彭承斌

物理規(guī)律(包括物理定律、定理、原理、定則、公式等)反映了物理現(xiàn)象、物理過(guò)程在一定條件下必然發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律。物理規(guī)律是在人類(lèi)對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)過(guò)程中形成的，它是在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上經(jīng)歸納、推理、判斷等思維活動(dòng)獲得的科學(xué)結(jié)論。它的形成過(guò)程蘊(yùn)含著極為可貴的物理方法、物理思想。

物理規(guī)律是中學(xué)物理基礎(chǔ)知識(shí)最重要的內(nèi)容，是物理知識(shí)結(jié)構(gòu)體系的樞紐。物理規(guī)律的教學(xué)是高中物理教學(xué)的核心，是落實(shí)新課程標(biāo)準(zhǔn)育人目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是體現(xiàn)新課程標(biāo)準(zhǔn)理念的關(guān)鍵。在中學(xué)物理教學(xué)中，學(xué)生的智力和能力，主要在觀察、實(shí)驗(yàn)、探索和分析物理現(xiàn)象，理解、掌握物理規(guī)律的過(guò)程中，不斷發(fā)展起來(lái)的。我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)真抓好物理規(guī)律的教學(xué)。

中學(xué)物理規(guī)律教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題

一、了解物理規(guī)律的類(lèi)型

物理規(guī)律包括實(shí)驗(yàn)規(guī)律、理想規(guī)律、理論規(guī)律。

實(shí)驗(yàn)規(guī)律是在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析歸納總結(jié)出來(lái)的，中學(xué)物理中的絕大多數(shù)規(guī)律都屬于這種類(lèi)型。如牛頓第二定律、歐姆定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、氣體實(shí)驗(yàn)三定律、光的反射和折射定律等。在牛頓第二定律的教學(xué)中，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力的關(guān)系以及加速度與質(zhì)量的關(guān)系，得出在質(zhì)量一定的條件下加速度與外力成正比、在外力一定的條件下加速度與質(zhì)量成反比的結(jié)論，從而總結(jié)出牛頓第二定律。

理想規(guī)律是在物理事實(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)合理推理至理想情況而總結(jié)出的物理規(guī)律。教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生“合理推理”。如牛頓第一定律、質(zhì)點(diǎn)、理想氣體、光滑表面、輕繩、輕桿等模型的建立。在牛頓第一定律的教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生在不同斜面上做小車(chē)下滑的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)平面越光滑，小車(chē)滑行越遠(yuǎn)，推理至理想情況下，如果平面光滑(即小車(chē)和平面之間無(wú)摩擦)，小車(chē)將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，且做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從而總結(jié)出牛頓第一定律。

理論規(guī)律是由已知的事實(shí)和物理規(guī)律經(jīng)過(guò)推理而得出的物理規(guī)律。如動(dòng)能定理是根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)出來(lái)的。又如萬(wàn)有引力定律是牛頓經(jīng)過(guò)科學(xué)推理而發(fā)現(xiàn)的。

二、重視物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的歷史背景

讓學(xué)生了解物理規(guī)律發(fā)現(xiàn)的歷史背景，有利于培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、想方設(shè)法解決問(wèn)題的科學(xué)探索精神，有利于培養(yǎng)他們認(rèn)真觀察、分析問(wèn)題的良好習(xí)慣。

例如，在電磁感應(yīng)定律的教學(xué)中介紹科學(xué)家法拉第。1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，善于思考的法拉第就想，既然電能生磁，那么磁能否生電?經(jīng)歷了多次失敗，他并沒(méi)有退縮，堅(jiān)信“電與磁是一對(duì)和諧的對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象，磁一定能生電”。經(jīng)過(guò)十年的艱辛探索，終于在1831年8月實(shí)驗(yàn)獲得成功，實(shí)現(xiàn)了“磁生電”的夙愿，宣告了電氣時(shí)代的到來(lái)。同樣，沃拉斯頓在英國(guó)皇家學(xué)院實(shí)驗(yàn)室也做了類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)，“僅僅是因?yàn)閮x器出了點(diǎn)故障，實(shí)驗(yàn)失敗了，他沒(méi)有繼續(xù)探索。否則沃拉斯頓將成為電磁感應(yīng)現(xiàn)象的最早發(fā)現(xiàn)者”(物理學(xué)家戴維語(yǔ))。

從以上兩位科學(xué)家的研究態(tài)度可以看出，只有敢于面對(duì)失敗，勇于探索并認(rèn)真觀察、分析問(wèn)題才會(huì)有所成就。實(shí)踐證明，在課堂教學(xué)中適當(dāng)引入規(guī)律發(fā)現(xiàn)的歷史背景，對(duì)激發(fā)學(xué)生的探索精神、培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真分析問(wèn)題的態(tài)度是很有幫助的。

