如何学习物理概念及规律.doc

如何学习物理概念和规律
点击数：698 次  录入时间：2008-3-1 14:53:00  编辑：金子明
        物理概念和物理规律是中学的精髓。如果把中学物理这门科学比作高楼大厦，那么物理概念和物理规律就是构成这座大厦的砖石和钢筋框架。有经验的物理老师经常要求学生抓好基础知识，指的就是抓好物理概念和物理规律。
　 　然而，有些同学却不这样，他们不重视对概念规律的理解与掌握，把主要精力都用在盲目做题上，其结果不但在做题中遇到了很多障碍，白白浪费了很多时间，而 且始终不能抓住系统的知识体系。他们总是有一种题目很多,头绪很乱,忙得不可开交的感觉。最后得出一个物理难学的结论。一次，一位同学拿着一道物理题。题 目是如图（1）：木块A和木块B一起沿着斜面加速下滑，试对木块受力分析。这位同学认为木块B对木块A的摩擦力应该平行于斜面向下，理由是木块A的加速度 是沿斜面向下的。（原答案给出这个摩擦力是水平向左的）他说完后我提出了两个问题：1、摩擦力的方向跟接触面是什么关系？2、加速度方向是跟合外力方向一 致还是跟随便的一个力一致？他低头想了一会儿，说：“我明白了。”象这样由于概念不清，导致做错题的例子举不胜举的。
　　什么是物理概念呢？物理概念是对物理现象的概括，是从个别的物理现象.具体过程和 状态中抽象出的具有相同本质的物理实体。在中学物理中主要有两大类。一类是用词语直接表达的概念。如力、重心、点电荷、理想气体、干涉、静电平衡、匀速直 线运动、衰变等等。另一类是用数学语言表达的概念，常称为物理量。如加速度a=△V/△t，动能Ek=1/2mv2，动量P＝MV，电场强度E=F/q等 等。
　　对一个物理概念的认识，一般需经三个阶段：一、感性的具体，二、理性的抽象，三、 理性的具体。老师每讲一个新的概念的时候，总是首先引入我们比较熟悉的一些具体物理现象，物理实例或做一些物理实验，使我们产生具体的感性的认识；再经过 去粗取精，去伪存真，由表及里的分析比较，抽象出本质属性，上升到理性认识；再经过演绎的练习，使物理的抽象上升为理性的具体，实现应用所学概念有针对性 的解决有关问题。
　　例如：学习静电平衡这个概念时候，老师首先举出把一个中性导体放在匀强电场中的例 子。引导同学认识自由电子在电场力的作用下发生定向移动，产生感应电荷，发生静电感应的现象。再透过这个现象认识感应电荷产生的附加电场与原来匀强电场的 迭加，直到感应电荷的场强与原电场的场强大小相等时导体内部合场强为零，自由电子定向移动停止，导体达到了静电平衡状态。从而再总结出静电平衡等体的一些 性质：内部合场强为零，导体是个等势体等等。在我们头脑中形成一个反映静电平衡本性的理性的抽象。进而应用到其它各种电场中，由此及彼，在具体运用中升华 到理性具体，得心应用地解决多变的物理问题。
对于一些物理量，还要清楚以下内容：引入目的、定义式、单位、是标量还是是矢量、由什 么因素决定、测量方法等等。如加速度这个概念，引入的目的是为了描述物体速度变化的快慢，定义式a=△V/△t，国际制中的单位是米/ 秒，是矢量，一个物体的加速度由它的质量和它所受的合外力事决定。测量方法很多，课本中专门安排了一个测定匀变速直线运动的物体的加速度的学生实验。
　这里还特别提出的是，有些物理概念不是只在一节课上，通过一两个例子就是能够认识清 楚的。需要在长期的学习过程中不断地认识，不断地理解。如力这个概论，从初中二年级就开始学习，有了一个初步认识。升入高中后，第一章第一节又开始学习， 并给予初步的概括：力是物体对物体的作用。第三章中学习了牛顿第一定律，又进一步认识了力作用的相互性。到此，也只是停留在机械力的范筹之内。到学习了电 磁力后，才从不同领域，不同类型的力的作用情况，通过联想和类比，形成比较深刻的认识。也就是说，认识一个物理概念有一个不断发现，不断提高的过程。这就 要求我们在学习中多观察，多扩大自己头脑中的信息量，经过加工比较，实现对概念的深刻理解与掌握。
