淺析高中教材中幾組易混淆的物理概念

王金聚

[摘 要]概念教學是物理教學的重要一環(huán)，但有些概念的外延卻存在著交叉的關系，學生模棱兩可、似是而非，不能深刻理解，甚至存在一些誤解。文章篩選了一些高中生容易混淆的物理概念，作了深度的剖析。

[關鍵詞]物理概念 混淆 辨析

[中圖分類號]G633.7[文獻標識碼]A[文章編號] 16746058（2016）260052

中學物理知識點豐富，內容龐雜、概念眾多。許多概念并沒有像大學教材那樣作深入的剖析，且有些概念還互有融合、似是而非，容易使學生產生誤解和混淆。本文從教學實踐中選取了幾組典型的易混淆的概念，作了簡要辨析，詮釋了它們的區(qū)別與聯(lián)系，供讀者參考。

一、時間、時刻、時間間隔

我們把某一瞬間叫做時刻，在時間軸上它用點來表示。時間間隔則是兩個時刻之間的間隔，在時間軸上它對應一段線段。我們平時說的“時間”，有時指的是時刻，有時指的是時間間隔，要根據具體情況才能認清它的含義。例如，有人問你：“研討會是幾點開始？”，他指的是時刻。如果問，“研討會要開多久？”，則指的是時間間隔。生活中鮮有人會說“時間間隔”，而直接用“時間”這個詞，譬如說“給你一周的時間把它完成”，這里的“一周的時間”顯然就是時間間隔。

二、速度、速率、平均速度、平均速率

速度和速率都是描述物體運動快慢的物理量，其定義分別是：

無論是平均速度，還是平均速率，都對應一段時間間隔，只能粗略地描述這段時間內物體運動的快慢。為了更精準地描述物體的運動快慢，我們引入瞬時速度的概念。

物體在某一時刻的速度叫做瞬時速度，瞬時速度的大小通常叫做速率。

日常生活中所講的“速度”一詞，有時指平均速度，有時指瞬時速度，有時指速率。如天氣預報中講“風暴中心以19km/h左右的速度向西北方向移動，在登陸時風暴中心的最大風速為30m/s……”，顯然，前者指的是平均速度，后者指的則是瞬時速度；再如，汽車速度計現(xiàn)在顯示的是100km/h，顯然，速度計并不能說明汽車的運動方向，“100km/h”實際上指的是汽車的速率。

需要注意的是，速率是速度的大小，但不能認為平均速率就是平均速度的大小。比如，你繞操場跑了一圈回到出發(fā)點，你的平均速度為零，但平均速率卻不等于零。

三、機械運動、機械振動、簡諧運動

在物理學中，把一個物體相對于另一個物體位置的變化稱為機械運動，簡稱運動。

物體在平衡位置附近所做的往復運動叫做機械振動。振動物體偏離平衡位置后會受到指向平衡位置的回復力，如果某振動物體所受的回復力滿足F=-kx，即回復力大小跟位移成正比、方向恒相反，則這樣的振動我們叫做簡諧運動。

顯然，簡諧運動是機械振動的一種形式，而機械振動又是機械運動的一種形式，機械運動才是宇宙中最普遍的運動。

四、束縛電子、自由電子、光電子

原子核對核外電子的庫侖引力，使得電子被束縛于原子，此電子被稱為束縛電子。不同物質的原子核對電子的束縛能力不同，如金屬原子的外層電子就很容易丟失，當電子脫離原子核的束縛，從原子內跑出來能夠自由移動時，這樣的電子就叫做自由電子。

金屬物體在光的照射下發(fā)射出的電子叫光電子。該電子與平常的電子沒什么區(qū)別，只是叫法不同而已。

五、平均值、有效值

電流的有效值與平均值是兩個很容易混淆的概念。

電流的有效值是從熱效應等效的角度來定義的，其含義是變化的電流i（交流或脈動直流）在一段時間內通過純電阻R產生的熱效應與恒定直流I在相同時間內通過純電阻R產生的熱效應相等，則I的數值就是i的有效值。而電流的平均值則是從電量等效的角度來定義的，其含義是變化的電流i（交流或脈動直流）在一段時間內通過導體橫截面的電量與恒定直流I在相同時間內通過導體橫截面的電量相等，則I的數值就是i的平均值。

對于正弦式交變電流，在一個周期內的平均值顯然恒為零，這在技術應用中并沒有多大意義。一般而言，我們所用到的交流電的平均值，是指交流電在一個周期內絕對值的平均值，或者說交流電在正半個周期內的平均值。

七、布朗運動、熱運動

分子都在不停地做無規(guī)則的運動，這種運動稱為分子的熱運動。

1827年，英國植物學家羅伯特·布朗發(fā)現(xiàn)水中的花粉及其他懸浮的微小顆粒不停地作無規(guī)則運動，這種運動被稱為布朗運動。做布朗運動的粒子非常微小，直徑約1～10微米，在周圍液體或氣體分子的不平衡撞擊下，受到一種隨時間不停變化的合力，導致了微粒的布朗運動。溫度越高、顆粒越小，布朗運動越明顯。

做布朗運動的是顆粒，做熱運動的是分子。布朗運動的無規(guī)則性，間接地反映了液體分子運動的無規(guī)則性。

八、熱量、熱能、內能

熱量又稱為熱能，它和內能是兩個不同的物理量。熱量是在熱傳遞過程中傳送能量的多少，是一個過程量，只有在熱傳遞的過程中才有意義。不能說“物體含有熱量、具有熱量”。內能是物體內所有分子做無規(guī)則運動的動能和分子間相互作用的勢能的總和，它和物體的質量、溫度等因素有關。一切物體都有內能。

有人認為“一個物體的內能減少了，一定有另一個物體的內能增加”這是個錯誤的認識。如物體沿粗糙的斜面滑下，由于摩擦，物體和斜面的內能都增加，這是機械能向內能轉化的結果。

概念的掌握向來都不是僅靠死記硬背學得好的，只有深刻理解其內涵，正確認識它與其他物理概念的區(qū)別與聯(lián)系，才能進一步掌握好物理規(guī)律及應用，為進一步學習物理打下堅實的基礎。作為教師，要將這些難以區(qū)分的概念梳理清楚，在教學中做好與類似概念的對比分析，不急于求成，循序漸進，層層剖析，才能讓學生準確地理解和掌握，避免先入為主地將一個錯誤的理解根植于腦中，給以后的糾正帶來更大的困難。

（責任編輯 易志毅）