高中物理問題研究

宋文斌+許衛東

摘 要：把高中物理問題分類為物理概念問題、物理規律和原理問題、物理過程問題、物理思想方法問題，及數學方法在物理中的應用問題五大類進行研究，可以為教師提供研究學生學習過程中出現問題的思路，可以幫助學生準確找到學習過程中的困難，并加以克服，可以大幅度地提高物理學習的效率。

關鍵詞：物理問題；物理概念；物理規律；原理；物理過程；物理思想；方法

物理問題和物理學習問題不同。物理問題是指把與物理相關的實際問題，依據研究的主要物理方向，忽略次要因素保留主要因素后，簡化而成的較為單一的物理問題或物理問題組合，類似于物理知識；物理學習問題是指學生在學習過程中的若干學習障礙，和由其導致的學習困難或學習偏差或錯誤。物理問題和物理學習問題又相互聯系。物理學習問題是對物理問題的不理解、學習不到位或學習錯誤。研究物理問題是為解決學生的物理學習

問題。

一、提出問題

結合高中學生學習物理的過程中物理問題實際，用一種簡單的方法對高中物理學科教學內容進行分類，有助于準確找到學生學習過程中的問題，并加以克服，可以大幅度提高物理學習的

效率。

高中物理教學總體內容從學生學習的難易程度上，教學的難易程度上和學生學習的問題上，可概括為以下五個物理問題：物理概念問題、物理規律和原理問題、物理過程問題、物理思想方法問題，及數學方法在物理中的應用問題。這樣，物理學習問題就包括：明確物理概念問題、把握物理規律和原理問題、清晰物理過程問題、體會物理思想方法問題，及數學方法在物理問題中的應用。

二、問題研究

物理概念問題是物理規律和原理、物理過程兩個問題的基礎，物理概念、物理規律和原理又體現在物理過程中，而物理思想方法貫穿在這三個問題中，且常涉及數學方法的應用。

1.明確物理概念問題

物理學習首先強調明確物理概念，物理概念是整個物理學的基本元素，是物理規律和原理以及物理過程的基礎。高中物理教與學最基礎的問題就是物理概念教與學的問題，也是教學難度最大的問題。這不僅在于物理概念的抽象性，更在于物理概念內涵和外延的具體性，以及概念建立的必要性和適用性。

依據概念的形象性以及可測量性，物理概念可分為量的概念和模型概念兩大類。如位移、速度、加速度、功、能、元電荷、電流強度、能級等等，當屬量的概念。這類概念的內容包括：概念的定義，定義的方法，概念的物理意義，概念的數學表達，概念的單位，概念的矢量性和標量性，概念的過程性和狀態性、固有性、相對性、統計性等，而其中的重點也是難度最大的是理解其物理意義，及其基本特征和要素。模型概念例如：質點、彈簧、輕繩、輕質硬桿、單擺、勻變速直線運動、勻速圓周運動、彈性碰撞、電流、機械振動、機械波、光、光子、原子、電子、原子核等等，這類概念的內容主要為模型的物理特征，學習中需要注意的就是這類概念的物理特性，即和這類概念相聯系的量的特征。

無論學習哪種概念，都有可能受到錯誤的或者不全面的前概念的影響而造成對其理解的偏差，這就要求在教與學的過程中做到準確把握，在具體的物理過程中加以體會、理解和生成。

2.把握物理規律和原理問題

物理規律和原理的應用有兩大類問題。首先，任何一個規律或原理，都有其應用的條件，如機械能守恒定律、能量守恒定律、動量守恒定律、歐姆定律等定律的應用，功能關系，做功的計算，萬有引力以及庫侖定律的計算等，適用條件是首要的，這是在教與學的過程中必須注意的；其次，規律和原理的應用要注意三類對應關系：一類是在應用時要注意其各個狀態間的等量關系，如機械能守恒定律、能量守恒定律、動量守恒定律等；一類是在應用時要注意量的過程對應關系，如功能關系，做功的計算；還有一類在應用時要注意量的瞬時對應關系，如歐姆定律、圓周運動規律、勻變速直線運動規律、萬有引力定律等。這些都需要在具體的物理過程研究中經過多次反復練習才能逐步成為一種習慣。

