加強物理單位教學的策略

□海南省三亞市教育研究培訓院 董時平

在物理學中物理單位有著十分重要意義，而中學物理中有關單位的教學又是一個重要的知識點，如何作好物理單位的教學，為以后的學習和生活服務，確實應該引起廣大教師的重視。下面筆者就如何加強物理單位的教學談幾點策略。

一、加強對物理單位意義的教學

物理單位可以表示重要的意義，表示事物某一方面的屬性，譬如公斤是表示物體質量的單位，米是表示長度這一物理量的單位，等等。

在處理物理數據時一定不要忘記相關的單位，否則將會出現很重大的錯誤。如只說一個人有170，而不注明單位，至于是說該人有170公斤呢還是有170厘米，還是其它的方面，叫人難以理解。但如果注明單位是厘米，則很容易知道該人身高是170厘米，就不會引起歧義。

在中學生剛接觸物理課時，眾多的物理課本都將單位的意義作了重要的介紹。教學中要引導學生明白物理單位的存在并不是可有可無的，而是具有十分重要的意義，引起學生對物理單位的重視。

二、重視國際單位的介紹

1.重視國際單位的意義。

長期以來，世界上各國在各方面所用的單位都不一樣，在國際交流中，為了便于直觀比較和換算，國際計量組織制定了一套國際統一的單位，叫國際單位制（internationalsystemofunits，簡稱SI）。目前大多數國家和地區已經采用國際單位制，我國的法定計量單位也是以國際單位制為基礎的。

2.重視物理量及其基本主單位的介紹。

目前國際單位制共有七個基本的主單位（見表1），也是常用的單位，以它們為基礎可以組合成很多種復合單位，這些單位及其所屬物理量的符號，在教學中要根據教學進度介紹給學生，并逐步讓學生學會用符號表示物理量。在平常學習和生活中要學以致用，并在用中學，從而逐漸熟悉并鞏固這些知識。

表1 國際單位制的七個基本單位

3.倍數單位的用法介紹。

國際單位制是由國際單位主單位和其倍數單位組成，倍數單位包括十進倍數單位與分數單位，詞頭用于構成十進倍數單位與分數單位，在中學物理中常用的詞頭符號有兆（M）、千（k）、分（d）、厘（c）、毫（m）、微（μ）、納（n）、皮（p）等。在使用詞頭時應將詞頭符號與所緊接的單位符號作為一個整體對待，它們共同組成一個新的單位，即十進倍數單位與分數單位。［1］

如以常用的長度主單位“米”為基礎，［2］運用詞頭擴展使用長度的倍數單位，引導學生熟悉用詞頭組成新單位的方法。1km＝1000m＝103m；1dm＝0.1m＝10-1m；1cm＝0.01m＝10-2m；1mm＝0.001m＝10-3m；1μm＝0.000001m＝10-6m；1nm＝0.000000001m＝10-9m。

4.特殊單位的讀寫介紹。

在學習與生活中，要注意一些特殊單位的讀寫，如復合單位等。

如℃讀攝氏度，“℃”是一個整體，［1］大寫字母“C”和其左上角的小圓圈“°”是不能分開寫的，所以18℃不能寫成18°C；18℃讀作18攝氏度，不能讀為18度，也不能讀為攝氏18度。

還有一些復合單位的讀寫，也需要注意,如表2。

表2 復合單位讀寫表

5.聯系生活加強對單位大小的感知教學。

聯系生活應用，引導學生感知某些單位大小，并形成直接的印象，有利于教學與生活。

如長度單位有米，千米、公里、厘米、毫米等，可引導學生發現生活中長度各單位的應用，如觀察與測量哪些物件有1米高或長，體驗50米或100米跑道的長度，走1公里長的路，增強學生對現實世界的長度大小的感知與體驗。還有速度的單位的米/秒，千米/時，公里/時，在教學中也可以聯系生活速度的例子開展教學，如行走與跑步的速度，小汽車的速度等。同樣可以聯系生活實際，對千克、公斤、斤、克、噸等質量單位的直接感知。