　同学们在学习物理概念中往往存在以下蔽病，应注意克服。
　　（一）只记结论，不注意引过程。现举两道习题说明。
　　例一：关于物体的加速度，下例说法正确是的：[  ]
A.加速度越大，物体运动的越快；B.加速度越大，物体速度变化越大C.加速度越大，物体速度变化越快；D.加速度为零时，物体的速度也为零。
　　该题正确答案是C。在初学阶段，很容易选错。原因何在？老师引入加速度概念时，一般都要举出几个变速速运动的例子，分析比较，最后强调了描述物体速度变化快慢，引入加速度。如果听课时，注意这些清楚的。之所以选错是忽略了引入过程。
　　例二：如图（2）。带电量为的正电荷A，半径为R的不带电的金属球的感应电荷在球内的电场强度的大小与方向是（　）
　　A.kq/4R2；B.kq/6R2； C.方向指向A；D.方向背向A 。
　　答案为ABC，很多同学都不选B。只要我们回顾一下初学静电平衡概念时，老师分析 的静电感应过程，注意到导体发生静电感应时内部有原电场，还有一个感应电荷的电场，这两个电场反向迭加，合场强为零时达到静电平衡，意味着导体中任一点感 应电荷场强都与原电场的场强等大反向。此题中原电荷q在金属球中场强大小范围为kq/9R——kq/R2，自然就含有kq/4R2和kq/6R2。
（二）只背公式，不理解其含义和条件。
如静电一章，给出三个场强公式,E=F/q、E=KQ/r2和E=U/d 。这三个公式都能计算场强，但各自含义和适用条件是不同的。 E=F/q 是定义式，对某点场强有一种量度功能，任何电场都适用，但它不能决定场强的大小。E=KQ/r2是真空中点电荷场强的决定式，只适用真空中点电荷产生的电 场。而E=U/d反映是匀强电场中U.E.d三者的关系。如果不清楚这些，解题时就会出现张冠李戴的情况。
有些物理量还受状态.时空等因素的影响。如我们常常认为一个物体的重力是恒定的，只在 高低及纬度变化不太大时才成立。一段导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比，是在电阻率 ρ不变时才成立，对于一般金属，温度变化 ρ发生显著变化时，计算电阻时就得考虑 ρ的影响。
（三）只重视物理，不重视用词语直接表达的概念。
中学物理课本中用语言直接表达的物理概念比物理量还要多。如：重心.质点.平动.共 振.内能.点电荷.电磁振荡.光心.焦点光谱等等。这些概念不仅定义严谨，而且能与其它物理概念形成一个完整的系统。如果模糊不清不，不但直接影响解答习 题，而且对于学习新知识，对于系统掌握物理知识都造成障碍。比如：重心概念不清楚，涉及重力势能变化的一些题目就难以处理；光心.焦点的概念不清楚，焦距 的概念就建不起来；衰变的意义不清楚，半衰期就无从谈起。
物理学本身就是研究物质最基本的运动及其规律的一门科学。物理规律反映了各物概念之间的相互制约关系，反映在一定条件下一定物理过程的必然性。
中学物理规律主要有：1.物理定理：如动能定理，动量定理等。2.物理定律：如牛顿运 动定律.动量守恒定律.法拉第电磁感应定律，光的折射定律等。3.物理定则：如平行四边形法则等。4.物理方程：如理想气体状态方程等。5.物理学说：如 分子运动论，原子核式结构学说等。
对于这些课本中明确出来的规律，不但要记住它的内容表述和对应表达式。更重要的是透彻理解。一般应抓住以下几个方面：
（一）实验基础。验证牛顿第二定律实验，研究楞次定律实验等。
（二）导出方式。如根据动量定理和牛顿它三定律推导动量守恒定律；据玻－玛定律和查理定律推导一定质量的理想气体状态方程等。
