高中物理問題研究

宋文斌+許衛(wèi)東

摘 要：把高中物理問題分類為物理概念問題、物理規(guī)律和原理問題、物理過程問題、物理思想方法問題，及數(shù)學(xué)方法在物理中的應(yīng)用問題五大類進行研究，可以為教師提供研究學(xué)生學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)問題的思路，可以幫助學(xué)生準(zhǔn)確找到學(xué)習(xí)過程中的困難，并加以克服，可以大幅度地提高物理學(xué)習(xí)的效率。

關(guān)鍵詞：物理問題；物理概念；物理規(guī)律；原理；物理過程；物理思想；方法

物理問題和物理學(xué)習(xí)問題不同。物理問題是指把與物理相關(guān)的實際問題，依據(jù)研究的主要物理方向，忽略次要因素保留主要因素后，簡化而成的較為單一的物理問題或物理問題組合，類似于物理知識；物理學(xué)習(xí)問題是指學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的若干學(xué)習(xí)障礙，和由其導(dǎo)致的學(xué)習(xí)困難或?qū)W習(xí)偏差或錯誤。物理問題和物理學(xué)習(xí)問題又相互聯(lián)系。物理學(xué)習(xí)問題是對物理問題的不理解、學(xué)習(xí)不到位或?qū)W習(xí)錯誤。研究物理問題是為解決學(xué)生的物理學(xué)習(xí)

問題。

一、提出問題

結(jié)合高中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的過程中物理問題實際，用一種簡單的方法對高中物理學(xué)科教學(xué)內(nèi)容進行分類，有助于準(zhǔn)確找到學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的問題，并加以克服，可以大幅度提高物理學(xué)習(xí)的

效率。

高中物理教學(xué)總體內(nèi)容從學(xué)生學(xué)習(xí)的難易程度上，教學(xué)的難易程度上和學(xué)生學(xué)習(xí)的問題上，可概括為以下五個物理問題：物理概念問題、物理規(guī)律和原理問題、物理過程問題、物理思想方法問題，及數(shù)學(xué)方法在物理中的應(yīng)用問題。這樣，物理學(xué)習(xí)問題就包括：明確物理概念問題、把握物理規(guī)律和原理問題、清晰物理過程問題、體會物理思想方法問題，及數(shù)學(xué)方法在物理問題中的應(yīng)用。

二、問題研究

物理概念問題是物理規(guī)律和原理、物理過程兩個問題的基礎(chǔ)，物理概念、物理規(guī)律和原理又體現(xiàn)在物理過程中，而物理思想方法貫穿在這三個問題中，且常涉及數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用。

1.明確物理概念問題

物理學(xué)習(xí)首先強調(diào)明確物理概念，物理概念是整個物理學(xué)的基本元素，是物理規(guī)律和原理以及物理過程的基礎(chǔ)。高中物理教與學(xué)最基礎(chǔ)的問題就是物理概念教與學(xué)的問題，也是教學(xué)難度最大的問題。這不僅在于物理概念的抽象性，更在于物理概念內(nèi)涵和外延的具體性，以及概念建立的必要性和適用性。

依據(jù)概念的形象性以及可測量性，物理概念可分為量的概念和模型概念兩大類。如位移、速度、加速度、功、能、元電荷、電流強度、能級等等，當(dāng)屬量的概念。這類概念的內(nèi)容包括：概念的定義，定義的方法，概念的物理意義，概念的數(shù)學(xué)表達(dá)，概念的單位，概念的矢量性和標(biāo)量性，概念的過程性和狀態(tài)性、固有性、相對性、統(tǒng)計性等，而其中的重點也是難度最大的是理解其物理意義，及其基本特征和要素。模型概念例如：質(zhì)點、彈簧、輕繩、輕質(zhì)硬桿、單擺、勻變速直線運動、勻速圓周運動、彈性碰撞、電流、機械振動、機械波、光、光子、原子、電子、原子核等等，這類概念的內(nèi)容主要為模型的物理特征，學(xué)習(xí)中需要注意的就是這類概念的物理特性，即和這類概念相聯(lián)系的量的特征。

無論學(xué)習(xí)哪種概念，都有可能受到錯誤的或者不全面的前概念的影響而造成對其理解的偏差，這就要求在教與學(xué)的過程中做到準(zhǔn)確把握，在具體的物理過程中加以體會、理解和生成。

2.把握物理規(guī)律和原理問題

物理規(guī)律和原理的應(yīng)用有兩大類問題。首先，任何一個規(guī)律或原理，都有其應(yīng)用的條件，如機械能守恒定律、能量守恒定律、動量守恒定律、歐姆定律等定律的應(yīng)用，功能關(guān)系，做功的計算，萬有引力以及庫侖定律的計算等，適用條件是首要的，這是在教與學(xué)的過程中必須注意的；其次，規(guī)律和原理的應(yīng)用要注意三類對應(yīng)關(guān)系：一類是在應(yīng)用時要注意其各個狀態(tài)間的等量關(guān)系，如機械能守恒定律、能量守恒定律、動量守恒定律等；一類是在應(yīng)用時要注意量的過程對應(yīng)關(guān)系，如功能關(guān)系，做功的計算；還有一類在應(yīng)用時要注意量的瞬時對應(yīng)關(guān)系，如歐姆定律、圓周運動規(guī)律、勻變速直線運動規(guī)律、萬有引力定律等。這些都需要在具體的物理過程研究中經(jīng)過多次反復(fù)練習(xí)才能逐步成為一種習(xí)慣。

