如何學(xué)習(xí)物理概念和規(guī)律

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

 

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物理概念和物理規(guī)律是中學(xué)的精髓。如果把中學(xué)物理這門科學(xué)比作高樓大廈,那么物理概念和物理規(guī)律就是構(gòu)成這座大廈的磚石和鋼筋框架。有經(jīng)驗(yàn)的物理老師經(jīng)常要求學(xué)生抓好基礎(chǔ)知識(shí),指的就是抓好物理概念和物理規(guī)律。

然而,有些同學(xué)卻不這樣,他們不重視對(duì)概念規(guī)律的理解與掌握,把主要精力都用在盲目做題上,其結(jié)果不但在做題中遇到了很多障礙,白白浪費(fèi)了很多時(shí)間,而且始終不能抓住系統(tǒng)的知識(shí)體系。他們總是有一種題目很多,頭緒很亂,忙得不可開交的感覺。最后得出一個(gè)物理難學(xué)的結(jié)論。一次,一位同學(xué)拿著一道物理題。題目是如圖(1):木塊A和木塊B一起沿著斜面加速下滑,試對(duì)木塊受力分析。這位同學(xué)認(rèn)為木塊B對(duì)木塊A的摩擦力應(yīng)該平行于斜面向下,理由是木塊A的加速度是沿斜面向下的。(原答案給出這個(gè)摩擦力是水平向左的)他說完后我提出了兩個(gè)問題:1、摩擦力的方向跟接觸面是什么關(guān)系?2、加速度方向是跟合外力方向一致還是跟隨便的一個(gè)力一致?他低頭想了一會(huì)兒,說:“我明白了。”象這樣由于概念不清,導(dǎo)致做錯(cuò)題的例子舉不勝舉的。

什么是物理概念呢?物理概念是對(duì)物理現(xiàn)象的概括,是從個(gè)別的物理現(xiàn)象.具體過程和狀態(tài)中抽象出的具有相同本質(zhì)的物理實(shí)體。在中學(xué)物理中主要有兩大類。一類是用詞語直接表達(dá)的概念。如力、重心、點(diǎn)電荷、理想氣體、干涉、靜電平衡、勻速直線運(yùn)動(dòng)、衰變等等。另一類是用數(shù)學(xué)語言表達(dá)的概念,常稱為物理量。如加速度a=△V/△t,動(dòng)能Ek=1/2mv2,動(dòng)量P=MV,電場(chǎng)強(qiáng)度E=F/q等等。

對(duì)一個(gè)物理概念的認(rèn)識(shí),一般需經(jīng)三個(gè)階段:一、感性的具體,二、理性的抽象,三、理性的具體。老師每講一個(gè)新的概念的時(shí)候,總是首先引入我們比較熟悉的一些具體物理現(xiàn)象,物理實(shí)例或做一些物理實(shí)驗(yàn),使我們產(chǎn)生具體的感性的認(rèn)識(shí);再經(jīng)過去粗取精,去偽存真,由表及里的分析比較,抽象出本質(zhì)屬性,上升到理性認(rèn)識(shí);再經(jīng)過演繹的練習(xí),使物理的抽象上升為理性的具體,實(shí)現(xiàn)應(yīng)用所學(xué)概念有針對(duì)性的解決有關(guān)問題。

例如:學(xué)習(xí)靜電平衡這個(gè)概念時(shí)候,老師首先舉出把一個(gè)中性導(dǎo)體放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的例子。引導(dǎo)同學(xué)認(rèn)識(shí)自由電子在電場(chǎng)力的作用下發(fā)生定向移動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電荷,發(fā)生靜電感應(yīng)的現(xiàn)象。再透過這個(gè)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場(chǎng)與原來勻強(qiáng)電場(chǎng)的迭加,直到感應(yīng)電荷的場(chǎng)強(qiáng)與原電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為零,自由電子定向移動(dòng)停止,導(dǎo)體達(dá)到了靜電平衡狀態(tài)。從而再總結(jié)出靜電平衡等體的一些性質(zhì):內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為零,導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體等等。在我們頭腦中形成一個(gè)反映靜電平衡本性的理性的抽象。進(jìn)而應(yīng)用到其它各種電場(chǎng)中,由此及彼,在具體運(yùn)用中升華到理性具體,得心應(yīng)用地解決多變的物理問題。

