淺談物理規律的教學

[摘要]物理規律（包括定律、定理、原理和定則等）是物理現象、過程在一定的條件下發生、發展和變化的必然趨勢及其本質聯系的反映。它是中學物理基礎知識最重要的內容，是物理知識結構體系的樞紐。因此，規律教學是中學物理教學的中心任務。

[關鍵詞]物理規律 物理教學 教學方法

一、發現物理規律的方法有兩種：實驗歸納法和理論演繹法

1．實驗歸納法。采用這種方法發現的規律，一般是實驗規律，通常叫做定律。如牛頓運動定律、動量守恒定律。

2．理論演繹法。采用這種方法發現的規律，大部分是理論規律，通常叫做定理或原理。原理、定理這兩個術語表明，它們不再僅僅是對經驗事實的概括，而是成為科學理論系統本身的出發點。這類規律是根據已知的規律，進行推理論證，然后進行內涵外延，從而得到的規律，例如動量定理。

采用這種方法發現的規律，還有一部分是理想規律，這類規律是研究問題時避開次要因數，抓住主要矛盾，準確及時地探討事物的本質，從而揭示規律。如牛頓第一定律。

二、 從物理規律的發現方法，我們可以對物理規律進行分類

1．實驗規律。牛頓運動定律、動量守恒定律、機械能守恒定律、萬有引力定律、熱力學第一定律、庫侖定律、歐姆定律、楞次定律、法拉第電磁感應定律、光的反射定律、法拉第電磁感應定律、光的反射定律、光的折射定律等。

2．理論規律。動量定理、功的原理、波的疊加原理、光的可逆原理等。

3．理想規律。牛頓第一定律，理想氣體的狀態方程等。

三、針對不同類型的規律可以采取不同的教育教學方法

1．實驗規律的教學方法

（1）探索實驗法。如牛頓第二定律是先探究物體的質量相同時，物體的加速度跟作用在物體上的力之間的關系，再探究在相同的力的作用下，物體的加速度跟物體的質量之間關系，最后總結出物體所受到的力與物體的加速度以及物體的質量之間的關系。

（2）驗證實驗法。如驗證機械能守恒定律，研究物體忽略空氣阻力，只受重力的作用時，物體自由下落，物體的機械能總守恒，即物體減少的重力勢能總等于物體增加的動能，若設質量為m的物體，下落高度為h，速度為v，應有mgh=1/2 mv2。

（3）演示實驗法：如牛頓第三定律，讓兩學生分別拿一彈簧秤A，B，在水平方向，兩彈簧秤聯接，改變其中一彈簧秤的拉力，發現兩彈簧秤的讀數總是大小相等，方向相反，在同一直線上。

2．理論規律的教學方法

如動量定律是根據牛頓第二定律F=ma和運動學公式Vt=V0+at，在設力是恒定的情況下推導出來的，再演繹到變力，體現出的是力對時間的積累效果。

3．理想規律的教學方法

如牛頓第一定律，在三個完全相同的斜面下端的水平面上，分別鋪上毛巾、木板、玻璃，讓小球從同一高度釋放，發現小球在毛巾上運動的最近，在木板上次之，在玻璃上最遠。進而經過抽象思維，抓住主要因數，忽略次要因數，從而揭示了自然規律。

四、對物理規律的教學，還要讓學生理解以下幾點

1．有關物理概念以及物理規律之間的聯系

首先，任何物理規律是有關物理概念之間的必然聯系。如歐姆定律，是由導體、電流、電壓、電阻等概念組成。研究對象是導體，電流、電壓、電阻是三個可以測量的物理量。它表明了研究對象（導體）的電流與研究對象（導體）的電阻和加在研究對象（導體）兩端的電壓的定量關系。

其次，有些物理規律之間是存在著相互關系的。如牛頓第一定律與牛頓第二定律，兩個定律是從不同的角度回答了力與運動的關系。

2．要深刻理解物理規律的物理意義

（1）從理論上解釋規律，做到從理論和實驗兩方面來充分認識規律。

（2）要從物理意義上去理解物理規律的數學表達式。如歐姆定律公式：R= U/I，通過導體的電壓與電流成正比，但不能理解為當電壓為零時物體的電阻為零，因為，電阻是導體的固有屬性。

（3）要引導學生總結物理規律之間的相互關系，以便更深入的理解物理規律。

如牛頓第二定律公式：F=ma ，牛頓第一定律可以認為是牛頓第二定律的一個特例：當F=0時，a=0 。

（4）要充分認識物理規律中各個物理量的物理意義。

如牛頓第二定律公式：F=ma ，其中，F 表示研究對象所受到的力，m表示研究對象的質量，a表示研究對象的加速度。

3．物理規律的適用范圍

物理規律具有近似性。首先，由于物理學所研究的對象和過程，往往不是處于自然狀態下的實際客體和實際現象，而是采用科學抽象方法適當簡化之后建立的理想模型和理想過程；其次，由于物理學是實驗科學，在觀察和實驗中，限于儀器的精密程度、操作技術的準確程度，不可避免的出現測量誤差。另外，還有物理現象中的微觀量的漲落因數，使許多宏觀可測物理量的值都是統計的結果，也不可避免地存在誤差和不準確性。 因此，反映各物理量之間關系的物理規律，只能在一定精密范圍內足夠真實但又是近似地反映客觀世界。

物理規律具有局限性。因為物理規律是在一定范圍內發現的，或在一定條件下推理得到的，又在有限領域內檢驗的，所以規律還具有局限性，物理規律總是有它的適用范圍和適用條件。

這一點很容易被學生忽視，通常，他們一遇到具體問題，就亂套亂用物理規律，得出錯誤結論。因此，在物理規律教學中，要引導學生注意物理規律的適用范圍，使他們能正確使用物理規律解決實際問題。

4．對規律的應用

物理規律的教學，不但是使學生掌握物理規律，而且要使學生掌握科學的研究方法，提高觀察、實驗能力、思維能力和運用規律分析問題、解決問題的能力。

（1）培養學生運用物理規律解決實際問題的能力，主要是通過例題。例題的作用就是示范性，通過對例題的分析，總結出解決問題的思路、方法與步驟，引導學生應用物理規律解決實際問題。

（2）強化訓練學生運用物理規律解決具體問題的能力，主要是通過習題。精心挑選練習，讓學生通過適量訓練，在實踐中總結運用規律解決實際問題的方法與技巧，從而達到提高運用物理規律解決物理問題的能力。但要注意，習題要精而少，不搞題海戰術。

（3）適時組織測驗，檢查學生運用物理規律解決實際問題的能力，主要是通過測試。適時、定期的組織物理測驗，是檢查規律教學的最有效的途徑。值得注意的是，在運用物理規律的過程中，要指導學生不斷的總結分析問題和解決問題的方法與技巧，能做到舉一反三。

總的來說，物理規律教學的一般程序是：

首先，使學生對發現或建立某一規律所采用的方法、途徑和具體的依據有較清晰的認識。其次，使學生明白某一規律的物理意義，適用范圍和條件。最后，通過練習、運用，使學生掌握分析問題、解決問題的思路和方法。

綜上所述，我們對物理規律的教學進行了系統、全面、具體的研究，總結出了一般規律。但教學更是一門藝術，只有在教學中不斷創新，勇于實驗，大膽改革，才能提高物理規律的教學藝術與水平。

(作者單位：湖北武漢市汽車應用工程學校)