中学物理规律教学的探讨

1、目录1引言12物理规律教学的重要性22.1物理规律是物理学知识体系的核心22.2使学生掌握物理规律是物理知识教学的中心任务22.3建立和掌握物理规律有助于发展学生的智能33物理规律的特点及其分类43.1物理规律的特点43.2物理规律的分类54物理规律教学的一般过程84.1提出问题，创设便于发现规律的物理环境84.2探索物理事实的内在联系，形成规律104.3下定论并对规律进行讨论，加深理解规律114.4指导学生运用和巩固规律135学生学习物理规律中的常见问题145.1感性知识不足145.2相关的准备知识不足145.3学生在日常生活中形成的错误观念的干扰145.4思维定势带来的负迁移155.5抽象

2、逻辑思维能力不强155.6不会运用物理规律说明、解释现象，分析解决实际问题156结束语16参考文献17致谢18摘 要物理规律反应了物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律。它揭示了在一定条件下某些物理量间内在的、必然的联系。整个中学物理是以为数不多的基本概念和基本规律为主干而构成的一个完整的体系，是由基本概念、基本规律和基本方法及其相互联系构成了学科的基本结构。其中，基本概念是基石，基本规律是中心，基本方法是纽带，本文就从物理规律教学的重要性，物理规律的特点及其分类，物理规律教学的一般过程，学生学习物理规律中的常见问题等几个方面对物理规律教学进行探讨。 关键词: 物理规律；教学

3、；探讨AbstractPhysical laws reflect the rules which the physical phenomena and physical process will inevitably occur,develop and change under certain conditions.They reveal the inherent and the inevitable contact between certain physical elements under certain conditions.Physics throughout the Seconda

4、ry School constitute a complete system which mainly forces are the rare basic concepts and fundamental laws.Such basic concepts,basic laws,basic methods and their interrelationship constitute the basic structure of the discipline.Among them,the basic concepts are the cornerstone,the basic laws are t

5、he center and the basic approaches are the link. In order to explore the physical laws teaching,this article talks about the characteristics and classifications of physical laws,the general procedures and common problems while learning physical laws.Key Words:physical laws;teaching;discussion 1引言 物理

6、规律反应了物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律1。它揭示了在一定条件下某些物理量间内在的、必然的联系。整个中学物理是以为数不多的基本概念和基本规律为主干而构成的一个完整的体系，是由基本概念、基本规律和基本方法及其相互联系构成了学科的基本结构。其中，基本概念是基石，基本规律是中心，基本方法是纽带2。要使学生掌握学科的基本结构，就必须使学生学好基本规律。在中学物理教学中，学生的智力和能力，也主要是在观察、实验、探索和分析物理现象，理解、掌握和运用物理概念和物理规律的过程中不断发展起来的。所以，我们应当在抓好物理概念教学的基础上，认真抓好基本规律的教学。2物理规律教学的重要性物理

7、规律是物理学知识体系的核心构件3，物理规律教学也是中学物理教学成功的关键环节4。2.1物理规律是物理学知识体系的核心物理学的知识体系是以一系列的物理规律凝聚而成的。在物理学发展史上，人们正是以一系列的物理规律为中心，而建立了物理学的各个分支体系。例如光的反射定律和折射定律是光学知识的中心，欧姆定律、串、并联电路的规律和焦耳定律是电学知识的中心，等等。2.2使学生掌握物理规律是物理知识教学的中心任务学习和研究自然科学，中心任务是掌握自然规律并用来为人类服务；物理学是自然科学中的一门重要学科，学习物理知识的中心任务应该是掌握物理规律并应用于实际。在物理教学中，使学生建立概念和掌握规律之间存在着不可

8、分割的、辩证的联系。一方面，形成清晰、准确的概念是掌握规律的基础，如果概念模糊不清，就谈不上准确地掌握规律；另一方面，掌握了物理规律又可以深刻而全面的理解概念。例如，只有理解力的三要素概念（大小、方向、作用点），才能理解同一直线上或互成角度的二力合成的规律（如图1）和二力平衡条件（如2）等；反之，通过掌握力的合成规律和二力平衡条件，又能更深刻的理解力的三要素概念。所以，物理规律的应用比物理概念的应用更为广泛，理解和掌握物理规律才能更有效地利用物理知识去解决实际问题。由此可见，使学生掌握好物理规律是物理知识教学的中心任务。.F1F2F合F2F1.图1 二力合成 图2 二力平衡2.3建立和掌握物理