三、理解物理規(guī)律的物理意義

中學(xué)階段所研究的物理規(guī)律，一般都要用文字語(yǔ)言加以表達(dá)，即用一段話(huà)把某一規(guī)律的物理意義表述出來(lái)。對(duì)于物理規(guī)律的文字表述，要認(rèn)真加以分析，使學(xué)生真正理解它的含義，而不能讓學(xué)生去死記結(jié)論。對(duì)規(guī)律的文字表述的引出，必須在學(xué)生對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析、研究、并對(duì)它的本質(zhì)有相當(dāng)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，切不可在學(xué)生毫無(wú)認(rèn)識(shí)或認(rèn)識(shí)不足的情況下“搬出來(lái)”，“灌”給學(xué)生，然后再逐字逐句解釋和說(shuō)明。

大多數(shù)物理規(guī)律的內(nèi)容都可以用數(shù)學(xué)公式表達(dá)出來(lái)，公式的形式要能表達(dá)出定律的內(nèi)容，能反映出研究對(duì)象間的內(nèi)在聯(lián)系。對(duì)于物理公式，一要研究它是怎樣建立起來(lái)的，二要研究公式所表示的物理意義。例如。牛頓第二定律公式F=ma，它揭示了一定質(zhì)量的物體所受的合外力與由此而產(chǎn)生的加速度之間的關(guān)系，如果只從數(shù)學(xué)形式考慮，就可能得出物體的質(zhì)量與所受的外力成正比，或物體的質(zhì)量與它的加速度成反比(m=f/a)這顯然是錯(cuò)誤的。

教師在物理規(guī)律教學(xué)過(guò)程中，要從理論上和實(shí)驗(yàn)上充分認(rèn)識(shí)、理解物理規(guī)律，做到從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面來(lái)充分認(rèn)識(shí)物理規(guī)律。如玻意爾定律、查理定律、蓋呂薩克定律既是實(shí)驗(yàn)定律，也可用分子動(dòng)理論來(lái)解釋?zhuān)龅嚼碚摵蛯?shí)驗(yàn)的統(tǒng)一；要從物理意義上理解物理規(guī)律圖象。如在“波的圖象”的教學(xué)中，讓學(xué)生清楚理解圖象的物理意義：x軸表示波的傳播方向，波在此方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)；棉自表示各質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻偏離平衡位置的位移，各質(zhì)點(diǎn)以平衡位置為中心做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。要從物理意義上去理解物理規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，如C=Q／U。對(duì)同一電容器而言，不能說(shuō)電容跟電容器的帶電量成正比，跟兩板間的電勢(shì)差成反比，因?yàn)殡娙萜鞯碾娙菔怯呻娙萜鞅旧頉Q定的，與Q和U無(wú)關(guān)；要引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)物理規(guī)律間的相互聯(lián)系，以便更深入的理解物理規(guī)律。如動(dòng)量守恒定律與牛頓第三定律的關(guān)系；動(dòng)能定理、動(dòng)量定理跟牛頓第二定律的關(guān)系等。

四、明確物理規(guī)律的適用條件

物理規(guī)律適用條件的教學(xué)是重中之重。物理規(guī)律都是在一定條件下反映某個(gè)物理現(xiàn)象或物理過(guò)程的變化規(guī)律的，只能在一定的范圍內(nèi)使用。超越這個(gè)范圍，物理規(guī)律則不成立，有時(shí)甚至?xí)贸鲥e(cuò)誤結(jié)論，這一點(diǎn)往往易被學(xué)生忽視。學(xué)生一遇到具體問(wèn)題，就亂套亂用物理規(guī)律，或者盲目外推，得出錯(cuò)誤結(jié)論。因此，在物理規(guī)律教學(xué)中，要引導(dǎo)學(xué)生注意物理規(guī)律的適用條件和范圍，使他們能夠正確使用物理規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題。

學(xué)生只有明確規(guī)律的適用條件和范圍，才能正確地運(yùn)用規(guī)律來(lái)研究和解決問(wèn)題，避免亂用規(guī)律、亂套公式的現(xiàn)象。例如，單擺振動(dòng)的公式的成立條件是擺角小于5。牛頓定律的適用范圍是可視為質(zhì)點(diǎn)的宏觀物體、常速和慣性系；庫(kù)侖定律的適用條件是真空中的點(diǎn)電荷。如講完庫(kù)侖定律后讓學(xué)生做一道相關(guān)練習(xí)題。

例：在真空中有兩個(gè)完全相同的帶正電的金屬小球，帶電量均為口，半徑為r，相距為3r，兩小球之間的相互作用力為F，則

A、F2