如何應(yīng)用物理規(guī)律進(jìn)行教學(xué)

黃旭輝 杜朝艾

（1.衡陽縣第四中學(xué)，湖南 衡陽 421227；2.衡陽縣第五中學(xué)，湖南 衡陽 421236）

如何應(yīng)用物理規(guī)律進(jìn)行教學(xué)

黃旭輝1杜朝艾2

（1.衡陽縣第四中學(xué)，湖南 衡陽 421227；2.衡陽縣第五中學(xué)，湖南 衡陽 421236）

物理規(guī)律教學(xué)是物理教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生能力的有效途徑。搞好物理規(guī)律教學(xué)，能使學(xué)生全面、靈活、牢固地掌握知識(shí)，能提高學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)分析解決問題的能力和創(chuàng)新學(xué)習(xí)的能力。根據(jù)物理規(guī)律教學(xué)特點(diǎn)，在中學(xué)物理教學(xué)中進(jìn)行了大量地實(shí)踐并取得了良好的效果。

物理規(guī)律；中學(xué)生；教學(xué)策略

0 引 言

物理規(guī)律是物理基礎(chǔ)知識(shí)的核心。搞好物理規(guī)律教學(xué)，不僅能使學(xué)生很好地掌握物理知識(shí)，而且還能有效地提高學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新學(xué)習(xí)的能力。結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)出物理規(guī)律教學(xué)的幾點(diǎn)策略，以饗讀者，求教同仁。

1 闡明物理規(guī)律的形成過程

物理規(guī)律一般反映物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系，闡述物理規(guī)律形成的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)一般都帶有探索性，能啟發(fā)學(xué)生積極思考，幫助學(xué)生總結(jié)出有關(guān)的物理規(guī)律[1]。實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要著重講清實(shí)驗(yàn)之所以這樣做的思路；要在特定的實(shí)驗(yàn)條件下，從錯(cuò)綜復(fù)雜的客觀現(xiàn)象中，排除次要因素，抓住重點(diǎn)，把主要的現(xiàn)象突顯出來，使全體學(xué)生有較深的感性認(rèn)識(shí)；要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“去粗取精，去偽存真，由此及彼，由表及里”的思考，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理，以揭示物理現(xiàn)象的規(guī)律，完成認(rèn)識(shí)上的第一次飛躍。

在講授物理規(guī)律形成的教學(xué)階段，教師一定要克服學(xué)生中存在的“重?cái)?shù)學(xué)推導(dǎo)、輕實(shí)驗(yàn)研究”的錯(cuò)誤傾向。對(duì)于由演繹推理導(dǎo)出的重要物理規(guī)律，要盡可能創(chuàng)造條件，設(shè)計(jì)簡單易行的驗(yàn)證性演示實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行檢驗(yàn)，或者安排一定量的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自動(dòng)手證實(shí)物理規(guī)律的正確性。無論是演示實(shí)驗(yàn)，還是學(xué)生實(shí)驗(yàn)，對(duì)于講授物理規(guī)律的形成能發(fā)揮很大的作用[1]。對(duì)從現(xiàn)象到規(guī)律之間的思維跨度比較大的實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)對(duì)學(xué)生的思維作必要的啟發(fā)，運(yùn)用控制變量法，引導(dǎo)學(xué)生分析、歸納、總結(jié)出有關(guān)物理規(guī)律。例如，在“焦耳定律”的教學(xué)中，可采用如下的方法[2]：

①根據(jù)日常生活和生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，分析出電熱Q與電流強(qiáng)度I、電阻R和通電時(shí)間t有關(guān)[3]；

②研究方法：控制變量法。當(dāng)電流I、時(shí)間t相同時(shí)，研究電熱Q與電阻R的關(guān)系。當(dāng)電阻R、時(shí)間t相同時(shí)，研究電熱Q與通電時(shí)間t的關(guān)系；

