注重物理知識的生成過程

孫金紅

物理是一門以觀察和實驗為基礎的科學。實驗,不僅能提高學生的學習積極性,更重要的是通過實驗可以培養學生科學的態度,培養學生觀察、分析問題的能力,讓學生逐步了解科學的發展過程,培養學生學會合作、與人共事的能力,鞏固已學過的知識,培養學生自主學習的能力以及掌握研究性學習的方法。了解了物理是一門實驗科學后,那么物理知識的生成過程就是在大量實驗事實的基礎上分析提煉而成的。為此,在學習物理時,就要注重每一知識點支撐實例及分析總結,也就是要充分重視知識的生成過程,使每一知識點都有充足的實例和嚴謹的思維作支撐。這樣才能做到“知其然,知其所以然”,才能將知識深刻領會,而不是僅限于幾個干巴巴的結論或公式。也只有這樣才能將知識學活,而不會出現記住的結論不會用,拿起公式亂套一氣的現象。

提高物理教學質量,關鍵還在于課堂教學,這要求通過教師的備課把這一節課的重難點吃透,并依由易到難的次序講解,深入淺出,使學生便于理解。我們要合理安排時間,對要點問題多作橫向,縱向聯系。在課堂教學過程中,教師充分發揮主導作用,啟發學生,引導學生進行主動的思考、發現,增加學生思維的活動量引導學生的思維不斷深化,從而領會知識、掌握知識。加深學生的理論聯系實際的能力。

例1.“摩擦力的方向與物體相對運動(或相對運動趨勢)方向相反”這一結論。

舉例:(1)物體在水平地面上向右滑動時,受到的摩擦力方向向左,與其相對地面運動方向相反。

(2)將物體輕放在水平勻速運動的傳送帶上。物體受摩擦力向前,物塊向右運動,摩擦力的方向與其運動方向相同。但物體相對于傳送帶向左滑動,故摩擦力方向仍與其相對運動方向相反。

由以上兩個實例可以看出,結論中的“相對”兩字是至關重要的、若漏掉兩字,記為“摩擦力方向與物體運動方向相反”,這樣就完全錯了。

通過這兩個實例還可得出“摩擦力可以是阻力,也可以是動力”,即“摩擦力并不總阻礙物體的運動”的結論。其實,摩擦力方向與物體運動方向是可成任意夾角的。如在豎起向上的電梯內,某人用手擦電梯的內壁,向右擦時,電梯受向右的滑動摩擦力;向斜上方擦時,電梯受到斜向上的摩擦力‘可見電梯所受滑動摩擦力的方向可與其向上的運動方向成任意夾角。靜摩擦力也可與物體運動方向成任意夾角。如放在斜面上一起勻速運動的物體受靜摩擦力沿斜面向上,但其勻速運動的方向卻可以任意。

例2.重力功W璆與重力勢能的變化△Ep間的關系:

舉例:(1)質量為m的物體,下降h高時,重力做正功,W璆=mgh,重力勢能減少mgh,故有W璆 = mgh1-mgh2=△Ep。

(2)質量為m的物體,升高h高時,重力做負功,W璆=-mgh,重力勢能增加mgh,仍有W璆= mgh1-mgh2 =- △Ep。

正功、負功兩個例子充分說明了關系式“W璆 =-△Ep”的正確性,同時根據這兩個實例很容易把上述關系式用文字表達出來,其含義就是:“重力做的功等于重力勢能的減少”,即“重力做多少功,重力勢能就減少多少;克服重力做多少功,重力勢能就增加多少”。這樣對重力功與重力勢能的變化量間的關系,從公式的實際含義有了深刻準確的認識。

例3.高一物理“動量守恒定律”一節,對動量守恒定律的證明,課本是這樣推導的:在光滑水平面上做勻速運動的兩個小球,質量分別為m1和m2,速度分別為v1和v2,且v1>V2,經一段時間后,兩球發生碰撞、碰后速度分別為V′1和V′2。設碰撞過程中,第一個球和第二個球所受的平均作用力分別是F1和F2,力的作用時間是t。根據動量定理,取向右為正方向,對第一個球:-F1t = m1V′1-m1 V1;對第二個球:F2t=m2 V′2-m2v2。根據牛頓第三定律,F1和F2大小相等,所以m1 V′1-m1V1==(m2V′2 - m2v2),由此得:m1 V′1+m2v2 ==m1 V1+m2 V′2。

上式在什么條件下成立呢?兩球碰撞時相互作用力是內力。兩球還受到外力,即重力和支持力,但他們彼此平衡,所以,兩球組成的系統所受的外力之和為零。系統不受外力或者所受外力之和為零,是我們得出上式的條件。

對這一段的學習,許多同學沒有認真思索、體會,尤其是對定律的條件的論述部分,造成了對定律的一知半解,對定律的條件記不住或理解不深刻,題目條件稍變,即不知如何分析。

此例中,正是由于重力、支持力彼此平衡,合力為零,才使得兩球間的相互作用力F1和F2成為兩球分別受到的合力,故而才有兩球受的沖量大小相等,方向相反,從而兩球的動量變化大小相等,方向相反,即△P1=△P2,總動量的變化量△P=0,動量才守恒。試想若球1在碰撞中還受一外力F3(這時系統受外力之合等于F3不為零)則兩球受合外力不再大小相等、動量變化量△P1≠ △P2,動量必不守恒?？梢妱恿渴睾愕臈l件必須是:系統不受外力或所受外力之和為零。

有了這種嚴謹的思維,清醒認識到動量守恒的條件,再結合一些典型的實例,分析比對定律的適用條件,就會有了深刻的認識。

許多同學物理學習幾年,但仍然不能入門,感覺物理難學,不好掌握,考試成績少得可憐,恐怕均與不注重知識的生成分程打不好基礎有關。有的死記概念、規律,不求理解記憶,用時發生記憶錯誤,張冠李戴。如將機械能守恒的條件記為“合外力為零”,把動量守恒定律的條件記為“只有重力做功”。解題時明明用的是動能定理,卻寫成根據機械能守恒定律,明明是根據動量守恒,卻寫成根據動量定律。這些均與不良的方法有關。希望同學們在學習中能注童知識的生成過程,將知識學透、學精、真懂才行。

高中物理是學生普遍認為最難學習的課程之一。學生之所以怕學物理,除智力因素外,缺乏科學的、積極的態度和情感也是十分重要的原因?？傊?在教學中不僅要教會學生學習方法,抓住學習中重點難點,啟發學生準確理解和掌握物理概念及規律,培養學生的學科能力,同時要動之以情耐心輔導,幫助學生克服學習中困難,獲得成功;激發學生學習積極性,讓他們有更多的成功機會,從而增強學習的信心,提高他們的學習成績。