对学生应用物理概念困难的思考，本文主要内容关键词为：困难论文,物理论文,概念论文,学生论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
物理概念是物理教学的基础与核心，概念的理解与掌握程度决定着学生物理素养的高低。但是由于教材的编排与教师的教学理念、教学方法、教学手段以及学生的学习程序、学习的着力点等因素，致使学生对概念的理解与掌握往往只停留在识记水平，不能理解概念的科学内涵及外延，因此造成了学生应用概念的诸多困难。本文从概念建立过程、相似概念的比较与区别、概念理解的循序渐进性、概念理解的全面性四个方面来阐述高中物理的概念教学，期望对物理概念教学提供一些有益的参考。
一、概念建立过程中的模糊性与被动性造成的困难
现阶段高中物理概念建立的主要方法有：根据前期知识或日常生活生产中的物理现象抽象建立，通过定义建立，从原有概念或规律中引申建立。不难看出这几种建立概念的方法学生均缺少认知上的冲突及与问题的融合，至使学生对概念存在模糊的认识，学生对概念是一种被动接受式的学习。如：“冲量”概念的建立，教材是在“假定物体受到恒力F作用下……”来引入、建立冲量概念的，大多数教师均是依照这一思路应用牛顿第二定律、加速度的定义式推导出
，进而告诉学生冲量I=F△t。这样一来学生认为冲量仅仅是表示F与At的乘积。这根本不能引起学生的兴趣，对学生的刺激相当少，很难引起学生的注意。如果能利用学生身边的事例提出问题，如：乒乓球击地时地面对球的作用的效果如何，如何求地面作用力的大小？这样的问题用牛顿定律很难解决，同时使学生的认知发生冲突，进而很自然的引入冲量概念，教师再进一步将问题演变成教材中假定的情景，而后进行推导，这样就能使概念的建立水到渠成，同时也能提高学生分析、处理问题时选择概念、规律的能力。
初步知道概念后，学生对概念的理解仍较模糊，而教材并没有安排单独涉及冲量概念应用的问题，教师也易犯急于让学生套公式进行定量计算的错误，而忽略了对定性与半定量问题的研究，定性与半定量问题更能突出概念的本质。为此，教师可选用如下问题进行讨论以帮助学生加深对冲量概念的理解：物体沿光滑斜面下滑过程重力、支持力、合力的冲量（大小、方向）的决定因素有哪些，汽车启动时达到相同速度所需时间长短的决定因素有哪些？
二、相似概念的比较与区别不深入造成的困难
物理学中有许多相似或相近的概念，如果对这些概念没有进行较全面的比较与区别，学生极易混淆这些概念，这样学生在应用这些概念时相当容易出错。比如：速度概念，由于初中时学生学习过此概念，上课时这个概念很容易被学生轻视，再加上教材中的定义确切的说是平均速度的定义，因此学生对瞬时速度、平均速度等的理解就产生了较大的障碍，从而造成应用的困难。为此教师应适时引导学生进行如下比较：(1)初中速度是路程与时间的比值，是标量；而高中的速度是位移与时间的比值，是矢量。(2)速度定义式v=s/t是一段时间或位移内物体运动的快慢，是平均速度的定义式；而只有当s→0或t→0时才是瞬时速度，因此对s→0函数求导数才是瞬时速度。(3)无论什么性质的运动均可由v=s/t求平均速度，而速度的平均值与平均速度无直接联系，只有在匀变速直线运动中两者才会相等，且有
。(4)平均速度是位移与时间的比值，是矢量；而平均速率是路程与时间的比值，是标量，一般来说平均速率大于平均速度。(5)瞬时速度是某位置点或时间点的速度大小，是s→0或t→0时位移与时间的比值；而瞬时速率是t→0时路程与时间的比值，因t→0时位移大小与路程大小近似相等，因此瞬时速度的大小与瞬时速率的大小近似相等。
三、概念的理解不够循序渐进造成的困难
有些概念需要在不断学习中或应用中进行理解或深化，如果师生不注意逐步的理解与提高，就会使学生对概念的理解不能深入、全面与提高，从而造成学生应用概念的困难。如：对重力概念理解的循序渐进过程应为：(1)从初中的重量提升到高中的重力。(2)无理解的记忆重力产生原因（地球的吸引而产生）及方向（竖直向下）。(3)似懂非懂的明白超重与失重中实际重力与视重的关系。(4)知道重力是万有引力的一个分力的缘由，理解物体仅受重力与支持面的支持力或悬挂物的拉力且处于平衡时重力与支持面的支持力或悬挂物的拉力大小相等，这正是通常人们所说的重力的概念。(5)理解若选地心为参考系重力是万有引力的一个分力，而选地球或地面为参考系则万有引力为重力与惯性离心力的合力。(6)理解在天体或卫星环绕运动中重力就是万有引力是人们牵强的仍保留重力概念的一种意愿，而实际上此时的重力与人们通常所说的重力已是另一层面的概念，与人们通常所说的重力并不是同一概念的力了。
实际上在高中物理中像重力这样需要循序渐进的理解与提高的概念或原理还有许多，如：加速度概念、力的作用效果、运动的描述、功与能的关系等。
四、概念理解的片面性造成的困难
物理概念具有丰富的内涵与外延，物理概念或物理量与其他学科的概念有着明显的不同，尤其是物理量中有许多是矢量，这样对物理概念或物理量的理解就应从内涵、外延、大小、方向等进行全面的理解，否则在应用概念时就会经常遇到困难。如：在加速度概念的理解时就容易将其物理意义割裂成：加速度表示速度的大小和方向变化的快慢，在单方向的直线运动中或同一匀速率的曲线运动中这样理解与应用加速度是不成问题的，但是在方向改变的直线运动或不同的匀速率的曲线运动与变速率曲线运动中就会遇到困难。下面通过三个实例来进行分析。
例1 如图1，竖直上抛运动中上升过程（g取
）（如由A到B）每秒速度大小均减小10m/s，因此加速度的大小为，方向竖直向下；而在上升过程与下降过程的对称两点（如由B到B'）上速度大小的变化为零，方向均变化180°，此时加速度似乎表示速度方向变化的快慢，由此一来竖直上抛运动的加速度表示的是速度大小变化的快慢还是速度方向变化的快慢就产生了矛盾；同时若取另一对称时段的两点，其速度大小的变化仍为零，速度方向仍变化仍为180°，但是时间不同那么加速度就不同，这又产生了另一个矛盾。
例2 匀速圆周运动中向心加速度常常理解为速度方向变化的快慢，实际上如此吗？如图2，两小球以相同的角速度ω绕O点在光滑的水平面上做匀速圆周运动，小球A从a到b与小球B从c到d过程速度的方向均改变90°，速度方向改变相同，时间也相同，因此速度方向改变的快慢应相同；但是因为
，由
可知B球的向心加速度大于A球的向心加速度，这样自然就使学生产生对向心加速度意义理解的困难。
上述三例中产生的矛盾或存在的问题，其原因就是将加速度的意义割裂成加速度要么表示速度的大小变化的快慢，要么表示速度方向变化的快慢造成的；若将加速度理解成：加速度表示速度矢量变化的快慢，则由此求出的加速度就相同；例二中的加速度严格意义上说是平均值的含义，但是即使t→0两小球速度方向的改变仍相同，近似为90°，而速度大小的变化仍为零，这样加速度的瞬时值也相同，只有将加速度理解为速度矢量变化的快慢，才能导出
，由此可知两小球的向心加速度的关系才为
。