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如何學(xué)習(xí)物理概念和物理規(guī)律
如何學(xué)習(xí)物理概念和物理規(guī)律
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)驗的物理老師經(jīng)常要求學(xué)生抓好基礎(chǔ)知識，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，白白浪費了很多時間，而且始終不能抓住系統(tǒng)的知識體系。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一起沿著傾角為a的斜面加速下滑，試對木塊A作受力分析。這位同學(xué)認(rèn)為木塊B對木塊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。（原答案給出這個摩擦力是水平向左的）他說完后我提出了兩個問題：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力一致？他低頭想了一會兒，說：“我明白了�！毕筮@樣由于概念不清，導(dǎo)致做錯題的例子舉不勝舉的。
什么是物理概念呢？物理概念是對物理現(xiàn)象的概括，是從個別的物理現(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、點電荷、理想氣體、干涉、靜電平衡、勻速直線運(yùn)動、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，動能Ek=mv2/2，動量P＝MV，電場強(qiáng)度E=F/q等等。
對一個物理概念的認(rèn)識，一般需經(jīng)三個階段：一.感性的具體，二.理性的抽象，三.理性的具體。老師每講一個新的概念的時候，總是首先引入我們比較熟悉的一些具體物理現(xiàn)象，物理實例或做一些物理實驗，使我們產(chǎn)生具體的感性的認(rèn)識；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；再經(jīng)過演繹的練習(xí)，使物理的抽象上升為理性的具體，實現(xiàn)應(yīng)用所學(xué)概念有針對性的解決有關(guān)問題。
例如：學(xué)習(xí)靜電平衡這個概念時候，老師首先舉出把一個中性導(dǎo)體放在勻強(qiáng)電場中的例子。引導(dǎo)同學(xué)認(rèn)識自由電子在電場力的作用下發(fā)生定向移動，產(chǎn)生感應(yīng)電荷，發(fā)生靜電感應(yīng)的現(xiàn)象。再透過這個現(xiàn)象認(rèn)識感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場與原來勻強(qiáng)電場的迭加，直到感應(yīng)電荷的場強(qiáng)與原電場的場強(qiáng)大小相等時導(dǎo)體內(nèi)部合場強(qiáng)為零，自由電子定向移動停止，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)部合場強(qiáng)為零，導(dǎo)體是個等勢體等等。在我們頭腦中形成一個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)量學(xué)是矢量.由什么因素決定.測量方法等等。如加速度這個概念，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，國際制中的單位是米/秒 ，是矢量，一個物體的加速度由它的質(zhì)量和它所受的合外力事決定。測量方法很多，課本中專門安排了一個測定勻變速直線運(yùn)動的物體的加速度的學(xué)生實驗。
這里還特別提出的是，有些物理概念不是只在一節(jié)課上，通過一兩個例子就是能夠認(rèn)識清楚的。需要在長期的學(xué)習(xí)過程中不斷地認(rèn)識，不斷地理解。如力這個概論，從初中二年級就開始學(xué)習(xí)，有了一個初步認(rèn)識。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)識了力作用的相互性。到此，也只是停留在機(jī)械力的范疇之內(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。也就是說，認(rèn)識一個物理概念有一個不斷發(fā)現(xiàn)，不斷提高的過程。這就要求我們在學(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，實現(xiàn)對概念的深刻理解與掌握。
同學(xué)們在學(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：[ ]
加速度越大，物體運(yùn)動的越快；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，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。原因何在？老師引入加速度概念時，一般都要舉出幾個變速運(yùn)動的例子，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，注意這些清楚的。之所以選錯是忽略了引入過程。