3.清晰物理過程問題

物理過程有復雜的物理過程和簡單的物理過程之分，復雜的物理過程是由簡單的物理過程組合而成。每一個簡單的物理過程往往涉及較為單一的物理規律和原理，注意簡單物理過程的銜接點，注意到該銜接點的狀態及其前后的狀態變化，注意到每一個簡單過程中的物理規律，再把它們順次組合，一個復雜的物理過程就清晰了。這是清晰物理過程的方法，把復雜的物理過程分解為簡單的物理過程，即把復雜的問題分解為簡單的問題的方法。這是解決學生思維長度不夠的有效方法。

4.體會物理思想方法問題

物理思想方法很多，也很龐雜，有一些思想方法很具體，例如等效替代的思想，分解合成的方法，放大的思想方法，歸謬的思想方法，比較、演繹、推理的思想方法等等，也有一些思想方法很深邃，也很博大，甚至不能用簡短的語言做全面的描述，如辯證統一的思想方法，伽利略所提出的物理學研究的基本思想方法，等等，而這正是高中物理學習的精髓所在。無論是概念，還是規律和原理，在學習的過程中都要注意物理思想方法的認識和體會，在教的過程中都要注意物理思想方法的滲透和熏陶，包括概念的建立過程、建立方法、建立后的意義，也包括規律和原理發現的歷史背景，以及它們不僅對于物理學，也包括對于社會經濟、政治、人類文明的相互促進作用。例如萬有引力定律的建立過程，落體運動的研究，熱力學定律的建立過程，等等。清晰物理過程問題本身就是一個重要的物理思想和方法，一般來說，對于一個具體的物理過程，其中的物理思想方法都是比較具體的，在清晰物理的過程中，實質上就是物理思想方法的體會和應用過程。

5.數學方法在物理問題中應用

從概念的定義、表述，到規律原理的表征，再到物理過程的描述，無不涉及數學知識方法的應用。從物理自身而言，數學表達在高中物理學中一般來說有兩種形式，一種為因果式，如很多概念的定義式、歐姆定律的表達式、萬有引力表達式、庫侖定律表達式等，它們反映的是物理量之間的因果關系；另一種為恒等式，如守恒定律，它所反映的是某一物理量的不變性，或幾個物理量的相互轉化關系。這只是高中物理中的數學基本，實際上，在數學中所學習到的所有知識方法都有可能應用在物理問題的研究中，如圓周運動中關于圓的數學知識，矢量學習中關于向量的知識，三角知識、函數、不等式、數列等等。必須明白的是，對于物理而言，數學是一門必備的工具，所以在物理學習之初，必須首先強化數學學習。

如果說實驗也算是高中物理中的物理問題，那么它就是以上五個問題的最高綜合，包括明確實驗目的，利用物理概念、規律和原理并借助于數學工具把各種物理方法綜合，且分步驟應用于一個具體的物理過程中，進行物理問題的研究。所以以上的五個問題仍然是高中物理教與學中的基本物理問題。

三、結論

明確物理概念需要理解概念的內涵和外延；把握物理規律和原理需要準確把握其適用條件；清晰物理過程要求能把復雜的物理過程分解為簡單的物理過程，以使得規律原理在過程中應用；而物理思想方法則是以最高的境界體現在物理概念的理解、物理規律和原理的把握以及物理過程分析整個過程中。其中，數學是作為物理學習的必備工具來應用的。

總之，高中物理的教與學，要解決的就是這五個問題，必須朝著這樣的方向努力，即：明確物理概念，把握物理規律和原理，清晰物理過程，體會物理思想和方法，并把數學方法在其中靈活

應用。

參考文獻：

[1]胡衛平.物理問題解決中思維能力的培養[J].教育科學，2002（7）：43-45.

[2]邢紅軍，羅良，林崇德.物理問題解決的影響因素研究[J].課程·教材·教法，2012（6）：91-96.

作者簡介：宋文斌，陜西省鳳翔縣鳳翔中學教師，陜西省鳳翔縣教研室兼職教研員，中學一級職稱，長期從事高中物理教學及物理教學研究工作，陜西省教學能手，寶雞市市學科帶頭人，有多篇論文發表于教育期刊。

許衛東，陜西省鳳翔縣教研室專職教研員，中學一級職稱，有多篇論文發表于教育期刊。

編輯 高 瓊endprint