學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精淺談物理概念教學(xué)一、物理概念的特點物理概念準(zhǔn)確地反映了物理現(xiàn)象及過程的本質(zhì)屬性，它是在大量的觀察、實驗基礎(chǔ)上，獲得感性認(rèn)識，通過分析比較、歸納綜合，區(qū)別個別與一般、現(xiàn)象與本質(zhì)，然后把這些物理現(xiàn)象的共同特征集中起來加以概括而建立的，是物理事實本質(zhì)在人腦中的反映。任何一個物理概念的學(xué)習(xí)又會與其他概念相聯(lián)系，概念之間的這種關(guān)聯(lián)著的邏輯關(guān)系,是構(gòu)成物理規(guī)律和公式的理論基礎(chǔ)。物理概念不僅是物理基礎(chǔ)理論知識的一個重要組成部分,也是學(xué)生通過邏輯推理方法，構(gòu)建知識體系的基本元素，學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識的過程，就是要不斷地建立物理概念，弄清物理規(guī)律。如果概念不清，就不可能真正掌握物理基礎(chǔ)知識，不可能有效構(gòu)建物理模型,不可能形成清晰的思維過程。在解決物理問題時,常常表現(xiàn)出選擇題選不全，計算題審題時,由于對某些概念理解不到位，導(dǎo)致挖掘不出有效信息、不能快速建立未知量與已知量之間的聯(lián)系,解題效率低下。因此，在中學(xué)物理教學(xué)中，概念教學(xué)是一個重點，也是一個難點，搞好物理概念的教學(xué)，使學(xué)生的認(rèn)識能力在形成概念的過程中得到充分發(fā)展，是物理教學(xué)的重要任務(wù)。二、影響高中物理概念學(xué)習(xí)的主要因素1、教材因素初中物理教材與高中教材相比較，對知識和思維能力的要求都有一個較大的跨越，存在一個較大的臺階。高中物理教材所講述的知識不僅要求采用觀察、實驗,更多的要求具備分析歸納和綜合等抽象思維能力，要求能熟練的應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題。對于多個研究對象、多個狀態(tài)、多個過程的復(fù)雜的問題，從物理現(xiàn)象到構(gòu)建物理模型，從物理模型到數(shù)學(xué)化的描述，建立一系列的方程，學(xué)生接受難度大。初中、高中物理教材對知識的表述也有很大差別.初中物理教材文字?jǐn)⑹霰容^淺顯通俗，學(xué)生容易看懂和理解,而高中物理教材對物理概念和規(guī)律的表述嚴(yán)謹(jǐn)簡捷.對物理問題的分析、推理、論述科學(xué)嚴(yán)密，學(xué)生不易讀懂、閱讀難度大.另外，高中教材與所需數(shù)學(xué)知識的銜接不當(dāng)，也對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)造成了困難.如學(xué)生尚未學(xué)到極限的概念，在學(xué)習(xí)瞬時速度時就難以理解;高一新生沒有三角函數(shù)知識，就不能靈活處理力的合成與分解；沒有函數(shù)圖像的知識，用圖像法研究各種問題就會比較困難.由于學(xué)科之間的橫向聯(lián)系的失調(diào)，也加大了高一物理學(xué)習(xí)難度，使高一學(xué)生成績分化。2、學(xué)生因素高中物理概念有些是從直觀的實驗直接得出的，有些概念則需要學(xué)生從已有的物理概念出發(fā)，或從建立的理想模型出發(fā)，通過觀察、分析、歸納和推理建立起來。雖然高中學(xué)生具有一定的認(rèn)知能力及邏輯思維能力,但由于他們物理基礎(chǔ)知識有限，物理思維方法不足，個別高中學(xué)生由于在以往的學(xué)習(xí)過程中形成了被動接受知識的習(xí)慣,積極主動思考問題的能力較差，不善于將陌生、復(fù)雜、困難的問題轉(zhuǎn)化為熟悉、簡單、容易的問題,不善于將實際問題轉(zhuǎn)化為物理問題，不善于根據(jù)具體問題靈活選擇方法，學(xué)習(xí)物理概念時習(xí)慣于機(jī)械記憶，盲目練習(xí),往往被個別表面現(xiàn)象所迷惑，形成一些片面的、膚淺的概念。主要表現(xiàn)在解決物理問題時對于隱含條件的分析，臨界狀的把握，多過程的銜接等分析不完整，顧此失彼,答案不全面，條理不清楚.