則等都是用有關(guān)的物理概念總結(jié)出來的。例如牛頓第一定律（一切物體在沒有受到外力作用的時(shí)候，總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)），這就包含“物體”、“外力”、“勻速直線運(yùn)動(dòng)”、“靜止”等概念，如果沒有這些概念，就不可能得到這個(gè)定律。同樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)中，若對(duì)這些概念的理解不正確，就不可能學(xué)習(xí)和掌握牛頓第一定律。因此，在物理教學(xué)中，使學(xué)生學(xué)好物理概念對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量具有根本意義。

物理學(xué)中的概念很多，有些概念比較簡(jiǎn)單，如物體、運(yùn)動(dòng)、路程、位移、導(dǎo)體等，有些概念則比較復(fù)雜，學(xué)生不易理解，如力、慣性、質(zhì)量、速度、加速度、功、能、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)等等，對(duì)這些重要的基本概念，能否使學(xué)生真正地理解，直接影響到某一章乃至整個(gè)物理學(xué)的學(xué)習(xí)，在教學(xué)中一定要使學(xué)生學(xué)好。

二、形成概念的基本途徑

物理概念是反映物理現(xiàn)象，物理過程本質(zhì)屬性的一種抽象。教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)必須通過感知活動(dòng)，觀察實(shí)驗(yàn)，科學(xué)抽象，歸納總結(jié)，理解運(yùn)用等一系列實(shí)踐活動(dòng)，才能獲得研究物理問題的感性材料，在這個(gè)基礎(chǔ)上，經(jīng)過認(rèn)識(shí)加工，思維整理，從而突破對(duì)物理概念的理解。

1．通過感知活動(dòng)，為概念的形成提供認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)

概念的形成是極為復(fù)雜的認(rèn)識(shí)過程，教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生在日常生活中對(duì)身邊的物理問題勤觀察，勤記錄，勤比較，以收集豐富的感性材料，形成具體的感性認(rèn)識(shí)。例如在組織興趣小組、綜合實(shí)踐活動(dòng)中，有計(jì)劃、有目的地提出與后續(xù)課堂內(nèi)容相關(guān)的物理問題，并通過觀察、記錄、比較得出結(jié)論，從而豐富學(xué)生的感性材料。通過大量的現(xiàn)象和事例，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極思維，對(duì)感知事物或現(xiàn)象經(jīng)思維加工，剔除次要的、非本質(zhì)的因素，從而揭示事物的本質(zhì)以形成概念。

2．通過觀察實(shí)驗(yàn)，為概念的形成提供科學(xué)依據(jù)

物理知識(shí)來源于實(shí)踐，特別來源于觀察和實(shí)驗(yàn)，物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性科學(xué)。意大利偉大的物理學(xué)家伽俐略就是通過比薩斜塔上著名的自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，來推翻亞里士多德關(guān)于重的物體下落快，輕的物體下落慢的錯(cuò)誤結(jié)論的，再如摩擦力的概念，不少學(xué)生有這樣的錯(cuò)誤概念：摩擦力總是阻礙物體運(yùn)動(dòng)的，它的方向總與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反；摩擦力的大小與物體的重力成正比。為了糾正這些錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，我們首先演示圖1所示的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生感到上述觀點(diǎn)似乎是正確的。接著進(jìn)行圖2、圖3、圖4所示的實(shí)驗(yàn)。圖2中木板上面的木塊受到的摩擦力的方向和它的運(yùn)動(dòng)方向相同，并“促進(jìn)”它的運(yùn)動(dòng)，這就與“摩擦力總是與運(yùn)動(dòng)方向相反，總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)”相矛盾；圖3中物體之間的正壓力大小，雖與重力有關(guān)，但并不等于重力，而在圖4中，正壓力的大小與物體的重力毫無關(guān)系。通過這些有效典型的實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)烈對(duì)比，學(xué)生頭腦中的片面的認(rèn)識(shí)就會(huì)發(fā)展成為全面的認(rèn)識(shí)；錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)就會(huì)轉(zhuǎn)化為正確的認(rèn)識(shí)；表面的認(rèn)識(shí)就會(huì)深化為內(nèi)在的認(rèn)識(shí)。

3．通過科學(xué)抽象，突出本質(zhì)，摒棄非本質(zhì)，使認(rèn)識(shí)由感性上升到理性。這是學(xué)生形成概念的關(guān)鍵

物理概念是人腦對(duì)物理現(xiàn)象和過程等感性材料進(jìn)行“科學(xué)抽象”的產(chǎn)物。教學(xué)中，在介紹或?qū)W生已獲取的有關(guān)感性材料的基礎(chǔ)上，要引導(dǎo)學(xué)生通過比較、分類、類比、歸納和演繹、分析和綜合等抽象思維的方法，參與“科學(xué)抽象”活動(dòng)，概括總結(jié)得出結(jié)論。而不是一字不漏地背誦課文的定義。例如，要使學(xué)生形成“慣性”的概念，其關(guān)鍵在于要使學(xué)生認(rèn)識(shí)“物體具有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”這一本質(zhì)屬性。但是，在物體的紛繁復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)中，這一本質(zhì)屬性卻被許多非本質(zhì)的聯(lián)系掩蓋著。如“同輛汽車在高速行駛時(shí)比低速行駛時(shí)更難停下來，學(xué)生就認(rèn)為汽車在高速行駛時(shí)比低速行駛時(shí)慣性大”。這個(gè)結(jié)論看起來好象是正確的，事實(shí)上是錯(cuò)誤的。這就需要教師在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生逐步深入分析，才能糾正這一錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。物理概念的外延則是指所反映的物理現(xiàn)象本質(zhì)屬性的對(duì)象的適用條件和范圍。如電勢(shì)的概念只適用于靜電場(chǎng)，而不適用于交變電場(chǎng)。U=式中的q是引入靜電場(chǎng)的檢驗(yàn)電荷，而不適用于非檢驗(yàn)電荷。

總之，一個(gè)概念的形成，理解并掌握是一個(gè)較為復(fù)雜的過程。是一個(gè)特殊的認(rèn)識(shí)和一般的認(rèn)識(shí)、感性認(rèn)識(shí)與理性認(rèn)識(shí)的反復(fù)結(jié)合，相互作用的辯證發(fā)展過程，是認(rèn)識(shí)的不斷深化的過程。新課程不但改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，同時(shí)也改變教師的教學(xué)方式。作為一名物理教師，我們一定要更新物理課程理念，不斷接受新知識(shí)、新技術(shù)、新信息，主動(dòng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步的時(shí)代需要，不斷地改善和發(fā)展自已的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，采用多種現(xiàn)代手段，高效地完成高中物理有關(guān)概念教學(xué)，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)好物理打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。