9、规律有助于发展学生的智能物理规律的建立与物理概念的形成相似，主要是通过实验探索、分析综合、归纳推理等而建立的。在物理规律的教学中，学生运用物理规律比起运用概念更需要动脑筋。所以通过物理规律的教学更能使学生获得研究物理的科学方法，培养学生的观察能力、实验能力、思维能力、分析问题和解决问题的能力，使学生树立爱科学、讲科学、探索科学的优良作风。3物理规律的特点及其分类3.1物理规律的特点物理规律反映了在一定条件下某些物理量之间内在的必然联系，它是客观存在的，不以人的主观意志而转移，它具有以下特点。3.1.1物理规律只能发现，不能创生任何客观规律都只是被发现，而不能被“创生” 5。但不同学科的规律被认

10、识与发现的途径又是不尽相同的。物理学规律揭示的是物质的结构和物质运动所遵循的规律，因此必然与人们认识物理世界的途径有关，即都与观察、实验、抽象、思维、数学推理等有着密不可分的联系。例如，牛顿第一定律的建立，虽然是以实验为基础，但这一定律不能直接用实验加以验证，它是实验、推理和想象相结合的产物。牛顿第二定律 （1）则是在取得大量实验数据的基础上，经过分析与综合，并利用数学方法总结出来，又被实验和生产实践证明无误的客观规律。3.1.2物理规律反映有关物理概念之间的必然联系 任何一个物理规律，都是由一些概念组成的，这些概念常常表现为物理量，可以用一些数字和测量联系起来，物理规律把概念之间的一定关系用

11、语言逻辑或数学逻辑表达出来。例如，牛顿第二定律就是由质点、力、质量、加速度等概念组成的。研究对象是质点，力（）、质量（）、加速度（）是3个可测量的物理量。它表明了研究对象的加速度与研究对象（质点）的质量（反映研究对象本身性质的量）和它所受的力之间的定量的因果关系。又如，欧姆定律是由导体、电流（）、电压（）、电阻（）等概念组成的。研究对象是导体，电流（）、电压（）、电阻（）是3个可测量的物理量，它表明：通过研究对象（导体）的电流与研究对象（导体）的电阻（反映研究对象本身的量）和加在研究对象（导体）两端的电压（）之间的定量关系。3.1.3物理规律具有近似性和局限性由于物理学所研究的对象和过程，往往

12、不是处于自然状态的实际客体和实际现象，而是采用科学抽象方法适当简化之后建立的理想模型和理想过程；又由于物理学是实验科学，在观察和实验中，限于当时仪器的精密程度、操作技术的准确程度，从而不可避免地出现测量误差。因此，反映各物理量之间关系的物理规律，只能在一定精度范围内足够真实但又是近似地反映客观世界。物理规律不仅具有近似性，而且由于规律总是在一定范围内发现的，或在一定条件下推理得到的，并在有限领域内检测的，所以规律还具有局限性。也就是说，物理规律总有它的适用范围和适用条件。例如，动量守恒定律，这是自然界中普遍适用的定律，无论宏观物体，微观粒子，高速运动或低速运动情况都适用。然而动量守恒也是有条件

13、的，可以分为三种情况：研究对象（系统）所受的合外力等于零，系统动量守恒。系统内力远远大于外力，系统动量近似守恒。研究对象在某个方向上所受的合外力为零，那么系统在这个方向上动量守恒。在书上，那么我们动量守恒的条件只有第一个，所以教师就要把剩下两种情况给学生总结一下，第二种情况使作了一个近似处理，而第三种则只考虑了在某个方向上的受力，后面两种情况经常用在比较有难度的物理题当中经常用到。所以，动量守恒定律，也是有条件的。这些规律在物理教学中显得非常重要。3.2物理规律的分类在大千世界里，物理现象千姿百态，物理运动各有不同的形式，有宏观的、微观的，有机械运动现象、热现象、光现象、电磁现象等，所以物理规