如個別學(xué)生不理解加速度及電阻率的概念，造成“加速度大速度就大；電阻率大電阻一定大”的錯誤認(rèn)識.3、教師因素教師在教學(xué)過程中，往往將大量的時間用于備課做題，缺乏分析研究學(xué)生的現(xiàn)有知識狀況、接受知識的能力，對于學(xué)生的知識能力有時估計過高，自己常常覺得有些物理概念很簡單，學(xué)生自己一看就懂,沒有必要花費時間去探討、挖掘物理概念的內(nèi)涵和外延，造成學(xué)生在最初就沒有真正理解有些概念,致使學(xué)生不易建立各個物理概念之間的聯(lián)系。為了更有效的搞好概念教學(xué),需關(guān)注以下幾個環(huán)節(jié).三、引入物理概念的常用方法(1）實驗法物理學(xué)是一門實驗學(xué)科,大多數(shù)物理概念是通過實驗演示，讓學(xué)生透過現(xiàn)象剖析揭示其本質(zhì)而引入的，學(xué)生通過直觀觀察形成深刻印象，強(qiáng)化了對概念的理解和記憶。例如在引入彈力的概念時，通過演示實驗:小車受拉伸或壓縮彈簧的作用而運動；再演示：彎曲的彈性鋼片能將粉筆頭推出去。引導(dǎo)學(xué)生觀察在這些實驗過程中,彈簧及彈性鋼片發(fā)生了什么形變，彈簧在恢復(fù)原狀時要對與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用,讓學(xué)生自己總結(jié)彈力產(chǎn)生的條件及彈力的概念。(2）類比法類比法是在科學(xué)研究中常用的方法，在物理學(xué)中不少的概念是用類比推理方法得出的，讓學(xué)生借類比事物為“橋”，從形象思維順利過渡到抽象思維，有助于接受理解新概念。例如：與重力勢能類比，引入電勢能的概念；與電場強(qiáng)度概念的建立類比，建立磁感應(yīng)強(qiáng)度;將電流類比水流,建立電流概念；將電壓類比水壓，建立電壓概念;把電磁振蕩類比于彈簧振子或單擺，把電諧振類比于機(jī)械振動中的共振，建立電磁振蕩概念。（3）邏輯推理法物理概念大多數(shù)是在已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立起來的，新概念的建立主要依賴于認(rèn)知結(jié)構(gòu)中相關(guān)的概念，要充分發(fā)揮已有的舊知識的作用，通過新舊概念之間的邏輯關(guān)系引入新概念.例如引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)初中學(xué)過的功的概念,指出物體能夠?qū)ν庾龉?，則物體具有能量。在此基礎(chǔ)上，討論運動物體能夠?qū)ν庾龉?則運動物體就具有能量,這種能量叫動能,進(jìn)一步用做功的多少來確定動能與那些量有關(guān)系，使學(xué)生真正理解動能的表達(dá)式.總之，物理概念引入的方法很多，無論采用什么方法一定要注意：使學(xué)生明確一個概念的物理意義，知道這個概念到底有什么作用；根據(jù)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中相應(yīng)知識狀況和新概念的不同特點,選擇的感性材料要典型全面，要突出與概念有關(guān)的本質(zhì)特征,盡量減少非本質(zhì)特征的干擾，避免先入為主和消極的思維定勢的影響；能起承前啟后，建立知識聯(lián)系的作用，選擇的舊知識一定要與新知識有實質(zhì)性聯(lián)系,否則容易形成模糊或錯誤的概念，或在認(rèn)知結(jié)構(gòu)中形成不正確的聯(lián)系,有礙于培養(yǎng)學(xué)生抽象與概括能力；引入概念時,要盡量能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,使其積極活動,充分體現(xiàn)學(xué)生的主體作用。四、引導(dǎo)學(xué)生理解、深化物理概念的方法1、細(xì)化物理概念對應(yīng)的知識點一般情況下，可以從以下幾點細(xì)化一個概念（1)名稱：記住物理量的名稱是了解一個物理量的第一步，就像了解一個人就要先記住這個人的名字一樣，教材上物理概念的名稱，是用黑體字印刷的，這正是要引起同學(xué)們注意和重視。(2）定義及物理意義物理概念的定義是用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄⑹鼋o出的,教材中常用加點字來表示，定義要熟練準(zhǔn)確記憶,不能有半點差錯。