當然，對于有些不方便直接觀察或體驗的，在教學中可以采用作比較等方式來增強學生對單位的認識。

三、培養平時使用物理單位的好習慣

從平時的學習和生活中培養學生注重物理單位的好習慣是學習好物理單位的一條重要途徑。

1.關聯性記憶單位。

教學中可以適當介紹一些方法幫助學生記憶，如可以采用思維導圖mindmap、電子表Excel、量和單位轉換等軟件工具，將這些物理單位聯系起來，織成一張網，在需要應用相關單位時可以達到舉一反三的效果。

如可以將各種單位分門別類的記憶，［3］將所有的單位按其所屬的物理量進行分類，如按長度、質量、力、時間、功（或能）、磁場強度等物理量分類，同一物理量的單位又可以按相關的進率從大到小或從小到大的順序來記憶等，也可輔之以表格或其它形式來幫助記憶。

還可聯系相關物理學家的故事加深記憶，如歐姆、牛頓、安培、焦耳、特斯拉等都是以物理學家的名字命名的物理單位，教學中可適當講一講與物理學家、物理研究相關的趣聞故事，介紹一些物理學史，以加深學生對物理量及其單位的印象。

2.文本記錄中正確使用單位。

在接觸物理課程前，學生們在小學階段的學習和日常的生活當中，大多數情況下對數字比較敏感，而對單位卻較少提及，這樣許多學生就養成了只重數字不重單位的傾向。

對于這種現象教師要適當指正，要讓學生明白物理不只是純粹的數字，明白單位的重要作用和意義。在平時的實驗、作業以及其它學習中要注意強調記錄數據時不要忘記相關的單位，以及在數據處理時要正確使用單位。

3.圖表中正確使用單位。

在應用中，有時為了更簡單直觀地表示若干物理量的變化關系，往往會借助各種簡單的圖表來表示大量信息，而在這些圖表中正確標注單位則有助于讀者理解信息，否則可能會引起誤解，所以正確理解和標注圖表中的物理量及其單位是需要特別注意的事項。

在教學與生活中，需引導學生通過圖表中標注的物理量及其單位，讀懂這些圖表傳達的信息。

如將下面的四個圖表結合教學中“熔化與凝固”［2］“密度”［2］“重力與質量”［4］中的知識，可判斷出這些圖表分別表示某物質溫度隨時間下降，晶體熔化溫度隨時間變化，物質密度，重力與質量的關系等。

圖1

圖2

圖3

圖4

另外在生活中，也有各種物理量及其單位的應用，如設備銘牌參數等，在實際生活中留意這些信息，做到學以致用，在用中學，如結合某冰箱的技術參數（如表3），將物理單位的教學與實際生活聯系起來，有利于加深學生對這些知識的掌握。

表3 XXX型冰箱主要技術參數［2］

4.物理單位參與數據處理的教學。

在教學中有很多教師在進行物理計算時一般只注重數字處理，而不注重單位在物理數據處理中的計算，特別是在有新的復合單位產生的情況下，有些教師容易采取教條式的方法強壓給學生某個物理量的新單位，叫學生死記硬背，容易使學生認為單位只是一個附加品，只是在最后的結果處強加一個新的單位就行了，學生在最后的結果處只能憑準確記憶才能填上正確的單位，否則會出現不填或填錯單位等現象。但是如果學生能夠明白某些單位的來源和計算，知道某些單位的推導，那就可大大避免此類不良現象。下面就有關物理單位的計算簡要談幾點體會。

（1）同單位的加減。如果所表示的量為量的和或差，則應當加圓括號將數字組合，把共同的單位符號放在全部數值之后或寫成各個量的和或差。比如，12m與7m之差，可以寫成（12-7）m或12m-7m;t=28℃±0.2℃可以寫成t=（28±0.2）℃，但不能寫成t=28±0.2℃。

