做好“極抽象的物理概念”的教學

黃罡

摘 要：以高中物理教學中電勢能、電勢一節的教學為列，對做好“極抽象的物理概念”的教學進行了深度研究，并進行了詳細的教學反思和評價，對于提升抽象的物理概念的教學效果具有較好的參考價值。

關鍵詞：高中物理；電勢能；電勢；抽象物理概念

在物理教學中有一些物理概念，因為它們的“極其抽象”，不僅學生在學習上感到困難，而且教師在教時也感到比較棘手，比如電勢能、電勢，其知識點多、內容深、對學生的抽象思維能力要求高、課本內容篇幅少（相對重力勢能）。在經過教學實踐之后，通過研究分析反思，筆者深感必須對課本教材、相關的教學參考資料進行再深入的學習，了解編者的意圖，制定出適合學生課堂的教學設計。

一、 了解編者意圖

在教材配套教師教學用書中明確說明了編者的意圖：如立足點高，新教科書之所以按照電勢能→電勢→電勢差的邏輯關系設計知識結構，目的就是要突出通過做功研究能量變化的科學思想，等等。

二、 學習課程標準、教學大綱，分析如何實現教學的目標

這部分的內容標準是：知道電勢能、電勢，理解電勢差。通過標準可以看到這部分內容的知識目標層級不高。在教學目標中有4個“知道”，一個“理解”，然而在分析教材后卻發現以上教學目標不是那么容易完成的，理由如下：

結合高考考題設計，認知教學目標。

高考考查的內容和考查方式是很好的教學指標，以2016年高考全國卷一第20題為例：

如圖，一帶負電的油滴在勻強電場中運動，其軌跡在豎直面（紙面）內，且相對于軌跡最低點P的豎直線對稱。忽略空氣阻力，由此可知（ ）

A. Q電的電勢比P點高

B. 油滴在Q點的動能比它在P點的大

C. 油滴在Q點的電勢能比它在P點的大

D. 油滴在Q點的加速度比它在P點的小

這是一題知識點復合型的題目，對知識的整合能力要求較高，解題的關鍵是根據運動圖像進行受力分析判斷出電場力的方向，進而確定電場的方向，確定電場，然后根據電場線方向與電勢大小的關系確定電勢高低，根據電場力做功判斷動能、電勢能的大小，涉及的本節課的內容全部沒有超出教學的目標要求。

三、 本節課教學設計

（二） 課中。

1. 課時設計：2節，學生基礎差為3節。

2. 本節課內容多，課時少，課堂容量大，最好能提前做出導學案，能使用多媒體設備進行教學。

現在以“第一課時 電勢能”為例進行講解。

1. 教學目標（略）

2. 教學過程

2.1 檢查預備知識完成情況，如果完成情況很差，進入3節課模式。

2.2 新課教學

在前邊所學的課程中我們討論了力的角度、討論了電場的性質，知道了電場力、電場強度的概念，那么從這節課開始我們將從能量的角度討論電場性質，分2節課了解電勢能、電勢這兩個概念。（教師在教學中要重視過渡的語言）

請同學們參看列表，這節課我們將通過完成這個表中所提的問題了解什么是電勢能。（列表是類比法教學最好的輔助工具）

（1）通過簡要畫圖分析，解決問題1。

通過對比物體在重力場、電荷在電場中的受力與運動情況的相似性，順理成章的提出猜想：在電場中“電勢能”轉化為動能。

課本過于受制于篇幅的限制沒有對重力場與電場的力學性質進行對比，但是在實際教學中，教師不能高估學生的能力，而將這個過程忽略。

（2）深入討論，解決問題2；通過電場力對電荷做功的特點得出結論，解決問題3。

解決問題2是本節學習的難點，提供如下分析的過程以供參考。

如圖所示，在電場強度為E的勻強電場中，將一帶電量為+q的試探電荷沿圖中1、2、3三條路徑從A運動到B（其中BM垂直于電場線），電場力對電荷所做的功分別為多大？

將路徑3分為很多段，由于足夠短，以至于我們可把這段很短的曲線看做直線（如圖所示，還可以聯想在海邊看海平線），這樣電荷沿著每一小段直線運動時電場力做的功就可以像“路徑2”中求電場力做功一樣求出。將路徑3中的每小段電場力的做功進行代數求和就是整個路徑3過程中靜電力做的功，即：W3=qE·LAM。

問題2的結論是：在勻強電場中，檢驗電荷沿三條路徑從A點運動到B點，電場力做功是相同的，均為W=qE·LAM，所以電場力做功與運動路徑無關。可以證明在非勻強電場中同樣適用。

問題3的結論是：由于重力對物體做功與路徑無關，所以物體在同一位置具有確定的重力勢能。

由于電場力對電荷做功與路徑無關，所以電荷在電場中同一位置具有確定的勢能——我們將這個勢能稱為電勢能。

（3）對照重力做功與重力勢能的關系，解決問題4。

一、 靜電力做功的特點（略）。

二、 電勢能

1. 電荷在電場中具有電勢能，用符號Ep表示，單位為：焦耳（J）。

2. 靜電力做的功與電勢能變化的關系（略）。

3. 大小（略）。

4. 相對性（略）。

四、 教學反思和評價

在教學實踐中，這樣的教學設計避免了教師從頭講到尾的一言堂，在課堂上強調師生互動，照顧各層次學生，但在解釋一些難點問題時，如用微元法解釋求路徑3電場力做功時，解釋電勢能與電場力做功的關系、負電荷的電勢能與電勢等內容時學生仍感吃力，說明學生的知識拓展方面的能力較差，但在講評后學生基本能夠聽懂。在課后評測中類似課后練習的習題的學生基本能夠答對，收獲頗豐。

在隨后的電學教學中，還有“電勢差”“靜電屏蔽”“電動勢”等極抽象的概念出現，都需根據教材的編寫意圖，對教材內容改造加工，將復雜問題進行分層，引導學生學會分解難題，通過具體的類比，參照某些可觀察到的事物，幫助他們理解概念并付諸于運用。

參考文獻：

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[3]付世亮.談高中物理反思教學[J].學周刊，2013，（04）：62-63.endprint