物理量所表示的物理意義不同于定義，如速度的物理意義是表示物體運動的快慢，其定義是位移跟發(fā)生這段位移所用時間的比值。（3）符號物理量的符號大多采用英語的第一個字母，一般情況，每個物理量都有特定的字母,要求學(xué)生記準(zhǔn)物理量的符號，這樣，有利于規(guī)范運算過程。(4)表達(dá)式一個物理概念的定義用數(shù)學(xué)語言來描述，就寫出了對應(yīng)的定義式，因為任何一個物理量往往會和其他量建立聯(lián)系,它們之間的關(guān)系又會寫出不同的表達(dá)式，這時就要弄清哪個是決定式,哪個是定義式。(5）單位物理量的定義式，既給出了物理量之間的數(shù)量關(guān)系，又決定了它們之間的單位關(guān)系，要分清國際單位和常用單位，并記準(zhǔn)其單位符號及不同單位制之間的換算關(guān)系.在做題時要求同學(xué)們統(tǒng)一單位。（6）矢量和標(biāo)量每講一個物理概念，要求弄清它是失量還是標(biāo)量。只有明確其特性，才能按相關(guān)規(guī)則進(jìn)行運算。(7）狀態(tài)量和過程量每講一個物理概念,要求弄清它是狀態(tài)量還是過程量，如何通過狀態(tài)量的變化把狀態(tài)量和過程量建立起聯(lián)系。(8）最后還要提醒學(xué)生弄清物理表達(dá)式的適用范圍。2、突破難點課本中的物理概念，文字?jǐn)⑹鰢?yán)謹(jǐn)、簡潔，多數(shù)同學(xué)能夠讀懂字面意義,但不能把握準(zhǔn)確深刻的含義，運用概念解決問題時就容易出現(xiàn)錯誤.如講述超重與失重時,個別學(xué)生認(rèn)為超重時物體重力增大，失重時物體重力減少，完全失重時物體重力為零.如果在學(xué)習(xí)這一概念時指導(dǎo)學(xué)生做下列實驗：在彈簧秤下掛上鉤碼，靜止時記下示數(shù)，然后提著彈簧加速上升，觀察指針位置，記下示數(shù),此時發(fā)現(xiàn)彈簧秤示數(shù)增大了，最后觀察物體加速下降時彈簧秤指針位置，記下示數(shù)減小，此時發(fā)現(xiàn)彈簧秤示數(shù)減小了，分析實驗結(jié)果,引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出超重和失重概念,這樣既留下深刻的印象,又可以輕松地突破難點。再如,慣性這一概念,部分同學(xué)難以理解,老師必須通過舉例說清，慣性與速度無關(guān),與力無關(guān)。我是這樣處理的……又如，磁通量這一概念,教材中的定義是這樣敘述的：設(shè)在勻強(qiáng)磁場中有一個與磁場方向垂直的平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，平面的面積為S,我們定義磁感應(yīng)強(qiáng)度B與面積S的乘積叫穿過這個面積的磁通量,簡稱磁通。粗看這段話就是磁通量等于磁感應(yīng)強(qiáng)度與面積的乘積，即Φ=BS,深入分析概念，應(yīng)強(qiáng)調(diào)計算磁通量的兩個重要條件:一是B與S垂直,不垂直要用投影面積；二是面積S必須是在磁場中的有效面積;三是若平面內(nèi)有兩個或多個磁場且方向不同,則必須用合磁感應(yīng)強(qiáng)度；四是磁通量的物理意義直觀形象地說是指穿過某面積的磁感線條數(shù),故對于穿過線圈截面的磁通量，B越大,截面積S越大，穿過這個線圈截面的磁感線條數(shù)就越多,磁通量就越大,與纏繞線圈的匝數(shù)無關(guān)；五是磁通量是標(biāo)量,但磁感線穿入同一面積時，卻有不同的穿入方向，尤其在討論磁場不變，平面反轉(zhuǎn)時磁通量變化這一問題，必須弄清磁感線的穿入的方向，有的學(xué)生容易把磁通量當(dāng)成矢量，這時,可以用水流、電流的概念去類比.只有搞清物理概念的定義，才能有效建立不同量之間的聯(lián)系.如熱學(xué)中理解了溫度是物體分子平均動能的量度，內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子動能和勢能的總和這兩個概念及理想氣體模型，知道做功和熱傳遞是改變內(nèi)能的兩種方式,就能掌握一定量的理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，與體積及壓強(qiáng)無關(guān)，溫度升高，內(nèi)能增加，若體積也增大,則這個過程氣體對外做功，必然吸收熱量，但氣體壓強(qiáng)不一定改變；若溫度不變，內(nèi)能一定不變，此時體積增大，仍然是氣體對外做功，必然吸收熱量,氣體壓強(qiáng)減小；可見只要把體積與功、溫度與內(nèi)能聯(lián)系起來，就能順利解決熱力學(xué)第一定律的有關(guān)問題。