（三）清楚规律揭示的内涵及公式中各字母的含义。如动量定理：Ft= △P,从整体上揭示物体所受合外力的冲量与它的动量变化的直接对应关系，即两者大小相等，方向相同。如果题目中要求合外力冲量，就有了两条思路：一是用合 外力乘时间二是先求其动量变化。分解看：式中F为合外力，解题时就需从受力分析入手，找出合外力，等号右边为动量变化，特定要求末态动量减初态动量。该 式为矢量式，中学大纲只要求一维情况，解题时一定规定正方向，列代数式方程。变形有：F＝△p/t ，说明物体所受的合外力等于它的动量的变化率，等。
（四）注意适用条件。如：库仑定律F＝Kθ1θ2/r2 只适用于真空中点电荷。动量定守恒定律用于不受外力或合外力为零的系统。动量定理对一于不论直线还是曲线，恒力还是变力，物理过程是单一的还是多阶段组合 的，几个力作用于物体上的时间是否相同都适用。在中学阶段对处理打击.碰撞一类问题尤为方便。
（五）物理图象。物理图象是物理规律的更直观.更形象的表达方式。如v－t图象，波的图象，P－V图象，此外还有一些在题目中出现的图象如F－t图象，B－t图象等。对图象一般应抓住以下方面：1横纵坐标.斜率.交点的含义；2对应规律煤数学表达式；3反映的物理情景。
以上所说，者是课本中明确出来的规律。物理学中还有许多规律，需在老师指导下发现和总结，实现知识系统化。
（一）单元知识结构的概括和总结。现以磁场一章为例总结如下：
（二）跨单元知识联系规律。举两例：
瞬时作用效果：F＝ma
1.力的作用效果 对时间累积效果：Ft＝ △P
对空间累积效果：W＝ △Ex
2.功能关系：功是能力转化量度。
1量度重力势能变化： WG=△Ep
2量度弹性势能变化： W弹=△Ep
3量度分子势能变化：W分子=△Ep
4量度电势能变化： W电=△E
5量度动能变化： W总=△Ek
6量度机械能变化：W其它=△E
前四式把整个中丌涉及到的势能与之对应的功总结到一起，找到了共同规律：某种势能的变化都对应着一种功，都是做正功时势能减少，做负功时势能增加，且所做功与对应势能变化在数值上是相等的。五个式子综合比较，使我们对功和能的关系理解的非常清楚了。
（三）从课本内容中提炼规律。如：力学中判断物体做直线或曲线运动的方法；判断物体做 加速运动或减速运动的方法。热学中分子力随分子距离的变化规律。电学中根据电力线方向比较电势高低的方法；直流电路中电压分配规律。几何光学中像距.像的 虚实大小随物距的变化规律等。这些方法或规律几乎遍布物理课的每章每节，虽然没有形成定理或定律，也是解决物理问题中不可缺少的工具。如能随时系统总结出 来是大有益处的。
（四）.在解题中发现规律。先看三道习题：
1.一辆汽车在发动机的额定功率为P，行驶中所受阻力恒为f，求它由静止起动后能达到的最大速度。
2.磁感应强度为B的匀强磁场中有一些直平行光滑导轨，串有电阻R，两轨间距为l，现有一条质量为m电阻不计的导体棒AB，由静止开始沿导轨滑下，求AB棒的最大速度。（见图（3））。
3.如图（4气缸竖直放置，气缸内活塞面积S＝1平方厘米，质量m＝200克。缸内气体压强P1＝2×10
帕，温度T1 ＝480开，活塞到缸底距离H1＝ 12厘米。拔出销钉，活塞向上无摩擦滑动，当它达到最大速度时缸内气体温度T2 ＝300开，求此时活塞到缸底距离。（P0 ＝1.0×10 帕）
这三个题目一个是力学题，一个是电学题一个是热学题。它们有一个共同点即汽车.AB棒.活塞都遵守这样一个运动模式：都由静止开始做加速度减小的加速运动，当a＝0时速度v达到最大。搞清这一物理情景正是解答这三个题的关键。
又如：加速度a=△V/△t ，F=△P/△t ，ε= △φ/△t ，加速度.合外力.感应电动势本来三个不同的物理量，也有一个共同点：都对应着一种变化率，即对应变化的快慢，反映到图象上就对应着斜率。
物理习题千变尤化，只要留心，总是会找到一些共同规律的。总之，抓住了物理概念和物理规律，就抓住了物理学的精髓，就具备了驾驭物理学的本领。