③通過演示實(shí)驗(yàn)找出Q與I、R和t的關(guān)系。這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是如何提高實(shí)驗(yàn)的可見度。我們采用先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備——實(shí)物投影儀將溫度計(jì)液柱的升降情況直接投影到大屏幕上，讓全體學(xué)生都能看到溫度計(jì)液柱的變化。由實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：當(dāng)I與t一定時(shí)，R越大，Q越大；當(dāng)R與t一定時(shí)，I越大，Q越大；當(dāng)I與R一定時(shí)，t越大，Q越大。

④根據(jù)演示實(shí)驗(yàn)結(jié)論，分析得出焦耳定律。這種方法要充分發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)的作用，增強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的效果。

在向?qū)W生講授物理規(guī)律形成的教學(xué)階段，除加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)外，還必須十分重視觀察的作用。針對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，教師要制定出符合學(xué)生認(rèn)識(shí)過程特點(diǎn)的觀察程序，基本思路是：由少到多、由片面到全面、由表及里仔細(xì)地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象各方面的特征，特別是那些與物理規(guī)律密切聯(lián)系的主要特征，與此同時(shí)，還要有意識(shí)地針對(duì)學(xué)生觀察中的缺陷和弱點(diǎn)，設(shè)計(jì)一系列富有啟發(fā)性的問題，讓學(xué)生帶著問題邊觀察、邊思考，并且創(chuàng)造各種條件促使學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，從而深化觀察效果。

在進(jìn)行物理規(guī)律形成的教學(xué)中，必須注意建立物理規(guī)律的階段性。由淺入深，多次反復(fù)，不能一味求全、求深、操之過急，欲速則不達(dá)。在學(xué)生建立物理規(guī)律的階段，還必須注重啟發(fā)學(xué)生積極思維，引導(dǎo)學(xué)生完成從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的飛躍。學(xué)生掌握物理規(guī)律的過程就是研究探索客觀規(guī)律的過程，教師要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的思維，即運(yùn)用比較、分析、綜合、判斷、推理、想象等方法來抓住事物的本質(zhì)特征，以及事物間的聯(lián)系和制約關(guān)系，揚(yáng)棄非本質(zhì)的東西，使學(xué)生在這個(gè)過程中學(xué)會(huì)運(yùn)用理想模型、理想實(shí)驗(yàn)等科學(xué)抽象方法，完成認(rèn)識(shí)上的飛躍。

2 明確物理規(guī)律的物理意義

在規(guī)律教學(xué)過程中，要引導(dǎo)學(xué)生深刻理解規(guī)律的物理意義，防止死記硬套[4]。

從理論上解釋實(shí)驗(yàn)規(guī)律，做到從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面來充分認(rèn)識(shí)物理規(guī)律。如玻意爾定律是實(shí)驗(yàn)定律，也可以從分子動(dòng)理論來解釋它，做到理論與實(shí)驗(yàn)相統(tǒng)一。

要從物理意義上去理解物理規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。如ρ＝m/v，對(duì)同一物質(zhì)而言，不能說密度跟質(zhì)量成正比，跟體積成反比。因?yàn)橥晃镔|(zhì)的密度是不變的。

要引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)物理規(guī)律間的相互聯(lián)系，以便更深入地理解物理規(guī)律。如動(dòng)量守恒定律與牛頓第三定律的關(guān)系；動(dòng)能定理、動(dòng)量定理跟牛頓第二定律的關(guān)系等。

要充分認(rèn)識(shí)物理規(guī)律中各個(gè)物理量的物理意義。如f=ma中的f指的是物體所受的合外力；在E=△φ/△t中，要區(qū)別φ、△φ、△φ/△t的物理意義；又如在a= △v/△t中，要區(qū)別v、△v、△v/△t的物理意義。加速度反映了物體速度改變的快慢，而速度則反映了物體位置改變的快慢，弄清了它們的物理意義，就可以避免“速度為零，加速度也為零；速度越大，加速度越大或速度越小，加速度越小”等錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。

教學(xué)物理規(guī)律時(shí)，要抓住其中的關(guān)鍵詞，如胡克定律是在彈性限度內(nèi)，彈簧的“彈力”與其“伸長”成“正比”；楞次定律中，感應(yīng)電流的方向總是“阻礙”引起感應(yīng)電流的磁通量“變化”，這里的“阻礙”并非“阻止”，也非“產(chǎn)生相反方向的磁場”，這里的“變化”是指磁通量變大或變小、變方向等[1]。