例二：如圖（2）。帶電量為q的正電荷A，與半徑為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，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)時內(nèi)部有原電場，還有一個感應(yīng)電荷的電場，這兩個電場反向迭加，合場強(qiáng)為零時達(dá)到靜電平衡，意味著導(dǎo)體中任一點感應(yīng)電荷場強(qiáng)都與原電場的場強(qiáng)等大反向。此題中原電荷q在金屬球中場強(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，給出三個場強(qiáng)公式,E=F/q、E=KQ/r2和E=U/d 。這三個公式都能計算場強(qiáng)，但各自含義和適用條件是不同的。
E=F/q
是定義式，對某點場強(qiáng)有一種量度功能，任何電場都適用，但它不能決定場強(qiáng)的大小。E=KQ/r2是真空中點電荷場強(qiáng)的決定式，只適用真空中點電荷產(chǎn)生的電場。而E=U/d反映是勻強(qiáng)電場中U，E，d三者的關(guān)系。如果不清楚這些，解題時就會出現(xiàn)張冠李戴的情況。
有些物理量還受狀態(tài).時空等因素的影響。如我們常常認(rèn)為一個物體的重力是恒定的，只在高低及緯度變化不太大時才成立。一段導(dǎo)體的電阻跟它的長度成正比，跟它的橫截面積成反比，是在電阻率ρ不變時才成立，對于一般金屬，溫度變化 ρ發(fā)生顯著變化時，計算電阻時就得考慮 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.平動.共振.內(nèi)能.點電荷.電磁振蕩.光心.焦點光譜等等。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，而且對于學(xué)習(xí)新知識，對于系統(tǒng)掌握物理知識都造成障礙。比如：重心概念不清楚，涉及重力勢能變化的一些題目就難以處理；光心.焦點的概念不清楚，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：如動能定理，動量定理等。2.物理定律：如牛頓運(yùn)動定律.動量守恒定律.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)動論，原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說等。
對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)抓住以下幾個方面：
（一）實驗基礎(chǔ)。驗證牛頓第二定律實驗，研究楞次定律實驗等。
（二）導(dǎo)出方式。如根據(jù)動量定理和牛頓它三定律推導(dǎo)動量守恒定律；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量變化的直接對應(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：一是用合外力乘時間，二是先求其動量變化。分解看：式中F為合外力，解題時就需從受力分析入手，找出合外力，等號右邊為動量變化，特定要求末態(tài)動量減初態(tài)動量。該式為矢量式，中學(xué)大綱只要求一維情況，解題時一定規(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量的變化率，等。
（四）注意適用條件。如：庫侖定律F＝Kθ1θ2/r2 ，只適用于真空中點電荷。動量定守恒定律用于不受外力或合外力為零的系統(tǒng)。動量定理對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，幾個力作用于物體上的時間是否相同都適用。在中學(xué)階段對處理打擊.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。對圖象一般應(yīng)抓住以下方面：1橫縱坐標(biāo).斜率.交點的含義；2對應(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)，實現(xiàn)知識系統(tǒng)化。
單元知識結(jié)構(gòu)的概括和總結(jié)。
現(xiàn)以磁場一章為例總結(jié)如下：
（二）跨單元知識聯(lián)系規(guī)律。舉兩例：
瞬時作用效果：F＝ma
1.力的作用效果 對時間累積效果：Ft＝ △P
對空間累積效果：W＝ △Ex
2.功能關(guān)系：功是能量轉(zhuǎn)化的量度。
1量度重力勢能變化： WG=△Ep
2量度彈性勢能變化： W彈=△Ep
3量度分子勢能變化：W分子=△Ep
4量度電勢能變化： W電=△E
5量度動能變化： W總=△Ek
6量度機(jī)械能變化：W其它=△E
前四式把整個中丌涉及到的勢能與之對應(yīng)的功總結(jié)到一起，找到了共同規(guī)律：某種勢能的變化都對應(yīng)著一種功，都是做正功時勢能減少，做負(fù)功時勢能增加，且所做功與對應(yīng)勢能變化在數(shù)值上是相等的。五個式子綜合比較，使我們對功和能的關(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)動的方法；判斷物體做加速運(yùn)動或減速運(yùn)動的方法。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.像的虛實大小隨物距的變化規(guī)律等。這些方法或規(guī)律幾乎
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