質點概念有效教學中應講清的幾個問題

馬新安

摘 要：本文首先闡述要重視高中物理概念教學的有效性，然后對一道命制錯誤的關于質點概念的高考物理試題進行深入思考與剖析，進而介紹了質點概念有效教學中應講清的幾個問題。

關鍵詞：質點概念;有效教學;理想模型

眾所周知：要學好物理，必須善于觀察，勤于思考，勇于探究。物理概念可謂物理學大廈的基石，學生能否形成清晰而準確的物理概念，能否真正理解概念，直接影響其對物理的興趣和信心。有時，在物理概念教學過程中，我們往往不重視對一些所謂的簡單的基本概念進行深入思考與分析，甚至對有些概念的認識存在偏差。越是基本的物理概念卻越容易為我們教師所忽視，尤其在高一物理起始階段的概念教學中，有些基本概念，在教學后，學生對其的認識和理解是混沌的、模糊不清的。因而，我們要十分重視高中物理基本概念教學的有效性。

對物理概念的認識和理解存在偏差不僅常見于學生學習物理概念以及應用物理概念解決問題的過程，而且在許多教輔資料中也時有出現，甚至偶爾也會出現在一些重大的選拔性考試。例：

（2009·廣東卷）做下列運動的物體，能當作質點處理的是：（D）

A.自轉中的地球

B.旋轉中的風力發電機葉片

C.在冰面上旋轉的花樣滑冰運動員

D.勻速直線運動的火車

不做深入分析，對命題者給出的參考答案似乎毋庸置疑。實際上這是一道缺乏科學性的錯誤試題，沒有準確把握質點概念的內涵和外延。本題實際上考查學生對質點概念外延即把一個物體看成質點的條件的理解。我們知道，一個物體能否看成質點取決于所要研究的問題，或者取決于物體的大小和形狀對所研究問題的影響程度：若無影響或影響很小，則在特定的問題中可以把物體看成質點，反之，若影響較大，則不能。也就是說，不指明所研究的問題，孤立地談一個物體能否看成質點是毫無意義的。

就本題而言，題干以及選項并未說明所要研究的問題，就認為做勻速直線運動的火車能看成質點，顯然是錯誤的。這里所犯的一個錯誤實質是不指明研究的問題就誤認為平動的物體能看成質點，轉動的物體不能看成質點，這顯然是荒謬的。同一個物體在不同研究問題中能否看成質點結論往往不同。換言之，同一物體有時可以看成質點，有時則不可以。對上題中D選項——勻速直線運動的火車而言，如果我們研究的問題是：考察做勻速直線運動的火車過隧道（隧道長度可以和火車長度相比擬）的時間，是不可以看成質點的;而在研究它從南京開到北京時的平均速度時則是可以看成質點的。

基于此，筆者想到，要做到概念教學的有效或者高效，并不是一件容易的事。筆者針對高一學生剛剛學過的幾個重要的基本概念做了一個簡單的問卷調查，結果發現，學生對質點、位移、矢量、速度，平均速度以及加速度等的認識和理解均存在較大的問題。比如，對質點概念，學生往往有以下錯誤認識：物體體積小就可以看成質點，勻速直線運動的物體都可以看成質點，轉動的物體一定不可以看成質點等等。下面筆者簡要介紹在進行質點概念教學時應該講清的幾個問題，以期我們教者能更好地幫助學生正確理解質點概念并熟練解決相關問題，不當之處，敬請斧正。

一、應講清什么是質點及質點概念的建立體現的思想方法

首先，要講清質點的概念：用來代替物體的有質量的點。要幫助學生認識到

質點只占有位置而不占有空間，具有被代替物體的全部質量。

其次，要讓學生認識到質點是一種“理想化模型”。它是對實際物體的一種科學抽象。建立物理模型是物理學中一種十分重要的方法，它是一種高度抽象的理想客體和形態，它最明顯的特點是對原型做了極度的簡化和純化的處理，突出了決定事物狀態、影響事物發展變化的基本聯系，從而使我們借助模型順利地研究問題。質點就是運用了理想化的方法，突出物體的主要因素，而忽略物體的次要因素，是一種理想模型。理想模型法是高中物理學習中的重要思想方法之一，讓學生深刻理解模型的重要意義和作用是十分必要的。

二、應講清為什么要引入質點概念

興趣是最好的老師。如果我們在教學過程中能講清楚所學知識的重要意義，無疑會激發學生學習興趣，端正其學習態度，從而提高學生的學習效率。

質點是運動的描述這一章內容的重要概念，為什么要引入質點概念呢？運動的描述中很關鍵的是位置的確定及位置變化的描述。而位置的確定的重要手段是建立坐標系。在坐標系中，往往用坐標來描述物體位置。而坐標往往表示坐標系中的一點，這就必然帶來一個問題：物體有大小和形狀，它應占據一定空間，而

不僅僅占據一點。如果我們能把物體看成有質量的點，忽略其大小和形狀，則問題迎刃而解。所以，把物體看成質點的重要意義在于便于我們確定物體位置以及研究物體位置變化及運動情況。搞清這點，學生對質點概念建立的必要性就會有更加深刻的認識了。

三、應講清把物體看成質點的條件

把物體看成質點的條件是什么？如前所述，應講清物體能不能看成質點，首先要搞清楚研究的問題。筆者在教學時列舉了地球、乒乓球、子彈、活塞，并讓學生討論在什么情況下（即在什么研究問題中）可以看成質點，什么情況下不能看成質點，實際課堂教學中，學生舉出了許多有說服力的實例，如研究地球繞太陽運行時間時，可以把地球看成質點，研究地球自轉時各點的運動快慢時不能把地球看成質點;研究活塞在汽缸中的運動速度時可以把其看成質點，而研究氣缸內氣體對活塞的作用力時不能把其看作質點等。進而追問學生：是不是大物體不能看質點而小物體能看成質點？是不是平動的物體（物體中各點的運動情況都相同）可以看成質點而轉動的物體不能看成質點？這樣讓學生深刻領悟了把物體看成質點的條件：物體的大小和形狀對所研究的問題沒有影響或影響很小，從而較好體現了對質點概念教學的有效性，實際反饋訓練效果非常好。

參考文獻

[1]黃秀蘭.物理概念的特點和本質[J].云南師范大學學報（自然科學版），1993（01）：16-20.

[2]呂華榮.“質點”概念教學中的過程設計[J].物理教學，2016，38（11）：49-52.