選擇的具體問題一定要突出物理規(guī)律的基本特征，有鮮明的針對(duì)性。為了使學(xué)生理解理想變壓器的電壓、電流、功率規(guī)律，可舉例以加深對(duì)理想變壓器的規(guī)律的認(rèn)識(shí)。例如，理想變壓器原線圈兩端的電壓不變，當(dāng)副線圈電路中的電阻減小時(shí)，以下說法正確的是（ ）。

A輸出電壓、電流不變；

B輸出電流增大，輸入電流也隨之增大；

C 輸出電流增大，輸入電流減小；

D 輸出功率和輸入功率都增大。

[解析] 因原線圈電壓不變，則副線圈兩端電壓也不變，而用戶電器總電阻減小時(shí)，消耗功率增大，電流增大，則輸入電流也增大，輸入功率增大。所以應(yīng)選B、D。

選擇的具體問題還應(yīng)有一定的靈活性，要從規(guī)律的各個(gè)主要側(cè)面去提出問題，不能只局限于某一側(cè)面上，培養(yǎng)學(xué)生的“變式”思維能力。例如，為了使學(xué)生更好地理解牛頓第一定律，可組織學(xué)生討論這樣一個(gè)問題：“在勻速直線行駛的船上，站在船頭和船尾的兩人同時(shí)用同樣的手槍相互射擊，問誰先被擊中？”學(xué)生雖然對(duì)牛頓第一定律有所理解，但面對(duì)這樣的問題，卻往往認(rèn)為站在船尾的人先被擊中。產(chǎn)生這種錯(cuò)誤的原因，是由于沒有深入地認(rèn)識(shí)到慣性是物體的固有的屬性，慣性與物體是否受力以及物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都沒有關(guān)系。教師引導(dǎo)學(xué)生解答這類問題就能使學(xué)生更進(jìn)一步理解牛頓第一定律的物理意義。

用語言文字表達(dá)物理規(guī)律，要在科學(xué)性和邏輯性方面力求準(zhǔn)確而嚴(yán)密。例如，在教學(xué)牛頓第三定律中，由實(shí)驗(yàn)得出規(guī)律后，要分析規(guī)律語句中所表達(dá)的內(nèi)容，讓學(xué)生著重理解四點(diǎn)：第一，作用力與反作用力作用在兩個(gè)物體上，它們的作用效果永遠(yuǎn)不會(huì)抵消；第二，有作用力，就有反作用力，它們總是成對(duì)出現(xiàn)，同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失；第三，作用力與反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一條直線上；第四，作用力與反作用力必定是同一性質(zhì)的力。這樣，有助于學(xué)生理解相互作用間物體的力的大小關(guān)系，有助于正確區(qū)分作用力、反作用力和平衡力。

