掌握十大要點 輕松進行物理方法公式教學

　　物理公式教學是物理教學過程中的關鍵一環.搞好物理公式的教學，對于學生正確認識和掌握物理規律，以及應用物理規律都是十分重要的.在進行物理公式教學中，筆者認為有以下幾個要點：

　　?1.公式中每個物理量的涵義

　　?弄清物理公式中每個符號表示什么物理量，每個物理量表示什么物理意義，其內涵是什么，外延是什么，有哪些單位，在國際單位制中的單位是什么，這個物理量是矢量還是標量，是過程量還是狀態量，這都是學習物理公式的前提和基礎.

　　2.公式的性質

　　(1)物理公式的分類

　　物理公式分為物理量的定義式，物理量的決定式和一般聯系式.物理量的定義式，如電阻定義式R=U/I，電場強度定義式E=F/q;物理量的決定式，如電阻R=ρ(l/S);平行板電容器電容C=(εS/4πkd);一般聯系式，如理想氣體狀態方程(pV/T)=常量，機械能守恒表達式.弄清公式屬于哪一種類型，對于理解公式中物理量的因果關系，適用條件等具有十分重要的意義.定義式普遍適用，無須條件;決定式指出了物理量決定于什么因素，與這些因素是什么關系，公式中因果關系非常明確，對于理解該物理量的本質十分重要.

　　(2)因果性

　　如牛頓第二定律雖然通常寫成F=ma的形式，但應明確m、F是原因，a是結果，m、F是自變量，a是函數.這種關系是不能變化的.

　　(3)矢量性

　　公式有矢量式，有標量式，如牛頓第二定律F=ma，動量定理Ft=mv′-mv，都是矢量式，它們可以寫出相互垂直方向上相應的三個分量式.而機械能守恒之類的標量表達式只能寫一個，不能寫出相應的分量形式.

　　(4)對稱性

　　牛頓萬有引力公式F=G(m1m2/r2)中m1、m2位置互換后，表達式不變，這稱為公式的對稱性.萬有引力定律中的這種對稱性反映了m1、m2兩個物體的平等地位，是萬有引力定律的重要特點.具有這種對稱性的公式還有庫侖定律，透鏡成像公式等.發現、認識這種對稱性對于理解物理公式的涵義具有很大的幫助.

　　(5)相關性和無關性

　　從單擺周期公式T=

　　可看出T與l、g有關，與擺角θ、擺球質量m無關.這種相關性、無關性是公式的重要特點.

　　3.公式的成立條件和適用范圍

　　每個公式，都有各自的適用范圍，若超出了這個范圍，則不成立.弄清公式的成立條件、適用范圍，對于能否正確利用公式來解決物理問題非常重要.

　　4.公式的來源

　　物理公式的來源大致可以分為這樣三類：一類是實驗定律，是直接根據實驗分析總結出來的規律，如歐姆定律、法拉弟電磁感應定律;第二類是歸納總結定律，是在已有的實驗規律基礎上再總結得出來的結論，是已有規律的歸納提高，如理想氣體狀態方程，麥克斯韋方程組等;第三類是擴展推廣性定律，是利用已知物理規律，從某個角度去推導而得出的規律，是已有規律的擴展，如動量定理，動能定理都是牛頓第二定律的擴展.

　　弄清一個公式的來源及屬于上述哪種情況，對于理解公式與其他公式的關系，該公式所處地位是十分重要的.若是第二、第三種情況，就要知道該公式是根據哪些規律得來的，如何得來，這對于理解公式的適用范圍，適用條件很有幫助，也有利于學生形成完善的物理網絡知識結構.

　　5.與公式對應的圖象

　　圖象是對公式的形象表示.這些圖象可以幫助我們更好地理解相應的公式、規律.圖象可提供解題的思路和方法，有時可以使解題的過程簡單、方便、形象.相對于應用公式解題，有時有意想不到的結果.

