“大概念”教学意义浅谈

“大概念”教学意义浅谈

物理中的概念很多。今天我们在这里讨论的是凌驾于物理基本概念的一些概念。姑且称之为“大概念”。交代清楚这些“大概念”，对学习高中物理，具有高屋建瓴的作用。以下我们立足于高中教学范围内加以讨论。

一、        公式、定义、定理和定律

这几个名词虽然区别较大，但确实有相当一部分学生未加以认真思考与区别，从而导致认识上的粗糙与模糊。弄清它们的区别，对学习物理具有相当大的作用。

1、  定义（definition）：

“定义”的定义很丰富。一般来说，人们相互交流必须对某些名称和术语有共同的认识才能进行。为此，就要对名称和术语的含义加以描述，作出明确的规定，也就是给出它们的定义。

所以可以向学生阐述，所谓定义，就是“什么叫……”。目的是为了一个统一的说法，便于交流与表达。

2、定律（Law）

物理“定律”是这样定义的：通过实验或观察获得的规律。如牛顿运动三定律，开普勒三定律、机械能守恒定律、法拉第感应定律等。

因此在物理定律的教学中，首先通过研究性实验、演示实验等获得结论。再通过验证性实验反复验证它的正确性，方能较好地让学生对“定律”的意义与价值予以理解。

3、定理（theorem）

 “定理”是用逻辑的方法判断为正确，并作为推理的根据的真命题。

简单地说，物理定理是通过物理定律和公式，推导出来的理论。如：动能定理、动量定理（高中阶段是推导而得）等。

4、公式（formula）

在自然科学中，用数学符号表示几个量之间关系的式子，称为“公式”。

所以，在物理教学中，更多地是在运动学中使用“公式”概念。定律和定理本身及其具体形式的各种变形，都是公式。在教学中，有意识地将它们更多地与函数、图像相结合。是运用好公式，处理好公式的重要思想。

二、        过程量与状态量

教科书上并没有强调“过程量”与“状态量”，但强调它们的区别与关系，却是使学生正确认识、理解与使用公式、定律与定理的关键。为此应做好以下几点：

1、定义好“时刻”与“时间”概念。以后将各物理量与之相对应，即可使教学变得很容易。

2、明确“过程量”与“状态量”的关系：“过程量”对应“时间”，“状态量”对应时刻；不应出现“过程量”等于“状态量”的方程；但“过程量”可以等于两个“状态量”之差。

如：F= ma  （牛顿第二定律具有瞬时性特点，F－状态量，a－状态量）

    W=Ek末－Ek初    （W －过程量，Ek末－Ek初－状态量之差）

特别地，当初状态与末状态动能都为零时（如物体从倾角为θμ斜面上Ａ点由静止滑下，通过Ｂ进入水平面，减速运动到Ｃ处停下的全过程，我们建议根据动能定理如下表达：

W重－Wf = 0－0

其中，“0－0”的表达，更能强化学生对过程量与状态量认识与理解。

三、        因果关系

本质上说，物理规律就是揭示物质运动变化的因果关系。这一点贯穿于整个高中物理教学。

1、受力分析之所以是物理解题的基础，正是因为这一环节能清楚把握物体运动变化的原因。

2、在三大力学理论的中，因果关系鲜明体现：

F = ma。力是因，加速度是“果”，是现象。表达结构应如：“因为受到某力，而具有了、获产生了加速度”。反之则不正确。

W合 = ΔEk。合外力对物体做的功，是改变物体动能的原因。

I合 = Δp。合外力对物体的冲量，是改变物体动量的原因。

2、            因果关系还体现为过程的时间先后。如机械能守恒定律（E初 =E末）、动量守恒定律（P初 =P末）等。

像反冲类问题建议写成：

0=m1v1’+ m2v2’

我们不提倡不分左右因果关系、时间次序的随意表达。建议严格按教科书中，左因右果，左先右后的方式进行表达。这样做使学生更好地理解物理过程原因与现象的关系有助于物理意识的培养。

四、        标、矢量性质，单位

众所周知，一个物理关系式的成立，至少必须是1、数值能够相等；2、标矢量性相同；3、单位相同。

虽然教科书对物理关系式的标矢量性并未强调，但在教学中，使学生弄清并有意识地去关注关系式左右的标矢量性，以及单位的同一，有助于物理概念的深入理解。

有有鉴于此，了解标、矢量一般的运算法则是有好处的。主要有

1、标量×标量 = 标量（“除法”等同于乘其倒数，运算规则一致。下同）

2、“矢量1”点乘“矢量2”，等于标量

 “点乘”，要求相应的两个标量需分解到同一直线上运算。如W=F·s，P= F·v等

3、“矢量1”叉乘“矢量2”，等于“矢量3”，这三个矢量相互垂直。具体不需深入。如：F=B×IL  (IL作为一个矢量)；F洛=B×qv等。

“单位”及“量纲”，在关系式和文字题中的重要性，已经有过充分讨论，这里不再熬述。

上述的四个方面，在教学过程中，不断渗透、强调，使学生对物理世界有一个清晰的认识，有助于迅速培养和深化学生的物理意识。