14、律就有多种多样，物理规律也就有不同的表述形式。中学物理规律主要包括以下类型：3.2.1物理定律一般是直接从观察实验的结果中概括总结出来的物理规律，如牛顿运动定律、能量转化与守恒定律、欧姆定律、光的反射定律、焦耳定律等。3.2.2定理、原理定律和原理一般是从已知的物理规律或理论出发，对某特定事物或现象进行演绎、推理，从而得出在一定范围内有关物理量之间的函数关系或新的论断，并经得起实践检验的物理规律。如动能定理： （2）动量定理： （3）阿基米德原理： （4）功的原理，力作用的独立性原理，波的叠加原理等。3.2.3方程、公式这是利用数学式子来描述物理量之间关系的物理规律。如气态方程： （5）导体电

15、阻公式： （6）串联和并联电阻的计算公式： （7） （8）3.2.4法则、定则是利用特定方法表示的物理规律。如矢量合成的平行四边形法则、右手定则和左手定则等。3.2.5其他如力（包括二力、共点力）的平衡条件、串联电路的分压规律、并联电路的分流规律、平面镜和透镜成像规律、晶体融化和凝固规律、液体压强规律等。4物理规律教学的一般过程人类在研究和探索物理规律的过程中逐步形成了物理学研究的基本方法6。学生认识物理规律的过程也相当于一个探索与研究的过程7。因此，物理规律的教学方法与物理学的研究方法大体上是一致的。物理规律的教学过程一般要经过提出问题、探索规律、讨论规律和运用规律四个阶段。4.1提出问题，

16、创设便于发现规律的物理环境作为新授课的物理规律的教学，首先要按照导入新课的方法，以提出问题的形式导入学习物理规律的课题。接着根据“物理规律只能发现，不能创造”和教学的特点，教师有意识地提供一个便于探索规律、发现规律的物理环境。创设物理环境常用的方法有：实验法和举例法。4.1.1实验法教师借助于演示实验或学生实验，使物理现象或过程展示出来，让学生观察。例如，讲授牛顿第一定律时所做的小车分别通过毛巾、棉布、木板表面所滑动距离大小的实验（图3）；讲授欧姆定律前所做的电流与电压关系实验和电流与电阻关系的实验。图3 木板上放有粗糙程度不同的物质时小车滑行距离不同4.1.2举例法列举出学生在日常生活中熟悉

17、的、能引导发现规律的物理现象。例如，讲授影响蒸发快慢的因素时，举出以下例子“同样湿的衣服，晾在树荫下干得慢”；“同样多的水，倒在碟子里干得快，装在瓶子里干得慢”。此外，有些物理规律是在已认识的知识基础上，经过推理得出来的。讲授这类规律时，首先要把有关理论知识或根据提出来。例如，推导阿基米德原理，提出的依据是“浮力等于压力差”和“液体压强公式”；又如，讲授串、并联电阻时，提出的依据是串，并联电路中电流、电压的特点和欧姆定律。4.2探索物理事实的内在联系，形成规律这一教学过程主要是把第一步骤所摆出来的物理事实进行抽象思维，探讨物理规律现象的内在联系，提供建立规律的科学依据。根据不同的物理规律，可以

18、采用下列具体方法：4.2.1实验归纳法总结物理规律最常用的方法是实验归纳法5。例如，用一般水做实验得到“浮力等于物体所排开的水重”；再改用煤油或酒精做实验也得到同样的结果，而且把物体全部浸入水中或部分浸入水中做实验都得到同样的结论，最后归纳得到阿基米德原理。4.2.2单因子实验法对于多因子的物理过程，运用单因子实验。先分别固定几个物理量而研究其中两个量之间的关系，最后综合为一个完整的物理规律。例如，研究电流与电压、电阻之间的关系，可以先保持电阻不变而改变电压，观察分析电流随电压的改变情况，得到电流与电压之间的关系；再保持电压不变而改变电阻，观察分析电流随电阻的改变情况，得到电流与电阻之间的关系

19、。最后综合成为一条物理规律，即欧姆定律。4.2.3先定性后定量推演法限于中学实验条件，精确测定数据有困难，有些定量的实验不易成功。因此，可以在观察定性实验现象的基础上进行定量推演或分析介绍，最后形成规律。例如，焦耳定律，实验时观察通电后煤油温度高低来定性说明电流产生热量的多少。实验表明，电阻越大，电流产生的热量越多；电流强度越大，电流产生的热量越多；通电时间越长，电流产生的热量越多。然后介绍科学家焦耳的研究成果，进而得出定量描述，形成焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流强度的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。为了排除学生的疑问，用这种方法推演的物理规律，往往需要用有关知识进行

