例說物理概念對物理基礎知識的重要作用

在教學過程中，尤其是在復習總結知識的過程中，如能以基本概念為引線，對有關基礎知識做有機串聯，形成按邏輯程序發展的概念體系，這對學好物理基礎知識將起到關鍵性作用。對于物理概念，乍一接觸，感到抽象，但如教學得法，實則不難。

如:八年級學習固體的壓強，是從壓力與支持面的聯系引出，才下的定義。此后，又通過實驗的方法研究液體對容器底、側壁及液體內部的壓強，進而又學習大氣壓強，這樣從壓力、壓強、液體壓強、氣體壓強等一組概念知識的組合，會使人們感到不斷擴大眼界，知識依次提高之感。同時，對前面學習的浮力產生原因及阿基米德原理的理解也會起到融會貫通的效果。由此還可領悟到天上風云的變幻、江河船只的載運、現代國防潛水艇浮沉的原理等等，這樣就學活了壓強。

同樣，對質量、慣性、密度、比熱容、熱值、電阻等概念，它們本是相互獨立的物理概念，逐個學習掌握，常有一種零散費時之感。若能以“它們都是屬于物質(或物體)本身所固有的一種屬性(或特性)”這一共性出發，把它們合并歸類，系統學習，并做如下全面的理解:質量不隨物體的形狀、狀態、空間位置的改變而改變，即物體的質量跟物體的形狀、狀態、空間位置無關;慣性是一切物體在任何情況下都具有的，慣性的大小跟物體運動情況、受力情況均無關，唯一只跟質量的大小有關;物質的密度、比熱容、燃料的熱值三種特性都可以用以鑒別物質的種類，每種物質(燃料)，都有自己固定不變的密度、比熱容和熱值，它們跟物體的質量、體積大小無關，對于不同的物質(燃料)，它們的密度、比熱容、熱值通常是不同的;對于某一導體，其電阻值通常是固定不變的，跟導體中通過的電流和導體兩端的電壓值大小無關，對于不同導體的電阻，其大小跟導體的材料、長度、橫截面積和溫度有關。關于導體電阻，還可以擴展到《材料世界》中的半導體、超導體等有關知識和它們的重要應用，以及當前尖端科學日新月異的發展情況，激發大家研究探索，創新發明的興趣和愛好。這樣來學習以上概念，既印象深刻，又事半功倍。

以比熱容概念為例，因為對它的理解不夠全面透徹，產生以下認識上的錯誤和偏差是常有的事:

1、水的比熱容為4.2×10 J/(kg#8226;℃)，500g水蒸發后剩下250g，則它的比熱容變為2.1×10J/(kg#8226;℃);

2、質量為500g的鐵鍋中放有1kg水，把它們從20℃加熱到100℃，所需吸收熱量Q=C(m+m)Δt=4.2×10 J/(kg#8226;℃)×(0.5kg+1kg)×(100℃-20℃)=5.04×10J;

3、由公式C=Q/mΔt可知，物質的比熱容跟它吸收或放出的熱量成正比，跟物體質量成反比，跟溫度的變化值成反比。

第一題的錯誤是想當然地認為比熱容跟質量成正比。其實，同種物質比熱容相同，水蒸發一部分后剩下的仍是水，比熱容仍是4.2×10 J/(kg#8226;℃)不變。

第二題的錯誤是沒有區分鐵和水兩種物質比熱容的不同，把鐵和水的比熱容混為一談。正確的解法應是:利用吸熱公式，根據鐵和水的不同比熱容，分別求出鐵鍋和水所吸收的熱量，然后算出它們共需吸收的熱量。

第三題的錯誤是單純從數學角度直觀地理解公式。其實，對于同種物質而言，比熱容是固定不變的，跟它吸收或放出的熱量、物體的質量以及物體溫度的變化都無關。

此外，對一些看似相同實則不同的物理概念的混淆，在解題時容易造成張冠李戴的錯誤還不自知。試看下列的解題就是如此:

1、求“220V、100W”的燈泡在110V電壓時的實際功率?

其解法:∵I===A，∴P=UI=110V×A

=50W;

2、在某一電路中，有一電燈L和定值電阻R串聯，電源電壓8V保持不變，定值電阻阻值15Ω，電流每分鐘在定值電阻上產生的熱量為36J，若燈泡L的額定功率為4W，求燈泡L的額定電壓?

其解法:∵I===0.2A，∴U===20V

或U=IR=0.2A×15Ω=3V，

∴U=U-U=8V-3V=5V。

以上兩題的錯誤就在于不能清楚地區別實際電壓與額定電壓，實際電功率與額定電功率的不同，把它們混為一談。只有明確這兩對概念的區別，才能知道上述解題的錯誤，并懂得正確解法。

即:能夠使用電器正常工作的電壓叫額定電壓，用電器在額定電壓下工作時的電功率叫額定電功率。當用電器兩端所加的電壓高于或低于額定電壓時，稱為實際電壓，此時用電器的電功率分別大于或小于額定電功率，稱為實際電功率。

第1題中電燈銘牌所標的“220V、100W”分別為額定電壓和額定電功率，據此求出的電流I=A是電燈正常工作時的額定電流，由額定電流A和實際電壓110V代入公式P=UI求實際電功率，就犯了張冠李戴的錯誤。題目要求的是電燈在實際電壓110V時的實際電功率，必須用實際電壓110V乘以電燈在110V電壓時的實際電流，其結果才是電燈的實際電功率。正確解法為:

∵R===484Ω I===A，∴P=UI=110V×A=25W。

第2題的解法中所求的電流I=0.2A，是電流每分鐘在電阻R上產生的熱量36J時通過的實際電流，該電流不是電燈L正常工作時的額定電流，故代入公式U=P/I所求得的電壓20V不是電燈L的額定電壓。第二種解法所求的電壓5V，是電流每分鐘在電阻R上產生的熱量36J時電燈L兩端的實際電壓，也不是電燈的額定電壓。

本題的正確解法是:

∵I===0.2A，U=IR=0.2A×15Ω=3V，

UL=U-UR=8V-3V=5V，RL===25Ω，

∴UL額===10V。

以上問題再次說明，由于對概念理解的偏差，非常容易造成公式運用和判斷、分析問題的片面性和錯誤。雖然初中物理學習的是物理的基礎知識，但許多人學習起來仍然困難不小，歸根到底，其“難”多是由于沒有花足夠的功夫深入理解，食而不化，對物理概念的認識不夠全面透徹所致。著名的美籍華人科學家李政道博士曾說過這樣的至理名言:“最重要的東西往往都是最簡單的”，“學習中一定要把基本的概念搞清楚、記牢固”。因為物理理論體系的基礎都在物理概念，運用最廣泛最多，由簡到繁，由繁化簡，推陳出新和學以致用都靠它們。所以，學好物理概念，對學好物理基礎知識至關重要。