3 強(qiáng)調(diào)物理規(guī)律的適用范圍

物理規(guī)律只能在一定的范圍內(nèi)適用，這一點(diǎn)往往被學(xué)生忽視，遇到具體問題，他們常常將物理規(guī)律亂套亂用，得出錯(cuò)誤的結(jié)論[5]。因此，在物理規(guī)律的教學(xué)中，務(wù)必在引入、形成、深化、運(yùn)用規(guī)律等不同教學(xué)階段，反復(fù)向?qū)W生強(qiáng)調(diào)物理規(guī)律的適用范圍。例如，對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的教學(xué)，在學(xué)生認(rèn)識(shí)了定律的正確性之后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步向?qū)W生說明：牛頓運(yùn)動(dòng)定律和一切物理規(guī)律一樣，有著它的適用范圍，以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)只適用于解決物體的低速運(yùn)動(dòng)問題，不能用來處理高速運(yùn)動(dòng)問題；只適用于宏觀物體的運(yùn)動(dòng)，不適用于微觀物體的運(yùn)動(dòng)。又如，玻意耳—馬略特定律是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立起來的，無論是演示實(shí)驗(yàn)，還是學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，均可得到P1V1= P2V2的規(guī)律，這樣就容易使學(xué)生形成一種誤解，認(rèn)為玻意耳—馬略特定律在各種情況下均可以適用。其實(shí)，玻意耳—馬略特定律實(shí)驗(yàn)用到的裝置和實(shí)驗(yàn)過程本身就包含了這條規(guī)律的適用范圍，即：當(dāng)氣體的壓強(qiáng)不太大（與大氣壓比較）、溫度不太低（與室溫比較）時(shí)，可以看作理想氣體，氣體的質(zhì)量保持不變。再如，教學(xué)庫侖定律之后，學(xué)生對(duì)于庫侖定律公式F= kq1q2/R2只能適用于點(diǎn)電荷之間的作用已有所明確，但不一定完全認(rèn)識(shí)了。在這種情況下，教師可從反面提出這樣一個(gè)問題：“在庫侖定律公式F= kq1q2/R2中，當(dāng)R→0,則 F→∞。這種看法對(duì)嗎？”似是而非的問題將引起學(xué)生激烈的爭論，最后都認(rèn)識(shí)到：當(dāng)R→0時(shí)，兩個(gè)電荷q1和q2本身的線度和R相比已是足夠大了，這時(shí)不能再將q1和q2看成點(diǎn)電荷，而應(yīng)當(dāng)看成帶電物體，這時(shí)庫侖定律不再適用。

4 滲透研究物理規(guī)律的科學(xué)方法

物理學(xué)研究的科學(xué)方法是物理學(xué)家在創(chuàng)立和發(fā)展物理學(xué)的過程中，付出了艱巨的勞動(dòng)代價(jià)探索出來的。伽利略第一個(gè)將科學(xué)實(shí)驗(yàn)、邏輯思維和數(shù)學(xué)演繹三者緊密結(jié)合在一起，從而創(chuàng)立了物理科學(xué)的基本方法，為物理學(xué)的發(fā)展開辟了一條寬廣的道路。牛頓沿著這一條途徑，對(duì)實(shí)驗(yàn)觀察的結(jié)果進(jìn)行科學(xué)的思維加工，并運(yùn)用新的數(shù)學(xué)工具（微積分、微分方程），建立了經(jīng)典力學(xué)。在此基礎(chǔ)上，熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理和電動(dòng)力學(xué)都得到迅速發(fā)展，到19世紀(jì)后期形成了傳統(tǒng)的經(jīng)典物理方法。 這些方法對(duì)推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展，仍然具有普遍的科學(xué)意義。

發(fā)展和建立物理規(guī)律必須用到一系列的物理學(xué)的科學(xué)方法。如觀察實(shí)驗(yàn)、理想化方法（包括理想化模型、理想實(shí)驗(yàn)等）、科學(xué)思維方法（包括比較和分類、歸納和演繹、分析和綜合、假說等）和數(shù)學(xué)方法等等。在教學(xué)物理規(guī)律的過程中，教師應(yīng)當(dāng)使學(xué)生領(lǐng)略這些科學(xué)方法的實(shí)際意義，系統(tǒng)地了解科學(xué)方法的特點(diǎn)，具體地認(rèn)識(shí)科學(xué)方法在發(fā)展和建立物理規(guī)律上所起的作用，以及怎樣運(yùn)用科學(xué)方法更好地學(xué)好和發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律。

前蘇聯(lián)教育家蘇霍姆林斯基說過：“人的心靈深處，都有一種根深蒂固的需要，這就是希望感到自己是一個(gè)發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者。”學(xué)生學(xué)會(huì)了物理方法，學(xué)到的物理知識(shí)才會(huì)更加完善。有些同學(xué)體會(huì)更深：誰掌握了物理學(xué)的研究方法，誰就能探索出物理學(xué)層出不窮的奧秘。

5 深化物理規(guī)律的科學(xué)認(rèn)識(shí)