20、论证。对于焦耳定律可以这样论证：电流产生热量，就是电能转变成热能，是电流做功的结果。如果电流所做的功全部用来产生热量，那么，电流产生的热量就等于电流所做的功，即 （9）再根据欧姆定律 （10）就得到 （11）理论与实际一致。4.3下定论并对规律进行讨论，加深理解规律经过第二步的探讨和思维加工，初步形成规律后，要整理成文，用科学而又简明的语言文字或数学工具来表述物理规律。有些规律则冠上一个名称。因为仅从第二步的教学环节中提取结论，往往对规律尚未做到全面的、深刻的正确认识，所以重要的物理规律还必须就下面四个方面进行讨论。4.3.1规律的物理意义解释规律的内容，说明它表示什么样物理含义，必要时还要与

21、相近规律进行比较。用数学公式或图像表述规律的，在教学中要引导学生讨论如何根据规律的内容得出公式或图像，反之，又如何从公式或图像来理解其物理意义。例如焦耳定律，其内容是电流通过导体时产生的热量与电流强度的平方、导体的电阻、通电时间有关，这个关系是正比关系。由此得到焦耳定律的数学表达式为 （12）4.3.2规律表述中的关键词语和公式中各字母的意义例如，阿基米德原理的公式 （13）公式中字母代表物体所受的浮力， 表示排开液体的重力，是液体的密度，是重力加速度，表示排开液体的体积。这个公式中各字母代表的物理意义，学生必须十分清楚，运用过程中才不至于出现差错。4.3.3公式中各物理量的单位中学阶段，物理

22、单位的教学也不容忽视。例如，公式 （14）式中I、R、t的单位分别是安培、欧姆、秒，的单位必须是焦耳。如果热量的单位用卡，则焦耳定律表达式为 （15）物理规律的公式中各物理量的单位都是确定的，不能随便乱用。4.3.4规律的成立条件和适用范围物理规律本身是反映在一定条件下物理事物内在的必然联系，并且物理规律是在一定条件下和一定范围8内总结出来的。因此，也只能在这个条件下、这个范围内才成立。学生学习物理规律时，往往只知道死背条文而忽视成立条件和适用范围，在实际应用中乱套，在遇到情况变化时就难以下手。所以，在教学中要重视讲清规律的成立条件和适用范围。在一般物理规律的表述中，前语是成立条件或适用范围，

23、后语是结果，即因果关系基本连结成一个完整的句子。通过分析规律的语句结构，从字里行间就可以知道规律的成立条件和适用范围。例如牛顿第一定律，它的适用范围是“一切物体”，条件是“没有受到外力作用”（原因），结果是“保持静止或匀速直线运动状态”。有些规律在叙述中只提出成立条件，必要时可以补充说明适用范围。例如阿基米德原理，要指出也适用于气体。有些规律限于学生的基础和认识水平，只强调成立条件，而暂不提适用范围。例如，欧姆定律、焦耳定律，不提及只适用于纯电阻电路。4.4指导学生运用和巩固规律学以致用，学习了物理规律就要用它来解决实际问题，在运用规律的过程中加深理解和巩固规律，并训练学生的能力。所以讲完物理

24、规律后，一般还要安排诸如讲解例题、课堂练习等。在这一过程中，一方面要用典型的问题通过教师的师范和师生共同讨论，使学生逐渐领会分析、处理和解决问题的思路和方法；另一方面，是组织学生运用规律进行练习。要经常用学过的规律科学地说明和解释有关的现象，通过训练，使学生逐步学会逻辑地说理和表达。对于运用物理规律分析和解决简单的实际问题，要逐步训练学生分析、解决问题的思路和方法，使学生学会正确地运用数学知识解决简单的物理问题。要鼓励学生用学过的规律独立地进行观察和实验，自己动手、动脑进行小设计和小制作。创造性地解决一些简单的实际问题。应当指出，物理规律也是多种多样的，有的简单，有的复杂，有的规律学生已有一定

