物理概念的形成與規律的掌握

王國輝

摘 要：物理概念和物理規律是高中物理基礎知識最重要的內容。在高中物理教學中，幫助學生形成牢固正確的物理概念和準確地掌握物理規律，具有十分重要的意義。經過這些年的教學摸索，要使學生形成概念，掌握規律，決不是簡單的、被動地從教科書上或教師那里接受一些概念和規律的條文，而是在學生頭腦深處發生一系列極其深刻，極其復雜的心理變化過程。

關鍵詞：概念形成； 規律掌握

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：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知識的重要組成部分，而且是構成物理規律，建立物理公式和完善物理理論的基礎和前提。對物理概念的理解和認識是教學要達到的目標之一，也是教學的出發點。物理概念是反映物理現象，物理過程本質屬性的一種抽象，是在大量觀察、實驗的基礎上，運用邏輯思維的方法，把一些事物本質的，共同的特征集中起來加以概括而形成的。它是人類智慧的結晶，它又使人們在紛繁復雜的物理世界中，把握事物的本質特征，成為物理思維的有力工具。所以，如何突破對物理概念的理解是物理教學的主要任務之一。

概念、判斷和推理，是理性認識的三種形式。抽象思維的過程就是運用概念進行推理的過程。其中，概念是思維的基本單位和形式。在物理教學中，只有使學生形成正確的概念，才能把握住事物的本質和規律，才能進行判斷和推理，也才談得上靈活應用。例如高一學生對瞬時速度概念理解不正確，把它理解為“單位時間內通過的位移”。因而他們在回答“自由落體在第二秒鐘內落下多少距離時”說：“9.8米?！眴査麄冊趺吹玫降?，學生則說：“第一秒末的速度為9.8m/秒，這表示在第一秒后的一秒鐘內下降9.8米?！边@顯然是錯誤的。物理學中的定律、定理和法則等都是用有關的物理概念總結出來的。例如牛頓第一定律（一切物體在沒有受到外力作用的時候，總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態），這就包含“物體”、“外力”、“勻速直線運動”、“靜止”等概念，如果沒有這些概念，就不可能得到這個定律。同樣，學生在學習中，若對這些概念的理解不正確，就不可能學習和掌握牛頓第一定律。因此，在物理教學中，使學生學好物理概念對于提高教學質量具有根本意義。

物理學中的概念很多，有些概念比較簡單，如物體、運動、路程、位移、導體等，有些概念則比較復雜，學生不易理解，如力、慣性、質量、速度、加速度、功、能、電場強度、電勢等等，對這些重要的基本概念，能否使學生真正地理解，直接影響到某一章乃至整個物理學的學習，在教學中一定要使學生學好。

二、形成概念的基本途徑

物理概念是反映物理現象，物理過程本質屬性的一種抽象。教學設計時必須通過感知活動，觀察實驗，科學抽象，歸納總結，理解運用等一系列實踐活動，才能獲得研究物理問題的感性材料，在這個基礎上，經過認識加工，思維整理，從而突破對物理概念的理解。

1．通過感知活動，為概念的形成提供認識基礎

概念的形成是極為復雜的認識過程，教學中要引導學生在日常生活中對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，形成具體的感性認識。例如在組織興趣小組、綜合實踐活動中，有計劃、有目的地提出與后續課堂內容相關的物理問題，并通過觀察、記錄、比較得出結論，從而豐富學生的感性材料。通過大量的現象和事例，調動學生的積極思維，對感知事物或現象經思維加工，剔除次要的、非本質的因素，從而揭示事物的本質以形成概念。

2．通過觀察實驗，為概念的形成提供科學依據

物理知識來源于實踐，特別來源于觀察和實驗，物理學是一門實驗性科學。意大利偉大的物理學家伽俐略就是通過比薩斜塔上著名的自由落體運動實驗，來推翻亞里士多德關于重的物體下落快，輕的物體下落慢的錯誤結論的，再如摩擦力的概念，不少學生有這樣的錯誤概念：摩擦力總是阻礙物體運動的，它的方向總與物體的運動方向相反；摩擦力的大小與物體的重力成正比。為了糾正這些錯誤認識，我們首先演示圖1所示的實驗，讓學生感到上述觀點似乎是正確的。接著進行圖2、圖3、圖4所示的實驗。圖2中木板上面的木塊受到的摩擦力的方向和它的運動方向相同，并“促進”它的運動，這就與“摩擦力總是與運動方向相反，總是阻礙物體的運動”相矛盾；圖3中物體之間的正壓力大小，雖與重力有關，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系。通過這些有效典型的實驗，強烈對比，學生頭腦中的片面的認識就會發展成為全面的認識；錯誤的認識就會轉化為正確的認識；表面的認識就會深化為內在的認識。

3．通過科學抽象，突出本質，摒棄非本質，使認識由感性上升到理性。這是學生形成概念的關鍵

物理概念是人腦對物理現象和過程等感性材料進行“科學抽象”的產物。教學中，在介紹或學生已獲取的有關感性材料的基礎上，要引導學生通過比較、分類、類比、歸納和演繹、分析和綜合等抽象思維的方法，參與“科學抽象”活動，概括總結得出結論。而不是一字不漏地背誦課文的定義。例如，要使學生形成“慣性”的概念，其關鍵在于要使學生認識“物體具有保持勻速直線運動狀態”這一本質屬性。但是，在物體的紛繁復雜的運動中，這一本質屬性卻被許多非本質的聯系掩蓋著。如“同輛汽車在高速行駛時比低速行駛時更難停下來，學生就認為汽車在高速行駛時比低速行駛時慣性大”。這個結論看起來好象是正確的，事實上是錯誤的。這就需要教師在教學過程中引導學生逐步深入分析，才能糾正這一錯誤認識。物理概念的外延則是指所反映的物理現象本質屬性的對象的適用條件和范圍。如電勢的概念只適用于靜電場，而不適用于交變電場。U=式中的q是引入靜電場的檢驗電荷，而不適用于非檢驗電荷。

總之，一個概念的形成，理解并掌握是一個較為復雜的過程。是一個特殊的認識和一般的認識、感性認識與理性認識的反復結合，相互作用的辯證發展過程，是認識的不斷深化的過程。新課程不但改變學生的學習方式，同時也改變教師的教學方式。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、新技術、新信息，主動適應社會發展和科技進步的時代需要，不斷地改善和發展自已的認知結構，采用多種現代手段，高效地完成高中物理有關概念教學，為學生進一步學好物理打下堅實的基礎。