對(duì)于一些物理量,還要清楚以下內(nèi)容:引入目的、定義式、單位、是標(biāo)量還是是矢量、由什么因素決定、測(cè)量方法等等。如加速度這個(gè)概念,引入的目的是為了描述物體速度變化的快慢,定義式a=△V/△t,國(guó)際制中的單位是米/ 秒,是矢量,一個(gè)物體的加速度由它的質(zhì)量和它所受的合外力事決定。測(cè)量方法很多,課本中專門安排了一個(gè)測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體的加速度的學(xué)生實(shí)驗(yàn)。

這里還特別提出的是,有些物理概念不是只在一節(jié)課上,通過一兩個(gè)例子就是能夠認(rèn)識(shí)清楚的。需要在長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)過程中不斷地認(rèn)識(shí),不斷地理解。如力這個(gè)概論,從初中二年級(jí)就開始學(xué)習(xí),有了一個(gè)初步認(rèn)識(shí)。升入高中后,第一章第一節(jié)又開始學(xué)習(xí),并給予初步的概括:力是物體對(duì)物體的作用。第三章中學(xué)習(xí)了牛頓第一定律,又進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了力作用的相互性。到此,也只是停留在機(jī)械力的范籌之內(nèi)。到學(xué)習(xí)了電磁力后,才從不同領(lǐng)域,不同類型的力的作用情況,通過聯(lián)想和類比,形成比較深刻的認(rèn)識(shí)。也就是說,認(rèn)識(shí)一個(gè)物理概念有一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn),不斷提高的過程。這就要求我們?cè)趯W(xué)習(xí)中多觀察,多擴(kuò)大自己頭腦中的信息量,經(jīng)過加工比較,實(shí)現(xiàn)對(duì)概念的深刻理解與掌握。

同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)物理概念中往往存在以下蔽病,應(yīng)注意克服。

(一)只記結(jié)論,不注意引過程,F(xiàn)舉兩道習(xí)題說明。

例一:關(guān)于物體的加速度,下例說法正確是的:[ ]

A.加速度越大,物體運(yùn)動(dòng)的越快;B.加速度越大,物體速度變化越大;C.加速度越大,物體速度變化越快;D.加速度為零時(shí),物體的速度也為零。

該題正確答案是C。在初學(xué)階段,很容易選錯(cuò)。原因何在?老師引入加速度概念時(shí),一般都要舉出幾個(gè)變速速運(yùn)動(dòng)的例子,分析比較,最后強(qiáng)調(diào)了描述物體速度變化快慢,引入加速度。如果聽課時(shí),注意這些清楚的。之所以選錯(cuò)是忽略了引入過程。

例二:如圖(2)。帶電量為的正電荷A,半徑為R的不帶電的金屬球的感應(yīng)電荷在球內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與方向是( )

A.kq/4R2;B.kq/6R2; C.方向指向A;D.方向背向A 。

答案為ABC,很多同學(xué)都不選B。只要我們回顧一下初學(xué)靜電平衡概念時(shí),老師分析的靜電感應(yīng)過程,注意到導(dǎo)體發(fā)生靜電感應(yīng)時(shí)內(nèi)部有原電場(chǎng),還有一個(gè)感應(yīng)電荷的電場(chǎng),這兩個(gè)電場(chǎng)反向迭加,合場(chǎng)強(qiáng)為零時(shí)達(dá)到靜電平衡,意味著導(dǎo)體中任一點(diǎn)感應(yīng)電荷場(chǎng)強(qiáng)都與原電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)等大反向。此題中原電荷q在金屬球中場(chǎng)強(qiáng)大小范圍為kq/9R——kq/R2,自然就含有kq/4R2和kq/6R2。

