讓抽象的物理鮮活起來

王扣俠

【摘 要】很多物理概念、規律抽象難懂,教師教學中若能適時運用類比、擬人、假設等方法必能使抽象的概念、規律具體化、直觀化。

【關鍵詞】物理 類比 擬人 假設

中學物理中,很多抽象的概念和規律,由于缺乏直觀性,在實際教學中,常常出現講臺上教師汗流浹背,唯恐講不透,下面學生聽得迷迷糊糊,似懂非懂,直接挫傷了學生的學習積極性,教學效果也明顯不佳。但若能適時采用類比、擬人、假設等方法,必能使教學過程豁然開朗,課堂氛圍為之全新,讓抽象的物理頓時具體化、直觀化。

一、類比

學生在學習高中物理《機械振動》和《機械波》兩章時,對振動圖象和波形圖常常混在一起,區分不開。此時,教師可采用類比的方法,比如將振動圖象類比成現實生活中“錄像”的過程,它記錄了一個物體(振動質點)不同時刻的位置情況;而將波形圖類比成“照相”的過程,它記錄了同一時刻不同質點的位置情況。這樣借助生活中學生熟悉的例子,一下子使抽象的講解具體化、形象化。

高中物理中,學生在學習“氣體壓強”時,對這一概念不易理解。教學時可將它類比成雨點打在傘上,產生持續力,使微觀的氣體壓強頓時形象化、具體化。學生從分析雨滴的作用力中,很快理解了氣體壓強的微觀本質。

再如:學生在學習原子模型時,湯姆生的棗糕式原子模型形象的類比如同將一個夸張了的原子置于學生眼前,讓學生親眼洞察其結構。

從以上這幾個典型的類比法例子中,我們不難有所啟示:多用類比,可以化繁為簡,化抽象為具體。縱觀物理教材,還有以下概念和規律可借用類比法教學。

原子的核式結構——籃球中有一個小塵埃。

電流(電荷的定向移動)——水流、人流(水和人的定向移動)。

晶體的空間點陣——學生做操時整齊的方陣。

運動的相對性——物體高低、大小的相對性。

電場中的等勢線——地理中的“等高線”。

電荷間的相互作用——同性相斥,異性相吸。

二、擬人

物理中的現象和一些概念,也可將它們擬人化,賦予它們人的動作、情感,從而將單調抽象的物理變得趣味橫生。例如線圈的自感現象,可以說成線圈具有保守性、頑皮性、安于現狀,阻礙變革,這樣使學生從另外一個角度很快接受線圈的自感特性:即“增反減同”。還有以下幾個例子可以擬人化。

單擺的固有周期——單調不受外界影響,誘惑而變節。

分子間的作用力——分子間的情感:即相距較遠時思念,表現為引力;相距較近時又有隔閡,又表現為斥力。

熱傳遞(熱能由高溫傳到低溫)——熱能“劫富濟貧”。

受迫振動——振動物體失卻人身自由,無可奈何的被迫振動。

串聯電路——電阻手拉手。

楞次定律——磁場保守性、頑固性。

橫波中質點運動——質點上下跳躍。

縱波中質點運動——質點左右搖擺。

電子躍遷——電子“搶道”。

擬人方法若能靈活運用于教學中,不僅能激發學生學習物理的情意,更能充分調動起學生學習物理的積極性,從而大幅度提高課堂教學的效果。

三、假設

物理的概念、定律、其科學性、邏輯性極強,容不得半點馬虎與推測。但這并非要求物理教學必須囿于這些限制,不能越“雷池”半步。其實教學作為一種藝術,在必要的時候,引導學生大膽的設問、推測,往往能起到意想不到的效果,一方面能激發學生創造性思維,另一方面能加深學生對知識的正面理解。

假設分為肯定假設和否定假設。

假設太空有一個支點,有一根足夠長的杠桿,阿基米德言稱他能撬起地球。自然這是不可能的。但這種大膽的假設,卻很好的說明了杠桿的作用。

假設有一個無限長的光滑水平面,伽利略放出的小球將永遠的運動下去。這個假設,促就了牛頓第一定律的得出。

假設速度足夠大,牛頓站在高山上扔出的物體將不會落回地面,而成為繞地球運動的一顆人造衛星。初步提出了人造地球衛星的理論基礎。

假設全世界的人不分男女,不吃不喝,每人一秒鐘數一個水分子,那數完1cm3(約含有3.3×1022個)的水分子也大約需要17萬年左右。分子小不小,阿佛加德羅常數的大小,這個假設足以讓你體會的刻骨銘心。

這些都是肯定假設,還可進行更多的否定假設。

假設沒有了摩擦力——人走不動,拿不了東西,吃不成飯,棉線做不了衣服,汽車癱瘓……可見摩擦力的重要。

假設沒有重力——人會飛起來,東西在空中亂飄……總之, 世界會大亂。

假設沒有漫反射——樹下房間將永遠黑暗,陰天便是黑夜,看不到物體……

假設無慣性——人踢不了球,自行車不要閘,但地球將是勝于十二級的臺鳳……

假設無振動——……

假設無衍射——……

假設無電阻——……

一個假設給了你太多的自由,海闊天空,隨你去想,但想來想去,最終還是回到我們的物理知識上來。

由此可見,物理并不難懂,并不抽象。造成學生難于理解,難于接受物理規律的,卻是因教學思想的陳舊,教學方法的拙劣引起的。因此,我們要在課堂教學中多想辦法,多運用類比、擬人,假設等手法,讓我們的物理課生動、鮮活起來。

參考文獻:

[1]全日制普通高級中學教科書(物理)第二冊人民教育出版社。