注重物理知识的生成过程

孙金红

物理是一门以观察和实验为基础的科学。实验,不仅能提高学生的学习积极性,更重要的是通过实验可以培养学生科学的态度,培养学生观察、分析问题的能力,让学生逐步了解科学的发展过程,培养学生学会合作、与人共事的能力,巩固已学过的知识,培养学生自主学习的能力以及掌握研究性学习的方法。了解了物理是一门实验科学后,那么物理知识的生成过程就是在大量实验事实的基础上分析提炼而成的。为此,在学习物理时,就要注重每一知识点支撑实例及分析总结,也就是要充分重视知识的生成过程,使每一知识点都有充足的实例和严谨的思维作支撑。这样才能做到“知其然,知其所以然”,才能将知识深刻领会,而不是仅限于几个干巴巴的结论或公式。也只有这样才能将知识学活,而不会出现记住的结论不会用,拿起公式乱套一气的现象。

提高物理教学质量,关键还在于课堂教学,这要求通过教师的备课把这一节课的重难点吃透,并依由易到难的次序讲解,深入浅出,使学生便于理解。我们要合理安排时间,对要点问题多作横向,纵向联系。在课堂教学过程中,教师充分发挥主导作用,启发学生,引导学生进行主动的思考、发现,增加学生思维的活动量引导学生的思维不断深化,从而领会知识、掌握知识。加深学生的理论联系实际的能力。

例1.“摩擦力的方向与物体相对运动(或相对运动趋势)方向相反”这一结论。

举例:(1)物体在水平地面上向右滑动时,受到的摩擦力方向向左,与其相对地面运动方向相反。

(2)将物体轻放在水平匀速运动的传送带上。物体受摩擦力向前,物块向右运动,摩擦力的方向与其运动方向相同。但物体相对于传送带向左滑动,故摩擦力方向仍与其相对运动方向相反。

由以上两个实例可以看出,结论中的“相对”两字是至关重要的、若漏掉两字,记为“摩擦力方向与物体运动方向相反”,这样就完全错了。

通过这两个实例还可得出“摩擦力可以是阻力,也可以是动力”,即“摩擦力并不总阻碍物体的运动”的结论。其实,摩擦力方向与物体运动方向是可成任意夹角的。如在竖起向上的电梯内,某人用手擦电梯的内壁,向右擦时,电梯受向右的滑动摩擦力;向斜上方擦时,电梯受到斜向上的摩擦力‘可见电梯所受滑动摩擦力的方向可与其向上的运动方向成任意夹角。静摩擦力也可与物体运动方向成任意夹角。如放在斜面上一起匀速运动的物体受静摩擦力沿斜面向上,但其匀速运动的方向却可以任意。

例2.重力功W璆与重力势能的变化△Ep间的关系:

举例:(1)质量为m的物体,下降h高时,重力做正功,W璆=mgh,重力势能减少mgh,故有W璆 = mgh1-mgh2=△Ep。

(2)质量为m的物体,升高h高时,重力做负功,W璆=-mgh,重力势能增加mgh,仍有W璆= mgh1-mgh2 =- △Ep。

正功、负功两个例子充分说明了关系式“W璆 =-△Ep”的正确性,同时根据这两个实例很容易把上述关系式用文字表达出来,其含义就是:“重力做的功等于重力势能的减少”,即“重力做多少功,重力势能就减少多少;克服重力做多少功,重力势能就增加多少”。这样对重力功与重力势能的变化量间的关系,从公式的实际含义有了深刻准确的认识。

例3.高一物理“动量守恒定律”一节,对动量守恒定律的证明,课本是这样推导的:在光滑水平面上做匀速运动的两个小球,质量分别为m1和m2,速度分别为v1和v2,且v1>V2,经一段时间后,两球发生碰撞、碰后速度分别为V′1和V′2。设碰撞过程中,第一个球和第二个球所受的平均作用力分别是F1和F2,力的作用时间是t。根据动量定理,取向右为正方向,对第一个球:-F1t = m1V′1-m1 V1;对第二个球:F2t=m2 V′2-m2v2。根据牛顿第三定律,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。

上式在什么条件下成立呢?两球碰撞时相互作用力是内力。两球还受到外力,即重力和支持力,但他们彼此平衡,所以,两球组成的系统所受的外力之和为零。系统不受外力或者所受外力之和为零,是我们得出上式的条件。

对这一段的学习,许多同学没有认真思索、体会,尤其是对定律的条件的论述部分,造成了对定律的一知半解,对定律的条件记不住或理解不深刻,题目条件稍变,即不知如何分析。

此例中,正是由于重力、支持力彼此平衡,合力为零,才使得两球间的相互作用力F1和F2成为两球分别受到的合力,故而才有两球受的冲量大小相等,方向相反,从而两球的动量变化大小相等,方向相反,即△P1=△P2,总动量的变化量△P=0,动量才守恒。试想若球1在碰撞中还受一外力F3(这时系统受外力之合等于F3不为零)则两球受合外力不再大小相等、动量变化量△P1≠ △P2,动量必不守恒。可见动量守恒的条件必须是:系统不受外力或所受外力之和为零。

有了这种严谨的思维,清醒认识到动量守恒的条件,再结合一些典型的实例,分析比对定律的适用条件,就会有了深刻的认识。

许多同学物理学习几年,但仍然不能入门,感觉物理难学,不好掌握,考试成绩少得可怜,恐怕均与不注重知识的生成分程打不好基础有关。有的死记概念、规律,不求理解记忆,用时发生记忆错误,张冠李戴。如将机械能守恒的条件记为“合外力为零”,把动量守恒定律的条件记为“只有重力做功”。解题时明明用的是动能定理,却写成根据机械能守恒定律,明明是根据动量守恒,却写成根据动量定律。这些均与不良的方法有关。希望同学们在学习中能注童知识的生成过程,将知识学透、学精、真懂才行。

高中物理是学生普遍认为最难学习的课程之一。学生之所以怕学物理,除智力因素外,缺乏科学的、积极的态度和情感也是十分重要的原因。总之,在教学中不仅要教会学生学习方法,抓住学习中重点难点,启发学生准确理解和掌握物理概念及规律,培养学生的学科能力,同时要动之以情耐心辅导,帮助学生克服学习中困难,获得成功;激发学生学习积极性,让他们有更多的成功机会,从而增强学习的信心,提高他们的学习成绩。