3、矯正錯誤點物理概念理解不清，在做題時很容易出現(xiàn)錯誤，只有深入挖掘其內(nèi)涵,通過各種題型的反復(fù)強(qiáng)化,搞清楚一個物理量的特征，才能避免錯誤，提高做題準(zhǔn)確率。例如,研究電源的電動勢及內(nèi)電阻實驗中，對實驗數(shù)據(jù)的處理常采用圖像法，用縱軸表示外電壓，橫軸表示閉合電路的電流，畫出了一條傾斜的直線，直線的斜率等于電源的內(nèi)電阻，有的同學(xué)認(rèn)為斜率是圖線與橫軸夾角的正切值，造成這種錯誤的原因是把數(shù)學(xué)中求直線斜率的方法照搬過來,沒有考慮物理問題中縱橫坐標(biāo)的標(biāo)度不同，縱橫坐標(biāo)交點也不一定是（0、0)等因素.再如，原子核物理中質(zhì)能方程E=mc2，在計算核反應(yīng)中釋放的能量時，有的學(xué)生錯誤地認(rèn)為質(zhì)量虧損是質(zhì)量消失了，消失的質(zhì)量變成了能量,這時，要通過練習(xí)使學(xué)生明確核反應(yīng)過程中不僅質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒、動量守恒、能量守恒、而且質(zhì)量也守恒。又如用功的表達(dá)式W=FS計算功時，有的同學(xué)把力的作用點的位移與物體的位移混到一塊兒，出現(xiàn)如：人走路時摩擦力做了正功，上樓梯時樓梯做了正功等錯誤結(jié)論.另外，洛侖茲力是帶電粒子在磁場中受到的作用力，它的表達(dá)式是通過安培力的公式推導(dǎo)出來的，洛侖茲力是安培力的微觀反映,安培力是洛侖茲力的宏觀表現(xiàn).帶電粒子在磁場中運動時洛侖茲力對運動電荷始終不做功，有些學(xué)生就不清楚既然安培力是洛侖茲力的宏觀表現(xiàn),為什么通電導(dǎo)體在磁場中運動時，安培力做功？出現(xiàn)這個問題的原因是學(xué)生不明白,只有通電導(dǎo)體靜止時，安培力才是導(dǎo)體內(nèi)所有粒子所受洛侖茲力的合力；當(dāng)通電導(dǎo)體在磁場中運動時，洛侖茲力分力的合力才與安培力等效.洛侖茲力不做功，但洛侖茲力的分力都做功，所以安培力做功。4、辨析易混點物理上有許多相近的概念，它們既相互聯(lián)系又有區(qū)別，學(xué)生學(xué)習(xí)時容易理不清其關(guān)系，混到一塊。因此在進(jìn)行物理概念教學(xué)時，要從不同的角度進(jìn)行比較、辨析,突出概念的差異，明確概念的內(nèi)涵和外延，加深理解，避免混淆。如物理量的變化量與變化率，一字之差，含義不同,要講清變化率和時間建立了聯(lián)系,是變化量與時間的比值，體現(xiàn)了這個物理量的變化快慢，這個比值常常定義了一個新的物理量。位置的變化率是速度；速度的變化率是加速度；動量的變化率是物體所受的合外力；磁通量的變化率反應(yīng)了電動勢.再如電阻和電阻率、自感和自感系數(shù)、沖量與動量、動能與動量及熱學(xué)中熱量與溫度、分子力隨分子間距離變化的圖像與分子勢能隨距離變化的圖象等都容易分不清。電學(xué)中表征交流電的幾個物理量電流、電壓、電動勢，它們的最大值、瞬時值、有效值、平均值，只有弄清其定義、決定因素及表達(dá)式，才能理解為什么計算電熱、熱功率、電功、電功率及電表示數(shù)時用有效值，計算某段時間內(nèi)流過導(dǎo)體的電量時用平均值。學(xué)習(xí)時要深入比較這些相近物理量的異同點及聯(lián)系，避免死記硬背公式，做題時亂套公式,不能快速有效選擇公式,解題效率低下。另外不清楚物理量正負(fù)號的含義，易造成矢量和標(biāo)量的混淆。實際上研究同一直線上矢量問題時,在規(guī)定正方向之后，正值表示該量方向與正方向相同，負(fù)號表示其方向與正方向相反,若多個矢量不在同一條直線上，取正負(fù)號就沒有意義；對于勢能這種標(biāo)量正負(fù)號不僅可以表示大小，也反應(yīng)了這個位置比零勢能面的勢能高還是低.五、設(shè)計思考題是應(yīng)用概念建立知識網(wǎng)絡(luò)的有效途徑學(xué)習(xí)物理概念是為了能運用概念進(jìn)行思維，運用概念解決問題。