(二)只背公式,不理解其含義和條件。

如靜電一章,給出三個(gè)場(chǎng)強(qiáng)公式,E=F/q、E=KQ/r2和E=U/d 。這三個(gè)公式都能計(jì)算場(chǎng)強(qiáng),但各自含義和適用條件是不同的。 E=F/q 是定義式,對(duì)某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)有一種量度功能,任何電場(chǎng)都適用,但它不能決定場(chǎng)強(qiáng)的大小。E=KQ/r2是真空中點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的決定式,只適用真空中點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。而E=U/d反映是勻強(qiáng)電場(chǎng)中U.E.d三者的關(guān)系。如果不清楚這些,解題時(shí)就會(huì)出現(xiàn)張冠李戴的情況。

有些物理量還受狀態(tài).時(shí)空等因素的影響。如我們常常認(rèn)為一個(gè)物體的重力是恒定的,只在高低及緯度變化不太大時(shí)才成立。一段導(dǎo)體的電阻跟它的長(zhǎng)度成正比,跟它的橫截面積成反比,是在電阻率 ρ不變時(shí)才成立,對(duì)于一般金屬,溫度變化 ρ發(fā)生顯著變化時(shí),計(jì)算電阻時(shí)就得考慮 ρ的影響。

(三)只重視物理,不重視用詞語直接表達(dá)的概念。

中學(xué)物理課本中用語言直接表達(dá)的物理概念比物理量還要多。如:重心.質(zhì)點(diǎn).平動(dòng).共振.內(nèi)能.點(diǎn)電荷.電磁振蕩.光心.焦點(diǎn)光譜等等。這些概念不僅定義嚴(yán)謹(jǐn),而且能與其它物理概念形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。如果模糊不清不,不但直接影響解答習(xí)題,而且對(duì)于學(xué)習(xí)新知識(shí),對(duì)于系統(tǒng)掌握物理知識(shí)都造成障礙。比如:重心概念不清楚,涉及重力勢(shì)能變化的一些題目就難以處理;光心.焦點(diǎn)的概念不清楚,焦距的概念就建不起來;衰變的意義不清楚,半衰期就無從談起。

物理學(xué)本身就是研究物質(zhì)最基本的運(yùn)動(dòng)及其規(guī)律的一門科學(xué)。物理規(guī)律反映了各物概念之間的相互制約關(guān)系,反映在一定條件下一定物理過程的必然性。

中學(xué)物理規(guī)律主要有:1.物理定理:如動(dòng)能定理,動(dòng)量定理等。2.物理定律:如牛頓運(yùn)動(dòng)定律.動(dòng)量守恒定律.法拉第電磁感應(yīng)定律,光的折射定律等。3.物理定則:如平行四邊形法則等。4.物理方程:如理想氣體狀態(tài)方程等。5.物理學(xué)說:如分子運(yùn)動(dòng)論,原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說等。

對(duì)于這些課本中明確出來的規(guī)律,不但要記住它的內(nèi)容表述和對(duì)應(yīng)表達(dá)式。更重要的是透徹理解。一般應(yīng)抓住以下幾個(gè)方面:

(一)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn),研究楞次定律實(shí)驗(yàn)等。

(二)導(dǎo)出方式。如根據(jù)動(dòng)量定理和牛頓它三定律推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律;據(jù)玻-瑪定律和查理定律推導(dǎo)一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程等。

(三)清楚規(guī)律揭示的內(nèi)涵及公式中各字母的含義。如動(dòng)量定理:Ft= △P,從整體上揭示物體所受合外力的沖量與它的動(dòng)量變化的直接對(duì)應(yīng)關(guān)系,即兩者大小相等,方向相同。如果題目中要求合外力沖量,就有了兩條思路:一是用合外力乘時(shí)間,二是先求其動(dòng)量變化。分解看:式中F為合外力,解題時(shí)就需從受力分析入手,找出合外力,等號(hào)右邊為動(dòng)量變化,特定要求末態(tài)動(dòng)量減初態(tài)動(dòng)量。該式為矢量式,中學(xué)大綱只要求一維情況,解題時(shí)一定規(guī)定正方向,列代數(shù)式方程。變形有:F=△p/t ,說明物體所受的合外力等于它的動(dòng)量的變化率,等。

