如何应用物理规律进行教学

黄旭辉 杜朝艾

（1.衡阳县第四中学，湖南 衡阳 421227；2.衡阳县第五中学，湖南 衡阳 421236）

如何应用物理规律进行教学

黄旭辉1杜朝艾2

（1.衡阳县第四中学，湖南 衡阳 421227；2.衡阳县第五中学，湖南 衡阳 421236）

物理规律教学是物理教学是培养学生能力的有效途径。搞好物理规律教学，能使学生全面、灵活、牢固地掌握知识，能提高学生运用物理知识分析解决问题的能力和创新学习的能力。根据物理规律教学特点，在中学物理教学中进行了大量地实践并取得了良好的效果。

物理规律；中学生；教学策略

0 引 言

物理规律是物理基础知识的核心。搞好物理规律教学，不仅能使学生很好地掌握物理知识，而且还能有效地提高学生运用物理知识解决实际问题的能力和创新学习的能力。结合自己的教学实践，总结出物理规律教学的几点策略，以飨读者，求教同仁。

1 阐明物理规律的形成过程

物理规律一般反映物理量之间的内在联系，阐述物理规律形成的演示实验和学生分组实验一般都带有探索性，能启发学生积极思考，帮助学生总结出有关的物理规律[1]。实验时，教师要着重讲清实验之所以这样做的思路；要在特定的实验条件下，从错综复杂的客观现象中，排除次要因素，抓住重点，把主要的现象突显出来，使全体学生有较深的感性认识；要引导学生进行“去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里”的思考，对实验数据进行科学处理，以揭示物理现象的规律，完成认识上的第一次飞跃。

在讲授物理规律形成的教学阶段，教师一定要克服学生中存在的“重数学推导、轻实验研究”的错误倾向。对于由演绎推理导出的重要物理规律，要尽可能创造条件，设计简单易行的验证性演示实验，进行检验，或者安排一定量的学生实验，让学生亲自动手证实物理规律的正确性。无论是演示实验，还是学生实验，对于讲授物理规律的形成能发挥很大的作用[1]。对从现象到规律之间的思维跨度比较大的实验，教师应对学生的思维作必要的启发，运用控制变量法，引导学生分析、归纳、总结出有关物理规律。例如，在“焦耳定律”的教学中，可采用如下的方法[2]：

①根据日常生活和生产实际经验，分析出电热Q与电流强度I、电阻R和通电时间t有关[3]；

②研究方法：控制变量法。当电流I、时间t相同时，研究电热Q与电阻R的关系。当电阻R、时间t相同时，研究电热Q与通电时间t的关系；

③通过演示实验找出Q与I、R和t的关系。这个演示实验的关键是如何提高实验的可见度。我们采用先进的教学设备——实物投影仪将温度计液柱的升降情况直接投影到大屏幕上，让全体学生都能看到温度计液柱的变化。由实验得出结论：当I与t一定时，R越大，Q越大；当R与t一定时，I越大，Q越大；当I与R一定时，t越大，Q越大。

④根据演示实验结论，分析得出焦耳定律。这种方法要充分发挥演示实验的作用，增强演示实验的效果。

在向学生讲授物理规律形成的教学阶段，除加强实验外，还必须十分重视观察的作用。针对每一个实验，教师要制定出符合学生认识过程特点的观察程序，基本思路是：由少到多、由片面到全面、由表及里仔细地观察实验现象各方面的特征，特别是那些与物理规律密切联系的主要特征，与此同时，还要有意识地针对学生观察中的缺陷和弱点，设计一系列富有启发性的问题，让学生带着问题边观察、边思考，并且创造各种条件促使学生自己发现问题、提出问题，从而深化观察效果。

在进行物理规律形成的教学中，必须注意建立物理规律的阶段性。由浅入深，多次反复，不能一味求全、求深、操之过急，欲速则不达。在学生建立物理规律的阶段，还必须注重启发学生积极思维，引导学生完成从感性认识到理性认识的飞跃。学生掌握物理规律的过程就是研究探索客观规律的过程，教师要引导学生进行科学的思维，即运用比较、分析、综合、判断、推理、想象等方法来抓住事物的本质特征，以及事物间的联系和制约关系，扬弃非本质的东西，使学生在这个过程中学会运用理想模型、理想实验等科学抽象方法，完成认识上的飞跃。

