中学物理教学中“比值定义法”浅谈

梁海燕

在接近二十年的中学物理教学中，发现物理概念的教学占有极其重要的地位。目前， 在概念的教学中存在的问题是：对概念教学应该达到的目的不明确，忽视概念建立的条件和背景，断头去尾，取其表面略其质等等。导致学生对概念只会死记硬背， 不能正确理解和灵活应用。本人就教学中经常出现的比值定义法中的一种性质量的定义，谈谈自己的粗浅认识。

比值定义法就是用两个或两个以上的物理量的比值去定义另外一个新物理量的方法， 应用比值定义法定义的物理量，依据其意义的不同，可以分为两种类型：一类是两个或多个物理量的比值是个常数，或是个定值，属于性质量。如密度、电阻、电 容、电场强度、磁感应强度等。比值反映的是物质本身的一种性质，它的大小仅由物质本身决定，与定义式中出现的其他物理量没有关系，由决定式中的物理量决 定。另一类是描写物体物质外在的状态、外在的作用强弱等，并不反映其自身固有性质，属于状态量。如速度、压强、功率等，它的大小受定义式中出现的其他物理 量的影响。这两类用比值定义的物理量在教学中是有差异的。而学生在学习中对第一类定义法理解困难较大，定义式和决定式往往让学生容易混淆。

学生在刚开始学习物理时，密度是用比值定义的第一个物理量。对任何一个实心物体而言，物体的质量和体积的比值是一个常量。（对同一种物质而言）质量加大多少倍，其体积也会加大多少倍，但质量m和体积V这两个变量的比值一定是一个常量。对不同的物质而言，比值是一个不同的常量，可见，比值的大小是由物质的种类决定的。它反映了物质本身的一种属性。这种属性的不同我们一般用密度來表示，即：ρ= 。 这说明，物质密度等于物体质量与其体积的比值。因而我们不能说密度与物体的质量成正比，跟物体的体积成反比。只要是同一种物质，无论其质量和体积多大或多 小，它仍然是这种物质，密度是不会发生改变的。由于密度是由物质本身的性质决定的，因而影响密度大小的因素就是物质的种类和状态（不考虑温度），只要物质 的种类和状态不变，其密度就不会改变。

由欧姆定律I=U/R可以推导出公式R=U/I， 但是不能单纯从数学角度得出导体的电阻与导体两端的电压成正比，与导体中的电流成反比，因为导体的电阻是导体本身的一种属性，只取决于导体的长度、横截面 积、材料和温度，与导体两端的电压和导体中的电流大小都无关。同理，在高中物理出现的物理量还有电容，电场强度，磁感应强度，电势差等，它们的共同特征是：属性由本身所决定，定义时，需要选择一个能反映某种性质的检验实体来研究。比如：定义电场强度E，需要选择 检验电荷 q，观测其检验电荷在场中的电场力F，采用比值F/q就可以定义；一定让学生明白，决定电场强度E的因素是电场本身的性质（场源电荷及该点的位置），与试探电荷q的电荷量、电性及所受静电力F大小无关。例题：电场中有一点P，下列哪些说法是正确的（）A、若放在P点的试探电荷减半，则P点的电场强度减半。B、若P点没有试探电荷，则P点的电场强度为0。C、P点的电场强度越大，则同一电荷在P点受到的静电力越大。D、P点的电场强度方向为正试探电荷在该点所受静电力的方向。此题学生很容易将选项放在AB中，受定义式的干扰，而没有理解其物理意义，单纯应用数学知识求解。此题的正确答案为CD，C选项中应用了控制变量法，同一电荷即为q一定，根据F=Eq知，E越大，F越大的正确结论。有如：磁感应强度B，电容器的电容C，比值定义式分别为B=F／IL，C=Q／U, 它们只是提供了一种计算B和C的方法，对B和C并没有决定意义。磁场中某点的磁感应强度的大小和方向由磁场本身的性质决定，磁感应强度的大小与磁场中放不 放通电导线、放什么样的通电导线及通电导线所通入的电流大小、通电导线所受的磁场力的大小都没有关系。电容器的电容是反映电容器本性质的物理量，由电容器 自身的构造决定。因此C与Q不成正比，与U也不成反比，即使电容器不带电，其电容仍然存在，并且是一个确定的值。说明电容与电荷量和电压的数量关系，而不是决定关系。

教学中每遇到象密度、电阻、电容、电场强度、磁感应强度、电势差等采用相似方法定义物理量的教学时，可以用类比的方式将它们的相同点罗列出来，便于学生理解。切记：不 能将比值法的公式纯粹的数学化。在建立物理量的时候，交代物理思想和方法，搞清概念表达的属性，从这些量度公式中理解它们的物理过程与物理符号的真实内 容，切忌被数学符号形式化，忽视了物理量的物理意义，在教学时一定要从公式中揭示所定义的物理量与有关物理量的真实依存关系和物理过程，防止学生死记硬背 和乱用。

总之，在教学中善于总结，善于归纳，可以把难于理解的知识变得容易理解，把难以记忆的知识变得容易记忆，把容易混淆的知识变得清晰。教会学生应用简单的方法进行学习和记忆，就可以收到事半功倍的学习效果，从而提高学习的效率。