(四)注意適用條件。如:庫(kù)侖定律F=Kθ1θ2/r2 只適用于真空中點(diǎn)電荷。動(dòng)量定守恒定律用于不受外力或合外力為零的系統(tǒng)。動(dòng)量定理對(duì)一于不論直線還是曲線,恒力還是變力,物理過程是單一的還是多階段組合的,幾個(gè)力作用于物體上的時(shí)間是否相同都適用。在中學(xué)階段對(duì)處理打擊.碰撞一類問題尤為方便。

(五)物理圖象。物理圖象是物理規(guī)律的更直觀.更形象的表達(dá)方式。如v-t圖象,波的圖象,P-V圖象,此外還有一些在題目中出現(xiàn)的圖象如F-t圖象,B-t圖象等。對(duì)圖象一般應(yīng)抓住以下方面:1橫縱坐標(biāo).斜率.交點(diǎn)的含義;2對(duì)應(yīng)規(guī)律煤數(shù)學(xué)表達(dá)式;3反映的物理情景。

以上所說,者是課本中明確出來的規(guī)律。物理學(xué)中還有許多規(guī)律,需在老師指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)和總結(jié),實(shí)現(xiàn)知識(shí)系統(tǒng)化。

(一)單元知識(shí)結(jié)構(gòu)的概括和總結(jié)。現(xiàn)以磁場(chǎng)一章為例總結(jié)如下:

(二)跨單元知識(shí)聯(lián)系規(guī)律。舉兩例:

瞬時(shí)作用效果:F=ma

1.力的作用效果 對(duì)時(shí)間累積效果:Ft= △P

對(duì)空間累積效果:W= △Ex

2.功能關(guān)系:功是能力轉(zhuǎn)化量度。

1量度重力勢(shì)能變化: WG=△Ep

2量度彈性勢(shì)能變化: W彈=△Ep

3量度分子勢(shì)能變化:W分子=△Ep

4量度電勢(shì)能變化: W電=△E

5量度動(dòng)能變化: W總=△Ek

6量度機(jī)械能變化:W其它=△E

前四式把整個(gè)中丌涉及到的勢(shì)能與之對(duì)應(yīng)的功總結(jié)到一起,找到了共同規(guī)律:某種勢(shì)能的變化都對(duì)應(yīng)著一種功,都是做正功時(shí)勢(shì)能減少,做負(fù)功時(shí)勢(shì)能增加,且所做功與對(duì)應(yīng)勢(shì)能變化在數(shù)值上是相等的。五個(gè)式子綜合比較,使我們對(duì)功和能的關(guān)系理解的非常清楚了。

(三)從課本內(nèi)容中提煉規(guī)律。如:力學(xué)中判斷物體做直線或曲線運(yùn)動(dòng)的方法;判斷物體做加速運(yùn)動(dòng)或減速運(yùn)動(dòng)的方法。熱學(xué)中分子力隨分子距離的變化規(guī)律。電學(xué)中根據(jù)電力線方向比較電勢(shì)高低的方法;直流電路中電壓分配規(guī)律。幾何光學(xué)中像距.像的虛實(shí)大小隨物距的變化規(guī)律等。這些方法或規(guī)律幾乎遍布物理課的每章每節(jié),雖然沒有形成定理或定律,也是解決物理問題中不可缺少的工具。如能隨時(shí)系統(tǒng)總結(jié)出來是大有益處的。

(四).在解題中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。比如加速度a=△V/△t ,F(xiàn)=△P/△t ,ε= △φ/△t ,加速度.合外力.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)本來三個(gè)不同的物理量,也有一個(gè)共同點(diǎn):都對(duì)應(yīng)著一種變化率,即對(duì)應(yīng)變化的快慢,反映到圖象上就對(duì)應(yīng)著斜率。

物理習(xí)題千變尤化,只要留心,總是會(huì)找到一些共同規(guī)律的?傊プ×宋锢砀拍詈臀锢硪(guī)律,就抓住了物理學(xué)的精髓,就具備了駕馭物理學(xué)的本領(lǐng)。


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