2 明确物理规律的物理意义

在规律教学过程中，要引导学生深刻理解规律的物理意义，防止死记硬套[4]。

从理论上解释实验规律，做到从理论和实验两个方面来充分认识物理规律。如玻意尔定律是实验定律，也可以从分子动理论来解释它，做到理论与实验相统一。

要从物理意义上去理解物理规律的数学表达式。如ρ＝m/v，对同一物质而言，不能说密度跟质量成正比，跟体积成反比。因为同一物质的密度是不变的。

要引导学生总结物理规律间的相互联系，以便更深入地理解物理规律。如动量守恒定律与牛顿第三定律的关系；动能定理、动量定理跟牛顿第二定律的关系等。

要充分认识物理规律中各个物理量的物理意义。如f=ma中的f指的是物体所受的合外力；在E=△φ/△t中，要区别φ、△φ、△φ/△t的物理意义；又如在a= △v/△t中，要区别v、△v、△v/△t的物理意义。加速度反映了物体速度改变的快慢，而速度则反映了物体位置改变的快慢，弄清了它们的物理意义，就可以避免“速度为零，加速度也为零；速度越大，加速度越大或速度越小，加速度越小”等错误的认识。

教学物理规律时，要抓住其中的关键词，如胡克定律是在弹性限度内，弹簧的“弹力”与其“伸长”成“正比”；楞次定律中，感应电流的方向总是“阻碍”引起感应电流的磁通量“变化”，这里的“阻碍”并非“阻止”，也非“产生相反方向的磁场”，这里的“变化”是指磁通量变大或变小、变方向等[1]。

选择的具体问题一定要突出物理规律的基本特征，有鲜明的针对性。为了使学生理解理想变压器的电压、电流、功率规律，可举例以加深对理想变压器的规律的认识。例如，理想变压器原线圈两端的电压不变，当副线圈电路中的电阻减小时，以下说法正确的是（ ）。

A输出电压、电流不变；

B输出电流增大，输入电流也随之增大；

C 输出电流增大，输入电流减小；

D 输出功率和输入功率都增大。

[解析] 因原线圈电压不变，则副线圈两端电压也不变，而用户电器总电阻减小时，消耗功率增大，电流增大，则输入电流也增大，输入功率增大。所以应选B、D。

选择的具体问题还应有一定的灵活性，要从规律的各个主要侧面去提出问题，不能只局限于某一侧面上，培养学生的“变式”思维能力。例如，为了使学生更好地理解牛顿第一定律，可组织学生讨论这样一个问题：“在匀速直线行驶的船上，站在船头和船尾的两人同时用同样的手枪相互射击，问谁先被击中？”学生虽然对牛顿第一定律有所理解，但面对这样的问题，却往往认为站在船尾的人先被击中。产生这种错误的原因，是由于没有深入地认识到惯性是物体的固有的属性，惯性与物体是否受力以及物体的运动状态都没有关系。教师引导学生解答这类问题就能使学生更进一步理解牛顿第一定律的物理意义。

用语言文字表达物理规律，要在科学性和逻辑性方面力求准确而严密。例如，在教学牛顿第三定律中，由实验得出规律后，要分析规律语句中所表达的内容，让学生着重理解四点：第一，作用力与反作用力作用在两个物体上，它们的作用效果永远不会抵消；第二，有作用力，就有反作用力，它们总是成对出现，同时产生、同时变化、同时消失；第三，作用力与反作用力总是大小相等、方向相反，作用在同一条直线上；第四，作用力与反作用力必定是同一性质的力。这样，有助于学生理解相互作用间物体的力的大小关系，有助于正确区分作用力、反作用力和平衡力。

3 强调物理规律的适用范围

物理规律只能在一定的范围内适用，这一点往往被学生忽视，遇到具体问题，他们常常将物理规律乱套乱用，得出错误的结论[5]。因此，在物理规律的教学中，务必在引入、形成、深化、运用规律等不同教学阶段，反复向学生强调物理规律的适用范围。例如，对牛顿运动定律的教学，在学生认识了定律的正确性之后，应当进一步向学生说明：牛顿运动定律和一切物理规律一样，有着它的适用范围，以牛顿运动定律为基础的经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体的运动，不适用于微观物体的运动。又如，玻意耳—马略特定律是在实验的基础上建立起来的，无论是演示实验，还是学生分组实验，均可得到P1V1= P2V2的规律，这样就容易使学生形成一种误解，认为玻意耳—马略特定律在各种情况下均可以适用。其实，玻意耳—马略特定律实验用到的装置和实验过程本身就包含了这条规律的适用范围，即：当气体的压强不太大（与大气压比较）、温度不太低（与室温比较）时，可以看作理想气体，气体的质量保持不变。再如，教学库仑定律之后，学生对于库仑定律公式F= kq1q2/R2只能适用于点电荷之间的作用已有所明确，但不一定完全认识了。在这种情况下，教师可从反面提出这样一个问题：“在库仑定律公式F= kq1q2/R2中，当R→0,则 F→∞。这种看法对吗？”似是而非的问题将引起学生激烈的争论，最后都认识到：当R→0时，两个电荷q1和q2本身的线度和R相比已是足够大了，这时不能再将q1和q2看成点电荷，而应当看成带电物体，这时库仑定律不再适用。

