淺談公式表達法在學習物理中的應(yīng)用

徐冬春

物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，它不同于其他學科，而與實際生活聯(lián)系密切，存在豐富的物理現(xiàn)象。物理實驗使學生動眼、動手、動腦，起到加工知識、自我增長知識的作用，培養(yǎng)學生實事求是，嚴肅認真的科學態(tài)度和科學方法，以達到激發(fā)學生思維，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。許多物理公式就是在大量實驗的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的規(guī)律，但有些物理規(guī)律或物理關(guān)系的建立并不是直接從實驗得到的，而是經(jīng)過了理想化或合理外推而得出的。所以，想要學好初中物理，熟記物理公式是前提。對于初學物理的學生來說，物理這門課學習起來并不那么輕松，在既要提高學生素質(zhì)，又要減輕學生負擔的今天，講究學習方法尤顯重要。這里，就介紹一種行之有效的物理學習方法——公式表達法。公式表達法就是將某個知識點概括成簡明的等式。其意義與優(yōu)點是：教會學生利用歸納總結(jié)的方法將某些知識概括成簡明的形式，即把抽象的知識變成形象的邏輯性的等式，這樣極有利于學生識記。所以，學生學習起來自然就會感到輕松。下面就介紹一些實例，以供參考。

一、公式表達法在概念方面的應(yīng)用

例如，在教學物理第三章第二節(jié)時，教材中有這樣一個概念：物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。內(nèi)能這一概念，學生難于掌握，如果在這里把它歸納成公式：物體的內(nèi)能=（平均分子動能+平均分子勢能）×分子總數(shù)。這樣，學生記識這一公式比死背概念容易得多，而且在解答習題時更能得心應(yīng)手。

例：關(guān)于物體的內(nèi)能，下列說法中正確的是（ ）

A.溫度高的物體內(nèi)能大；B.物體的內(nèi)能增加溫度一定升高；C.內(nèi)能小物體溫度低；D.物體的溫度降低內(nèi)能減小。

如果只識記概念，往往會得出四個答案均對的錯誤結(jié)論。上面歸納的公式顯而易見地告訴我們，內(nèi)能由物體的多少和物體內(nèi)部分子的動、勢能總和這兩個方面決定，物質(zhì)的多少決定分子總數(shù)的多少，物體內(nèi)部的分子動能大小宏觀上反應(yīng)在物體溫度的高低上，勢能大小宏觀上反應(yīng)在物體體積大小上。同一物體，溫度越低，物質(zhì)內(nèi)部分子動、勢能的總和就越小，即內(nèi)能越小。不是同一物體不會得這樣的結(jié)論，故A，C錯。B選項引入熔化現(xiàn)象說明：熔化過程，內(nèi)能增加，但溫度不變（分子勢能發(fā)生了改變），故B錯。顯然，只有D為正確答案。

同樣，在教學機械能、總功概念時，也可指導(dǎo)學生將其歸納成公式：機械能=動能+勢能；總功=有用功+額外功。

二、公式表達法在習題中的運用

例如，在講解兩種溫度不同的液體相混合這類題時，可指導(dǎo)學生運用：Q=cm△t，即Q吸=Q放。推導(dǎo)出混合后溫度為：t=（c1mltl+c2m2t2）/（clml+c2m2）。如果是同種物質(zhì)，cl=c2，可化簡為t=（mltl+m2t2）/（ml+m2）。由于（ml+m2）為所配液的總質(zhì)量m，則上式為：mt=（m1t1=m2t2）。

上式表達有一些抽象，不利于學生記憶，指導(dǎo)學生將上式所隱含的規(guī)律找出來，并叫學生敘述。其實，學生早已對自己所推得的這種公式感到很新奇了，他們會積極地參與敘述，教師可將學生的敘述總結(jié)為：要配液體的質(zhì)量與其溫度之積等于所用液體的質(zhì)量與其溫度的乘積之和，用公式表達為：要配質(zhì)量×其溫度=所用質(zhì)量1×其溫度+所用質(zhì)量2×其溫度。學生識記上式不僅容易，而且還能夠較輕松地運用此公式去解答一些有深度的習題。

例如：要得到lO千克50℃的溫水，問需70℃的熱水和20℃的冷水各多少千克？（不計熱損失）

分析：設(shè)需熱水x千克，冷水則為（10-x）千克，代入上式，得：10×50=70x+（10-x）×20解得：x=6千克（熱水的質(zhì)量），冷水為4千克。

同樣，在講解火車過橋問題時，干脆將這現(xiàn)象寫成公式：過橋時間=（車長+橋長）/車速。

學生比較容易理解和記住這公式，在解決這類題（特別是所求對象變化）時，可快速而準確地求解出結(jié)果。

例如：一列長100米的火車以54千米/小時的速度，完全通過一座橋耗時40秒，求橋長？

如果未講解這公式，很多同學會出錯，在用（車速×時間）所得的長是加車長和減車長上而犯愁。記住上式，就輕松多了，類似地可將公式擴展到火車過站臺、過隧道、部隊過橋等這類題中。

三、公式表達法在實驗方法、結(jié)果上的運用

在講測細銅絲直徑、測一張郵票質(zhì)量等實驗中，可指導(dǎo)學生歸納總結(jié)實驗方法，用公式表達為：細銅絲直徑=纏繞寬度/纏繞圈數(shù)；一張郵票的質(zhì)量=一疊郵票的質(zhì)量/郵票的張數(shù)

在講解使用滑輪組的實驗時，可總結(jié)實驗結(jié)果，用公式表達為：拉力=物重/繩段數(shù)。

在物理教學中，教會學生掌握這種方法，教學時可起到事半功倍的效果，因為這不僅能提高學生的自學能力，而且還能激發(fā)學生學習物理的興趣，更重要的是，教會學生這一方法能提高學生素質(zhì)。無數(shù)的歷史事實告訴我們，許多著名的科學家都具有超凡的歸納總結(jié)能力，他們幾乎都是在總結(jié)前人的成果、積累前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上取得成功的。例如，開普勒的成功訣竅，就是在以第谷積累的大量可靠天文資料為依據(jù)，善于歸納與總結(jié)而發(fā)現(xiàn)星運行規(guī)律，推導(dǎo)出行星運行三定律的；牛頓也是在總結(jié)前人對引力研究的理論基礎(chǔ)上歸納出萬有引力定律的。所以，我們應(yīng)注重對學生這種思想的灌輸，使他們掌握這種方法，并善于應(yīng)用這一方法；使他們不僅在現(xiàn)在的學習上，而且在今后的工作上都獲益匪淺，并且受益終身。

注：物體的內(nèi)能，在中學階段，可用文中式子表達，這也符合教材中內(nèi)能概念的敘述，其實，內(nèi)能在微觀上包括分子的所有各種形態(tài)的能量，分子問的相互作用的動、勢能以及分子、原子內(nèi)部的能量（鍵能），不有多原子分子的轉(zhuǎn)動動能等。