25、的感性经验或基础知识，容易接受，有的则感到新异生疏，难于理解。教师应当根据实际情况，采取灵活的步骤和方法，以期达到应有的教学目的。5学生学习物理规律中的常见问题为了有效地引导学生学好物理规律，我们还必须研究和认清学生学习物理规律中的常见问题和心理障碍1。在中学阶段，主要存在以下几个方面的问题。5.1感性知识不足中学物理规律的教学，许多是从事实出发经过分析归纳总结出来的。中学生抽象思维能力不强，他们理解物理规律特别需要有充分的感性材料作基础。如果没有足够的、能够把有关的现象与现象之间的联系鲜明地展示出来的实验或学生日常生活中所熟悉的曾亲身感受过的事例作基础，势必造成学生学习上的困难。例如，研究电

26、磁感应和自感的有关规律，如果没有足够的、能够逐步揭示现象间本质联系的实验作基础，学生对这些规律就很难理解。5.2相关的准备知识不足物理知识本身有着严密的逻辑体系，前面学习的知识要为后面的学习打基础，后面的学习要充分利用前面的准备知识，这样才能取得良好的教学效果。特别是物理规律的教学，它必然要联系到以前学过的物理现象和物理概念，如果前面的知识准备不好，或者不善于引导学生利用学过的知识来研究新问题，就会给物理规律的学习带来困难。在建立、讨论和运用物理规律时，常常用到一些数学知识和数学方法，如果这些数学知识和方法准备不好，也会给物理规律的学习带来困难。5.3学生在日常生活中形成的错误观念的干扰学生在

27、日常生活中积累了一定的生活经验，对一些问题形成了某些观念。这些观念中，有的比较正确，但往往有一定的表面性和片面性，甚至是错误的观念。这些先入为主的错误观念对学生正确理解物理规律往往起着严重的干扰作用。如：学生在运动和力的关系上往往有“物体受力才能运动，不受外力，物体根本不会运动”的观念，这就给学生正确理解运动和力的关系带来了很大的困难。5.4思维定势带来的负迁移迁移原理是教学中的重要原理。正向迁移有利于学生在原有知识的基础上掌握新知识，但思维定势所引起的负迁移却干扰着学生对物理规律的理解和掌握，给物理规律的教学带来困难。例如，有的学生总认为功率大的白炽灯泡（或电炉）的电阻大，理由是根据焦耳定律

28、，导体通过电阻放热，放出的热量与电阻成正比。又如，有的学生认为浸在液体中的物体所受的浮力随着深度的增加而增大，理由是由于液体内部的压强是随着深度的增加而增大的。再如，有些学生由于在数学知识的学习中形成的思维定势，对于反映物理规律的公式及其变换，往往从纯数学的角度加以理解，忽视了它的物理意义，导致一些错误的结论。5.5抽象逻辑思维能力不强在物理规律的研究和运用中，有时要进行严格的逻辑推理和科学的想象等抽象思维活动（包括形式逻辑思维和辩证逻辑思维）；在运用物理规律解决某些问题时，要想取得正确而全面的解答，学生要具有较高的水平的思维品质。然而，中学生在心理发展上正处在思维发展。对于不同年级的学生和不

29、同的学生个体，这个发展在迟早快慢上有差异。对于不同的学生个体，各种思维品质在发展程度和水平上，也有不少差异。有些学生由于没有形成逻辑思维的习惯，抽象思维能力不强，思维品质发展迟缓，这就使他们在学习和运用物理规律时，遇到了较大的困难。学生在学习物理之前，已经接触到大量生活中的物理现象，这很容易养成一种从经验出发、想当然地看问题的习惯。他们往往用事物的现象代替本质，用外部联系代替内在联系，在解释物理现象时，往往“就事论事”，不习惯于运用物理概念和规律进行逻辑分析、说理和表述。5.6不会运用物理规律说明、解释现象，分析解决实际问题中学阶段，学生在理解物理规律上，经过努力并不会感到很困难，但是运用起来常常会束手无策。形成的原因，除了知识上的欠缺和思维习惯、思维定势的干扰等因素外，最主要的是学生还不掌握运用物理知识去分析、处理、解决问题的思路和方法。因此，学生在完成认识的第二个“飞跃”上困难较大。6结束语在充分了解了物理规律教学的重要性后，接着介绍了物理规律的特点及其分类，紧接着重点探讨