4 渗透研究物理规律的科学方法

物理学研究的科学方法是物理学家在创立和发展物理学的过程中，付出了艰巨的劳动代价探索出来的。伽利略第一个将科学实验、逻辑思维和数学演绎三者紧密结合在一起，从而创立了物理科学的基本方法，为物理学的发展开辟了一条宽广的道路。牛顿沿着这一条途径，对实验观察的结果进行科学的思维加工，并运用新的数学工具（微积分、微分方程），建立了经典力学。在此基础上，热力学、统计物理和电动力学都得到迅速发展，到19世纪后期形成了传统的经典物理方法。 这些方法对推动物理学的发展，仍然具有普遍的科学意义。

发展和建立物理规律必须用到一系列的物理学的科学方法。如观察实验、理想化方法（包括理想化模型、理想实验等）、科学思维方法（包括比较和分类、归纳和演绎、分析和综合、假说等）和数学方法等等。在教学物理规律的过程中，教师应当使学生领略这些科学方法的实际意义，系统地了解科学方法的特点，具体地认识科学方法在发展和建立物理规律上所起的作用，以及怎样运用科学方法更好地学好和发现物理规律。

前苏联教育家苏霍姆林斯基说过：“人的心灵深处，都有一种根深蒂固的需要，这就是希望感到自己是一个发现者、研究者、探索者。”学生学会了物理方法，学到的物理知识才会更加完善。有些同学体会更深：谁掌握了物理学的研究方法，谁就能探索出物理学层出不穷的奥秘。

5 深化物理规律的科学认识

学生明确了规律的物理意义，往往还不能熟练地运用。这是因为从听懂到运用还有一个加深理解和巩固的过程。教学“平抛运动”之后，学生对其运动规律有一定了解，可举一实例，以深化和扩展学生对规律的认识。例如，一艘敌舰正以V1=12m/s的速度逃跑，执行追击任务的飞机，在距水平面高度h=320m的水平线上以速度V2=105m/s同向飞行，为击中敌舰，就“提前”投弹。如空气阻力可以不计，重力加速度g取10m/s2，飞机投弹时，沿水平方向它与敌舰之间的距离应多大？如投弹后飞机仍以原速度飞行，在炸弹击中敌舰时，飞机与敌舰的位置有何关系？

[解析] 投下的炸弹在竖直方向上做自由落体运动，水平方向上以飞机的速度V2=105m/s做匀速运动，炸弹在空中飞行的时间为：

在8s时间内，炸弹沿水平方向飞行距离S2=V2t，敌舰在同一方向上运动的距离为S1= V1t，要击中敌舰，有：S= V2t—V1t=744m

在8s时间内，炸弹与飞机沿水平方向运动情况相同，都以V2=105m/s做匀速运动，所以在炸弹击中敌舰时，飞机恰好从敌舰正上方飞过。

在巩固和深化物理规律提出的习题中，最好设置“知识陷阱”，让学生“碰壁知路”，了解自己存在的知识缺陷，加深对规律的理解。

总的说来，物理规律教学是物理教学中极其重要的环节，是构成物理教学成功的要素之一。物理教师完全有理由而且很有必要在物理教育教学过程中，进一步把握物理学科之特点加强物理规律教学。教学是一门创造性艺术，只有在教学中不断创新，才能提高物理规律的教学水平。物理如同“一尊象牙美女”，我们就是古希腊神话中的“皮克马利翁”。让我们用自己全部的心血与关爱来激发学生学习物理的浓厚兴趣和热情。让物理走近大众，让世界拥抱物理！

[1]刘安贤.中学物理规律教学研究[D].武汉:华中师范大学, 2000.

[2]杨声章.谈物理规律的教学体会[J].中国科教创新导刊, 2012,(1):14-15.

[3]陆奋立,徐辉,詹金锋.重视物理规律教学 提高学生解决问题的能力[J].中国民族教育,2013,(7-8):55-57.

[4]杜香翠.浅谈物理教学中的规律教学[J].中等职业教育(理论),2009,(6):16-18.

[5]王燕丽.如何讲解物理规律[J].山西科技,2006,(5):114- 115.

Strategies of Physics Laws Teaching

HUANG Xu-hui1, DU Zhao-ai2

(1. The Fourth Middle School of Hengyang County, Hengyang Hunan, 421227 China; 2. The Fifth Middle School of Hengyang County，Hengyang Hunan, 421236 China )

Physics laws teaching is an important task in physics teaching. It is an efficient way to train students’ ability.

Teaching physics laws well enables students to grasp knowledge wholly, cleverly and long. It can also improve students’ ability to solve problems and so students can learn actively and creatively. According to the characters of physics laws teaching, I practise the following strategies often in my physics teaching。

Physics laws; High school students; Teaching Strategies

G633.7

A

1673-2219（2014）05-0046-03

2013－12－12

黄旭辉（1977－），男，湖南衡阳人，中学物理一级教师，研究方向为中学物理教育与教学。

(责任编校：刘志壮)