（2）異階單位的換算。學生們對于米、分米、厘米、毫米這一類長度單位之間的換算進率容易記住，但對于這些基礎單位的二次方單位如平方米、平方分米、平方厘米、平方毫米，以及三次方單位如立方米、立方分米、立方厘米、立方毫米之間的轉換進率就容易記錯。筆者在教學中以推導方式引導學生記憶，如1米=10分米，1米2=1×（10分米）2=1×（102）分米2=100分米2,即由1米=10分米導出1平方米=100平方分米，同理可導出1立方米=1000立方分米等相關進率。當學生明白此種推導方式后，在忘記了此類高階單位的進率時就可以此類推，而不必死記。

（3）同一物理量的不同單位的應用與換算。對于同一物理量的不同單位數據之間的處理一般要先將這些不同單位的數據轉化為相同的單位，至于轉化為何種統一的單位更有利于處理問題，要視情況而定，最好不要一律要求學生一切都最先轉化為國際制標準單位，否則會使學生在應用單位方面變得機械而不能靈活應對相關問題。

目前還有許多種單位在實際生活當中應用廣泛，所以教學中有必要聯系實際生活，介紹它們的應用以及與轉化進率。如在國際單位制中，時間的單位是秒（s），除了“秒”之外，常用單位還有小時（h）、分鐘（min）。它們之間的換算關系是：1h＝60min，1min＝60s，1h＝3600s。

如在我國有畝、公斤、斤、兩、里、尺、寸等，其中類似于“1千克=1公斤=2斤=10兩”的知識，教師有必要作一些介紹，以便學生更好的將課本知識和實際應用聯系起來。

某些單位有許多種表示方式。如1焦=1牛·米=1伏·安·秒=1庫·伏。教師有必要根據這些相關單位和物理量為學生推導出它們相等的緣由。如根據W=FS、W=UIT、W=QU等公式可引導學生推導出它們相等，證明這些物理量相等的過程，為學生更加靈活地理解和應用相關公式奠定了基礎。如果學生能夠理解這些單位和相關物理量以及物理公式之間的聯系，那他們一定能更多地從相關物理單位里獲得各種知識信息，如機械能、電能、熱能等的轉化，他們對單位以及公式的理解和記憶也會更全面。

（4）不同物理量的數據之間的單位處理。對于不同物理量的數據在同一處理式中進行處理時，往往產生新的物理單位，有時還是復合單位。在處理此類計算式時可先將各物理量的單位統一轉化為國際單位制中的基本單位，這樣所得的數據結果就是以基本單位作為單位的結果。

在此類處理式中物理單位也可象數字一樣參與約分等的計算。例如在已知鐵的比熱容C=0.46x103J/（kg·℃），求一根溫度是800℃，質量是1.5克的鐵釘溫度降低到20℃放出多少熱量的計算如圖5所示，我們可在草稿上進行約分的單位處理。

圖5

另外在此類處理式中一旦出現有些物理量的單位不是國際單位制中的基本單位時，一般可先將其轉化為國際基本單位，然后再進行處理或一步步的換算。但是有些時候這樣做會很費時，不如將其轉化為其它單位會更有利于數據處理，這就要看教師如何引導學生分析結果的要求、已知數據等條件。如求印有著“PZ200-100”的電燈正常工作10個小時所耗電的度數，在此計算過程中就沒有必要將一切單位都化為標準單位，根據1度=1千瓦·時，以及所得條件可直接將100瓦轉化為0.1千瓦后進行計算可得。0.1千瓦×10時=1千瓦·時，即1度，如果一味強調要學生先將各種單位轉化為標準單位，然后進行計算求出以焦為單位的結果，最后再一步步將以焦為單位的結果轉化為題目所需要的以度為單位的結果，那計算過程實在過于繁瑣，所以教師要善于引導學生靈活應用單位來處理此類問題。