3.清晰物理過程問題

物理過程有復(fù)雜的物理過程和簡單的物理過程之分，復(fù)雜的物理過程是由簡單的物理過程組合而成。每一個簡單的物理過程往往涉及較為單一的物理規(guī)律和原理，注意簡單物理過程的銜接點，注意到該銜接點的狀態(tài)及其前后的狀態(tài)變化，注意到每一個簡單過程中的物理規(guī)律，再把它們順次組合，一個復(fù)雜的物理過程就清晰了。這是清晰物理過程的方法，把復(fù)雜的物理過程分解為簡單的物理過程，即把復(fù)雜的問題分解為簡單的問題的方法。這是解決學(xué)生思維長度不夠的有效方法。

4.體會物理思想方法問題

物理思想方法很多，也很龐雜，有一些思想方法很具體，例如等效替代的思想，分解合成的方法，放大的思想方法，歸謬的思想方法，比較、演繹、推理的思想方法等等，也有一些思想方法很深邃，也很博大，甚至不能用簡短的語言做全面的描述，如辯證統(tǒng)一的思想方法，伽利略所提出的物理學(xué)研究的基本思想方法，等等，而這正是高中物理學(xué)習(xí)的精髓所在。無論是概念，還是規(guī)律和原理，在學(xué)習(xí)的過程中都要注意物理思想方法的認(rèn)識和體會，在教的過程中都要注意物理思想方法的滲透和熏陶，包括概念的建立過程、建立方法、建立后的意義，也包括規(guī)律和原理發(fā)現(xiàn)的歷史背景，以及它們不僅對于物理學(xué)，也包括對于社會經(jīng)濟、政治、人類文明的相互促進作用。例如萬有引力定律的建立過程，落體運動的研究，熱力學(xué)定律的建立過程，等等。清晰物理過程問題本身就是一個重要的物理思想和方法，一般來說，對于一個具體的物理過程，其中的物理思想方法都是比較具體的，在清晰物理的過程中，實質(zhì)上就是物理思想方法的體會和應(yīng)用過程。

5.數(shù)學(xué)方法在物理問題中應(yīng)用

從概念的定義、表述，到規(guī)律原理的表征，再到物理過程的描述，無不涉及數(shù)學(xué)知識方法的應(yīng)用。從物理自身而言，數(shù)學(xué)表達(dá)在高中物理學(xué)中一般來說有兩種形式，一種為因果式，如很多概念的定義式、歐姆定律的表達(dá)式、萬有引力表達(dá)式、庫侖定律表達(dá)式等，它們反映的是物理量之間的因果關(guān)系；另一種為恒等式，如守恒定律，它所反映的是某一物理量的不變性，或幾個物理量的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。這只是高中物理中的數(shù)學(xué)基本，實際上，在數(shù)學(xué)中所學(xué)習(xí)到的所有知識方法都有可能應(yīng)用在物理問題的研究中，如圓周運動中關(guān)于圓的數(shù)學(xué)知識，矢量學(xué)習(xí)中關(guān)于向量的知識，三角知識、函數(shù)、不等式、數(shù)列等等。必須明白的是，對于物理而言，數(shù)學(xué)是一門必備的工具，所以在物理學(xué)習(xí)之初，必須首先強化數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)。

如果說實驗也算是高中物理中的物理問題，那么它就是以上五個問題的最高綜合，包括明確實驗?zāi)康?，利用物理概念、?guī)律和原理并借助于數(shù)學(xué)工具把各種物理方法綜合，且分步驟應(yīng)用于一個具體的物理過程中，進行物理問題的研究。所以以上的五個問題仍然是高中物理教與學(xué)中的基本物理問題。

三、結(jié)論

明確物理概念需要理解概念的內(nèi)涵和外延；把握物理規(guī)律和原理需要準(zhǔn)確把握其適用條件；清晰物理過程要求能把復(fù)雜的物理過程分解為簡單的物理過程，以使得規(guī)律原理在過程中應(yīng)用；而物理思想方法則是以最高的境界體現(xiàn)在物理概念的理解、物理規(guī)律和原理的把握以及物理過程分析整個過程中。其中，數(shù)學(xué)是作為物理學(xué)習(xí)的必備工具來應(yīng)用的。

總之，高中物理的教與學(xué)，要解決的就是這五個問題，必須朝著這樣的方向努力，即：明確物理概念，把握物理規(guī)律和原理，清晰物理過程，體會物理思想和方法，并把數(shù)學(xué)方法在其中靈活

應(yīng)用。

參考文獻：

[1]胡衛(wèi)平.物理問題解決中思維能力的培養(yǎng)[J].教育科學(xué)，2002（7）：43-45.

[2]邢紅軍，羅良，林崇德.物理問題解決的影響因素研究[J].課程·教材·教法，2012（6）：91-96.

作者簡介：宋文斌，陜西省鳳翔縣鳳翔中學(xué)教師，陜西省鳳翔縣教研室兼職教研員，中學(xué)一級職稱，長期從事高中物理教學(xué)及物理教學(xué)研究工作，陜西省教學(xué)能手，寶雞市市學(xué)科帶頭人，有多篇論文發(fā)表于教育期刊。

許衛(wèi)東，陜西省鳳翔縣教研室專職教研員，中學(xué)一級職稱，有多篇論文發(fā)表于教育期刊。

編輯 高 瓊endprint