　　6.公式中各物理量單位的協調，常量的選擇

　　在物理解題過程中，對應用公式時單位如何處理是非常重要的，既要正確使用，還需要盡可能的方便，有時各物理量統一用國際單位制中的單位較方便，有時采用另外的單位制較為方便.如p=p0+F/S的計算，在國際單位制中較為方便，壓強若采用水銀柱高則很難正確處理.而理想氣體狀態方程(p1V1/T1)=(p2V2/T2)，則只要兩邊的單位一致，而不必限定在國際單位制中，關于m=ρV的使用，有時用國際單位制較方便，有時用cm·g·s制單位較方便.若單位選得好，則計算方便、簡單，若處理不好，則會導致計算繁雜，甚至導致錯誤.

　　公式中常量的選取，常與公式中其他物理量的單位選擇相對應，如克拉珀龍方程pV/T=(m/M)R中普適氣體恒量R的值常用的有R=8.31J·mol-1·K-1，R=0.082atm·L·mol-1·K-1，R選取何值，與p、V的單位選擇密切相關，如在教學中不引起相當注意，學生在應用公式時就很容易出錯誤.

　　7.公式的推廣

　　課本中給出的公式是最重要的，也是最基本的.若學生只知道這些公式，有時難于應付較為復雜的問題.在教學過程中，根據學生實際情況，若把一些公式加以適當推廣，則有利于擴大學生的眼界，有利于提高學生解決問題的能力和水平，也有利于學生加深對基本公式的理解.

　　如對于幾個物體組成的系統，牛頓第二定律方程可擴展為

　　Fx=m1a1x+m2a2x+…

　　Fy=m1a1y+m2a2y+…

　　如對于幾部分氣體有分有合，但總質量不變的情形，理想氣體狀態方程可推廣為

　　p1V1/T1+p2V2/T2+……=常量.

　　物理教材(必修本)中只講了理想氣體狀態方程，刪去了克拉珀龍方程，若在講理想氣體狀態方程后，講一下克拉珀龍方程，用時不多，卻給學生提供了解決此類問題的另一種方法，同時也可使學生對理想氣體狀態方程的理解達到一個更高的層次，對學生應用理想氣體狀態方程解題解決實際問題很有幫助?

　　8.公式的變式

　　利用機械能守恒定律列方程時，可以有不同形式：

　　(1)狀態1的動能+狀態1的勢能=狀態2的動能+狀態2的勢能

　　(2)從狀態1到狀態2

　　動能的改變量=-(勢能的增加量)

　　(3)增加的機械能部分=減少的機械能部分

　　再如動量守恒的表達可寫成下述幾種情形：

　　(1)初狀態的總動量=末狀態的總動量

　　(2)系統一部分動量變化量=-(系統另一部分動量變化量)

　　(3)正方向上增加的動量=負方向上增加的動量

　　弄清這些定律在不同情況下的變式，可以提高學生靈活運用知識解決問題的能力，也可以加深學生對物理規律的理解.

　　9.相似公式的比較

　　很多物理公式具有相似性.如萬有引力定律表達式和庫侖定律表達式，串聯電阻公式和并聯電容公式，并聯電阻公式和串聯電容公式.一系列采用比值定義的物理量的定義式也是相似的.通過這些公式的比較，一方面可以方便公式的記憶，進行記憶遷移，另一方面也可以幫助學生進行理解，較快地進行認識上的遷移.通過對這些公式的比較，還可以研究發現這些公式相似的原因，幫助學生進行知識上的創新.

　　10.與數學公式、數學圖象的差異

　　數學公式是抽象、高度概括的語言.而物理公式中每個物理量都有其具體的涵義.這就導致了理解物理公式既要借助于數學，但與數學的理解又存在差異.如歐姆定律R=U/I，我們就不能說電阻R與電阻兩端電壓U成正比.又如數學上的函數圖象，一般一個自變量只能與一個函數值對應，而氣態方程的p-V圖，p-T圖等，存在一個自變量與多個函數值對應問題.應給學生講清不能完全按數學意義去理解物理公式和物理圖象，它們之間存在著差異.

　　上述列出了物理公式教學的幾個要點，這并不是說，每講一個物理公式，都應該面面俱到，在物理教學過程中，應循序漸進.在開始進行公式教學時，要根據學生的實際情況和教學內容特點，先著眼于幾個最重要的要點，在以后的教學中再逐步滲透，要求學生逐步掌握.但是明晰這些要點，對于我們物理教師高屋建瓴地實施物理教學是十分必要的，對于構建學生完善的物理網絡知識結構是十分重要的.