學(xué)生明確了規(guī)律的物理意義，往往還不能熟練地運(yùn)用。這是因?yàn)閺穆牰竭\(yùn)用還有一個(gè)加深理解和鞏固的過程。教學(xué)“平拋運(yùn)動(dòng)”之后，學(xué)生對(duì)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律有一定了解，可舉一實(shí)例，以深化和擴(kuò)展學(xué)生對(duì)規(guī)律的認(rèn)識(shí)。例如，一艘敵艦正以V1=12m/s的速度逃跑，執(zhí)行追擊任務(wù)的飛機(jī)，在距水平面高度h=320m的水平線上以速度V2=105m/s同向飛行，為擊中敵艦，就“提前”投彈。如空氣阻力可以不計(jì)，重力加速度g取10m/s2，飛機(jī)投彈時(shí)，沿水平方向它與敵艦之間的距離應(yīng)多大？如投彈后飛機(jī)仍以原速度飛行，在炸彈擊中敵艦時(shí)，飛機(jī)與敵艦的位置有何關(guān)系？

[解析] 投下的炸彈在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，水平方向上以飛機(jī)的速度V2=105m/s做勻速運(yùn)動(dòng)，炸彈在空中飛行的時(shí)間為：

在8s時(shí)間內(nèi)，炸彈沿水平方向飛行距離S2=V2t，敵艦在同一方向上運(yùn)動(dòng)的距離為S1= V1t，要擊中敵艦，有：S= V2t—V1t=744m

在8s時(shí)間內(nèi)，炸彈與飛機(jī)沿水平方向運(yùn)動(dòng)情況相同，都以V2=105m/s做勻速運(yùn)動(dòng)，所以在炸彈擊中敵艦時(shí)，飛機(jī)恰好從敵艦正上方飛過。

在鞏固和深化物理規(guī)律提出的習(xí)題中，最好設(shè)置“知識(shí)陷阱”，讓學(xué)生“碰壁知路”，了解自己存在的知識(shí)缺陷，加深對(duì)規(guī)律的理解。

總的說來，物理規(guī)律教學(xué)是物理教學(xué)中極其重要的環(huán)節(jié)，是構(gòu)成物理教學(xué)成功的要素之一。物理教師完全有理由而且很有必要在物理教育教學(xué)過程中，進(jìn)一步把握物理學(xué)科之特點(diǎn)加強(qiáng)物理規(guī)律教學(xué)。教學(xué)是一門創(chuàng)造性藝術(shù)，只有在教學(xué)中不斷創(chuàng)新，才能提高物理規(guī)律的教學(xué)水平。物理如同“一尊象牙美女”，我們就是古希臘神話中的“皮克馬利翁”。讓我們用自己全部的心血與關(guān)愛來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的濃厚興趣和熱情。讓物理走近大眾，讓世界擁抱物理！

[1]劉安賢.中學(xué)物理規(guī)律教學(xué)研究[D].武漢:華中師范大學(xué), 2000.

[2]楊聲章.談物理規(guī)律的教學(xué)體會(huì)[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊, 2012,(1):14-15.

[3]陸奮立,徐輝,詹金鋒.重視物理規(guī)律教學(xué) 提高學(xué)生解決問題的能力[J].中國民族教育,2013,(7-8):55-57.

[4]杜香翠.淺談物理教學(xué)中的規(guī)律教學(xué)[J].中等職業(yè)教育(理論),2009,(6):16-18.

[5]王燕麗.如何講解物理規(guī)律[J].山西科技,2006,(5):114- 115.

Strategies of Physics Laws Teaching

HUANG Xu-hui1, DU Zhao-ai2

(1. The Fourth Middle School of Hengyang County, Hengyang Hunan, 421227 China; 2. The Fifth Middle School of Hengyang County，Hengyang Hunan, 421236 China )

Physics laws teaching is an important task in physics teaching. It is an efficient way to train students’ ability.

Teaching physics laws well enables students to grasp knowledge wholly, cleverly and long. It can also improve students’ ability to solve problems and so students can learn actively and creatively. According to the characters of physics laws teaching, I practise the following strategies often in my physics teaching。

Physics laws; High school students; Teaching Strategies

G633.7

A

1673-2219（2014）05-0046-03

2013－12－12

黃旭輝（1977－），男，湖南衡陽人，中學(xué)物理一級(jí)教師，研究方向?yàn)橹袑W(xué)物理教育與教學(xué)。

(責(zé)任編校：劉志壯)