從物理量單位中“理”出成果

胡蓉

（陜西省城固縣第二中學，陜西 城固 723200）

在平時物理教學中，當我們每給學生引入一個新的物理量時，都會強調這個物理量的單位。物理量的單位代表了這個量的物理意義，它也是物理量與數(shù)學量的本質區(qū)別。如果學生在解答物理問題時僅僅給出它的大小弄錯或隨意丟棄物理單位將無法正確的描述出這個物理量，在解答中是不允許的。因此物理量單位的重要程度是必須要嚴格強調的，描述一個完整的物理量既要表示它的大小還要確定它的單位。

《普通高中物理課程標準》中指出：認識單位制在物理學中的重要意義，知道國際單位制中的力學單位。因此在高中物理教學過程中不但要注重講解物理概念、定律、物理公式的同時也要加強對物理單位的講解。當我們教給學生多個物理量并充分深刻認識到它的單位后，也可以逆向從單位中得出一些物理量的邏輯關系或小學科間的聯(lián)系；或者幫助我們從一個基本物理量出發(fā)梳理多個與之相關物理量的意義，這樣有助于我們將一些零散的物理量（知識點）編織成一個完整的知識體系，以解決一些復雜問題；甚至還可以利用單位鍛煉學生從對這個物理量由哪些相關量決定的猜想到反推出此物理量公式的思維能力。

一、從單位“理”出物理量的邏輯關系建立學科聯(lián)系

（一）利用單位分析物理量間的邏輯關系

在講述功和能的關系時，學生往往不易理解兩個明明表示不同的物理量在能量轉化轉化過程中卻可能存在等量關系。我們可以借助單位來讓學生理解這兩個物理量。

做功基本計算公式為W=F·S從單位角度看有：1J=1N·m而牛頓第二定律知：F=ma即從單位看1N=1Kgm/s2，故1J=1Kg·m/s2·m= 1Kgm2/s2。如果物體受力做功轉化為動能：即從單位看我們發(fā)現(xiàn)做功的單位化簡為國際單位制與動能的單位化簡為國際單位制二者是完全相同的，即功和能量是表示一個物理意義，可以引導學生這樣理解：“外力對物體做功，物體能量增加。做功是一個過程量，其結果物體能量發(fā)生變化。”這樣可以使學生更好的理解這兩個物理量的邏輯關系。

（二）高中物理可大致分為“力學、熱學、光學、電磁學及原子物理學”六大部分，在教學過程中這六部分基本是單獨教學自成一體的，但在實際中有不可分割的聯(lián)系，這種聯(lián)系在高中物理綜合應用中尤為突出，其亦可以從物理量單位中建立。

例如：在初中物理中講重力與質量的關系時有一個基本的計算公式：G=mg此處的g僅表示常量，其單位是N/Kg。而在高中物理中牛頓第二定律規(guī)定：使質量為1Kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力規(guī)定為1N。即：1N= 1Kg·m/s2，所以g= 9.8N/Kg=9.8m/s2。N：為力學單位，表示力的大小。m/s2：為加速度單位。由單位的等量關系可將力學與運動學建立聯(lián)系。再如在電場中電場強度E的單位是N/C，那么很明顯力學和電學之間可以建立聯(lián)系。

二、從表示基本物理量的單位來“理”出與之相關物理量的聯(lián)系，建立知識體系

在靜電學部分我們從最開始的物體帶電，它所攜帶的電荷（帶電量）到后面我們講電流、電場強度、庫侖定律、電勢差、點電荷在電場力下做的功及電容。這六個物理量基本涵蓋了靜電學的所有知識，這些物理量在學習之時看似零散，知識點多但它們都是因為由帶電體產(chǎn)生的，它們與物體的帶電量Q有密不可分的聯(lián)系。我們可以借助Q的單位庫侖（C）著手利用單位來梳理它們之間的聯(lián)系。

電流I的單位（A）1A=1C/S，它表示單位時間內(nèi)通過導體橫截面積的電荷量是1C；

電場強度E單位為（N/C），它表示帶電量是1C的點電荷在電場中某點受到的靜電力為1N，那么此點的電場強度為1N/C。

電勢差U單位（v）1V= 1N/C·m，它表示在1N/C的勻強電場內(nèi)，沿電場線方向移動1m，其兩端間的電勢差為1V。

點電荷在電場力下做的功電功WAB單位為（J）1J=1C·V，它表示帶電量為1C的點電荷在電場中從A移動B（AB間的電勢差為1V）電場力做功為1J。

經(jīng)過這樣的梳理可以幫助學生對靜電學部分所學知識進行串聯(lián)，更加清晰地反映出各物理量所表示的物理意義。運用同樣的方法可以在每個章節(jié)或某個小學科學完后進行物理量的梳理，這樣在應用中不會混淆各物理量，有助于學生建立知識體系，在以后的綜合應用中將更加得心應手。

三、利用單位制“理”出物理學公式

在教學中我們也可引導學生利用物理學公式兩端表示量單位一致的原則，對新的物理量進行大膽的猜想再推證進而反推出物理公式，這樣可以培養(yǎng)學生的求真欲，探索欲，提高學生的學習興趣。

例如：在學習圓周運動中的向心力時，向心力公式是教材中直接給出的，這樣顯得沒有說服力，學生也是死記硬背，沒有自己的思考，所以在此處教學中我會引導學生自己推證。先鼓勵學生猜想向心力的大小可能與哪些物理量有關，經(jīng)過討論大致認為可能與物體的質量m，物體的運動速度V和圓周運動的軌道半徑r有關。到底有什么關系可以用單位一致來推證。

設決定向心力F大小是ma，Vb，rc即：F=k·ma·Vb·rc（k為比例系數(shù)）根據(jù)等式兩端單位一致可得又因為1N=1Kgm/s2故：。解得a=1；b=2；c=-1。即：F=k·m1·V2·r-1整理：告訴學生經(jīng)過實驗可得到k=1，則證得：經(jīng)過這樣的求證即鍛煉了學生逆向思維的能力又幫助學生“理”清了物理量之間的關系，其實這種方法可用于很多物理公式的推證中。

經(jīng)過我們對物理量單位的深入挖掘，在以后的教學活動中將更有助于我們將物理課體系化，網(wǎng)絡化，也將讓學生在學習過程中產(chǎn)生更多的興趣，提高學習主動性，獲得更大的成就感。真正讓物理這門課“理”出聯(lián)系，“理”出體系，“理”出成果。