通過練習(xí)鞏固概念，形成良好的思維品質(zhì)，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。如何在課堂教學(xué)中，指導(dǎo)學(xué)生快速準(zhǔn)確地把概念、定律用于解答具體的物理習(xí)題，教師的分析示范和歸納總結(jié)很重要，選擇典型習(xí)題，引導(dǎo)學(xué)生對問題的分析主要集中于“已知信息是什么？”“要達(dá)到的目的是什么?即求什么物理量？"在解決問題的過程中，概念和原理就是建立未知量與已知量聯(lián)系的橋梁。教師先帶著學(xué)生分析問題，深入挖掘題目的隱含條件、臨界條件、多過程結(jié)合點等，再引導(dǎo)學(xué)生分析、領(lǐng)會、思維過程，然后和學(xué)生一起分析問題，最后讓學(xué)生獨立分析問題,并且自己獨立總結(jié)出解決這一類問題的思路和方法，提高解決問題的能力，避免陷入題海，浪費時間精力。如講摩擦力概念時,為了使學(xué)生對摩擦力有正確的理解，能對各種情況下物體所受的摩擦力作出準(zhǔn)確的分析,在課堂上提出了十個問題讓學(xué)生討論判斷：①靜止的物體只能受靜摩擦力，運動的物體只能受滑動摩擦力，對嗎？②摩擦力的方向是否總是與物體運動的方向相反，對嗎？③在粗糙水平面上滑動的物體一定受摩擦力作用,對嗎？④摩擦力的方向總是與物體運動的方向在同一直線上,對嗎？⑤摩擦力總是阻力或者總是阻礙物體運動的嗎？⑥壓力越大,摩擦力一定越大嗎？⑦計算滑動摩擦力公式F=μ中的等于物體重力，對嗎？能否與重力無關(guān)？⑧物體間接觸面積越大，滑動摩擦力也越大？⑨滑動摩擦力與物體運動的速度大小有關(guān)嗎？⑩最大靜摩擦力與滑動摩擦力有什么關(guān)系呢?每個概念講完以后，引導(dǎo)學(xué)生仿照上面列出問題的模式,提出與這個概念相聯(lián)系的各種問題，討論解答的過程中進(jìn)一步鞏固概念，加深理解。在復(fù)習(xí)課上，為了使各個概念建立聯(lián)系，形成知識“網(wǎng)絡(luò)”，把相關(guān)的知識編成一個知識集成塊，以題目的形式展現(xiàn)出來（用多媒體展示），讓學(xué)生在解題時，大腦高度集中反復(fù)回憶、搜索頭腦中儲存的知識、概念，通過發(fā)散思維與聚合思維，達(dá)到重溫概念，重組知識,形成更科學(xué)有用的知識模塊。如矩形線圈繞垂直于勻強(qiáng)磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動的交流發(fā)電機(jī)模型,可以把力、熱、電磁、光學(xué)和原子物理學(xué)方面的知識貫穿其中,編織成知識“網(wǎng)絡(luò)”。如圖所示：在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，匝數(shù)為N的矩形線圈,ab、ad邊長為L1、L2，線圈繞垂直于磁場的中心軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω,線圈通過滑環(huán)與阻值為R的外電路相連，若線圈電阻忽略不計，則：1、ad邊、bc邊勻速圓周運動的線速度為多少?2、線圈轉(zhuǎn)動過程中，磁通量最大，磁通量變化率最大的位置分別在哪里？3、線圈轉(zhuǎn)動過程中，ad邊、bc邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的瞬間表達(dá)式怎樣?4、線圈轉(zhuǎn)動時，為什么會產(chǎn)生按正弦規(guī)律變化的交變電流？線圈在如圖所示的位置開始計時，試寫出其感應(yīng)電動勢的瞬時表達(dá)式?畫出感應(yīng)電動勢的瞬時值隨時間變化的圖象。5、寫出流過電阻R的交變電流的瞬時值的表達(dá)式。6、線圈轉(zhuǎn)動過程中，通過電阻R的交變電流的周期、頻率、最大值和有效值各是多少？7、電阻R在t秒鐘內(nèi)放出了多少熱量？8、線圈從圖中位置轉(zhuǎn)過角的過程中,流過電阻的電量有多少？流過電阻R的電流每秒鐘變化幾次?9、從線圈位于圖中位置開始計時,t=時刻，線圈所受的磁力矩為多大？10、線圈勻速轉(zhuǎn)動過程中,發(fā)電機(jī)的輸出功率是多少？11、線圈勻速轉(zhuǎn)動過程中,跟電阻R并聯(lián)的伏特