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“準(zhǔn) 深 細(xì) 活”——探究物理規(guī)律的四字法則
鳳翔縣柳林高級職業(yè)中學(xué) 屈凡 2008/5/3
【內(nèi)容摘要】本文結(jié)合教學(xué)實際，介紹了物理學(xué)習(xí)過程中，探究物理規(guī)律所遵循的四字法則——“準(zhǔn)、深、細(xì)、活”。
【關(guān) 鍵 詞】內(nèi)涵 模型 物理意義 科學(xué)思維 靈活性
在物理教學(xué)中，讓學(xué)生愛好物理，會學(xué)物理，學(xué)好物理，是許多物理教師經(jīng)常探索的問題。學(xué)好物理，必須從學(xué)好基礎(chǔ)知識入手。物理基礎(chǔ)知識包括物理概念和物理規(guī)律兩方面，而物理規(guī)律是一類物理現(xiàn)象及物理過程之間必然聯(lián)系的本質(zhì)反映。結(jié)合教學(xué)實踐，我認(rèn)為對物理規(guī)律的探究可以遵循以下四字法則：
一、把握規(guī)律的敘述內(nèi)涵要“準(zhǔn)”
物理規(guī)律在語言表達及形式上往往非常精煉，但它的內(nèi)涵往往卻很豐富。要做到準(zhǔn)確地理解物理規(guī)律，必須注意準(zhǔn)確把握其在敘述中的豐富內(nèi)涵。
例如楞次定律：“感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化”。對該規(guī)律的理解應(yīng)抓住以下幾個方面。
首先，是“阻礙”二字，感應(yīng)電流的磁場只能是“阻礙”引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，而不是“阻止”。若原磁通量增加，則感應(yīng)電流磁場方向與原磁場方向相反，使磁通量慢慢增加，若原磁通量減少，則感應(yīng)電流磁場方向與原磁場方向相同，使磁通量慢慢減少，但不可能阻止磁通量的增加和減少。
其次，阻礙的是引起感應(yīng)電流的磁通量的“變化”，特別要注意“變化”二字，這里感應(yīng)電流的磁場阻礙的是引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，而不是阻礙原磁量。如果原磁通量不變，根本就不可能有感應(yīng)電流，也就談不上阻礙原磁通量。
再次，從定義中可以得出三個物理量之間的具體關(guān)系：電流強度跟電阻成反比，跟電壓成正比。就是電壓和電阻決定了電流，同時它們之間在數(shù)量上存在著正比、反比的關(guān)系。
二、理解規(guī)律的物理意義要“深”
物理學(xué)中大量運用物理公式，物理公式是用數(shù)學(xué)語言表達出來的物理規(guī)律。公式本身只是一種數(shù)學(xué)形式，并且具有一個甚至幾個變形，但物理規(guī)律及其變形，與數(shù)學(xué)關(guān)系式畢竟不同。在數(shù)學(xué)關(guān)系式y(tǒng)＝kx ( k為常數(shù)，其變形為x＝ )中，如果把x作為自變量，那么 y 就是 x 函數(shù)，如果把 y 作為自變量 x 就是 y 的函數(shù)，但對于用物理公式表達的物理規(guī)律而言，并不存在這種“靈活性”。它不僅表達了物理量之間的數(shù)學(xué)計算關(guān)系，更重要的表達了確切的物理意義。
當(dāng)遇到用公式來表達的物理規(guī)律時，理解該公式的物理意義，必須做到“深”。先應(yīng)該理解公式依托著怎樣的物理事物或模型，再弄清公式中各個字母的含義，以及公式如何表示物理事物間的關(guān)系。
例如，胡克定律：“在彈性限度內(nèi)，彈力的大小跟彈簧的形變量成正比”。其數(shù)學(xué)表達式為F＝kx這個公式應(yīng)該這樣理解：首先，這個公式反映了彈簧的形變量的彈力大小之間的關(guān)系；其次，公式的F表示的是彈力大小，k表示的是彈簧的形變量（伸長量或壓縮量），k表示的彈簧的彈性系數(shù)。對同一彈簧來說，彈性系數(shù)是一個恒定的量，它是由彈簧本身的性質(zhì)決定的，不是由彈簧的形變量以及彈力大小決定的。再次，公式具體描述了如下關(guān)系：在彈性限度內(nèi)，彈力的大小跟彈簧的形變量成正比，彈力是引起彈簧形變的原因，彈簧的形變量是彈力作用于彈簧的結(jié)果。因此，可以利用這種數(shù)學(xué)計算關(guān)系，根據(jù)彈力的大小和彈簧形變量測定彈性系數(shù)。
三、考察規(guī)律的適用范圍要“細(xì)”
物理規(guī)律是在一定的條件下認(rèn)識總結(jié)出來的，它帶有條件性，因而是相對的，無論是對規(guī)律的理解還是運用物理規(guī)律，都必須注意其使用范圍。因此，對于物理規(guī)律的適用范圍考察要“細(xì)”。
具體考察中，要注意三種情況：情況一，有些物理規(guī)律本身已說明規(guī)律的適用范圍。如帕斯卡定律已指明壓強是加在“密閉液體”上的壓強；電阻定律成立的條件是“在溫度不變時”；透鏡成像規(guī)律的成立條件是“薄透鏡”。在這些條件下，規(guī)律的使用范圍最容易把握。情況二，有些條件是在發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律時不知道或者是在學(xué)習(xí)引進規(guī)律時沒有考慮的。例如，歐姆定律是在金屬導(dǎo)電的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，對于其他導(dǎo)體是否適用還要經(jīng)過實驗研究。實驗結(jié)果是：歐姆定律還適用于液體，但對氣體就不適用了。牛頓第二定律，是人類認(rèn)識了相對論和量子論以后，才發(fā)現(xiàn)它只適合于宏觀低速運動的物體。情況三，嚴(yán)格說，某種物理條件并不適合運用某個物理規(guī)律，但實際操作上運用這個定律也可以獲得近似的效果，在該條件下可以運用這個定律。如萬有引力定律僅僅適合于計算質(zhì)點之間的萬有引力，因而嚴(yán)格說，不能用它計算地球與月球之間有萬有引力，但由于地球和月球的大小相對兩者之間距離來說太小，所以，可以把地球和月球看作質(zhì)點，運用這個定律來計算它們之間的萬有引力，因此，應(yīng)仔細(xì)考察物理規(guī)律在什么樣的近似條件下才可以運用，這樣，可以使實際物理問題的解決大大簡化，并且培養(yǎng)了科學(xué)的思維能力。
四、尋找規(guī)律間的相互聯(lián)（未完，下一頁）
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