高中物理規(guī)律的多種表達(dá)方式

高中物理研究的對(duì)象可以微小到原子的組成，也可以宏觀到宇宙天體的運(yùn)行，甚至還需學(xué)生突破思維禁錮去初探四維空間，研究?jī)?nèi)容涉及了力、熱、光、電、磁、原子物理等物理現(xiàn)象和規(guī)律．研究對(duì)象的復(fù)雜性，決定了研究方法的多樣性，也決定了研究物理問(wèn)題時(shí)對(duì)物理信息和規(guī)律表達(dá)的多樣性．概括起來(lái)，中學(xué)物理信息和規(guī)律的表達(dá)方式有以下幾種.

1. 文字表達(dá)——文字表達(dá)是用最基本的文字描述物理現(xiàn)象和規(guī)律，它包含物理概念和物理定律，是物理學(xué)的重要組成部分．物理中的文字語(yǔ)言表達(dá)和生活中的文字語(yǔ)言表達(dá)有著相當(dāng)大的區(qū)別．如物理概念是組成物理學(xué)的基本單元，也是物理語(yǔ)言表達(dá)的基本語(yǔ)言，力、重量、加速度、功、壓力、場(chǎng)、機(jī)械效率等詞語(yǔ)，它們都有特定的不同于生活語(yǔ)言的含義．又如“質(zhì)量”、“重”、“功”、“能”、“密度”、“壓力”等，物理學(xué)習(xí)者看到它們就會(huì)產(chǎn)生與生活用語(yǔ)中它們的意義截然不同的認(rèn)知思維活動(dòng)．而用文字表達(dá)的物理定律更是字字斟酌，寥寥數(shù)詞就反映出大千世界萬(wàn)物之規(guī)律，如牛頓第一定律：一切物體總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，除非有外力迫使它改變這種狀態(tài)．

2. 符號(hào)表達(dá)——符號(hào)表達(dá)是用符號(hào)表示物理量、用數(shù)學(xué)式及數(shù)學(xué)式的推導(dǎo)來(lái)表達(dá)物理量間的因果關(guān)系以及物理問(wèn)題的推演，是一種數(shù)學(xué)語(yǔ)言．但物理符號(hào)表達(dá)又不是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)表達(dá)，因?yàn)槊總€(gè)符號(hào)都有確定的物理含義．對(duì)物理現(xiàn)象的研究最終體現(xiàn)在量?jī)r(jià)關(guān)系上，若用純文字?jǐn)⑹觯袝r(shí)顯得費(fèi)解和復(fù)雜，也難以進(jìn)行量?jī)r(jià)分析．符號(hào)表達(dá)簡(jiǎn)潔明了，易于定量分析和計(jì)算．如用矢量來(lái)表示物理量的大小和方向，用變量和函數(shù)來(lái)表示不同物理量之間的關(guān)系，用函數(shù)的微分來(lái)表示各種物理量的變化率，等等．符號(hào)表達(dá)為物理學(xué)的研究提供了推理工具和抽象手段，它也提供了對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行數(shù)量分析和計(jì)算的方法．例如萬(wàn)有引力定律用文字表述為:自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的方向在它們的連線上，引力的大小跟物體的質(zhì)量m1和m2的質(zhì)量成正比，與它們之間距離r的平方成正比．而用符號(hào)語(yǔ)言表示為F=G，就顯得定量而直觀．

3. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表達(dá)——中學(xué)物理是實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的一門學(xué)科，大量的物理現(xiàn)象和規(guī)律要通過(guò)實(shí)驗(yàn)去研究和發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)的形成也就是在千萬(wàn)次的實(shí)驗(yàn)中形成了人們對(duì)自然世界的科學(xué)認(rèn)識(shí)．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表達(dá)以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果回答人們的各種疑問(wèn)．某些直覺(jué)觀念往往跟物理學(xué)里的科學(xué)觀念不一致，如人們常認(rèn)為拔河比賽是贏的那隊(duì)拉力大；從直覺(jué)上認(rèn)為輕重不同的物體下落快慢不一樣，重的物體下落快等.這時(shí)就有必要通過(guò)理論實(shí)驗(yàn)或?qū)嵨飳?shí)驗(yàn)來(lái)糾正上述錯(cuò)誤的直覺(jué)，而學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程也是知識(shí)構(gòu)建的過(guò)程，實(shí)驗(yàn)表達(dá)出的現(xiàn)象和結(jié)果最有說(shuō)服力．在中學(xué)物理的電磁部分的教學(xué)中還要應(yīng)用肢體表達(dá)物理規(guī)律，如用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向：伸開(kāi)右手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把右手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿入手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向，那么其余四個(gè)手指所指的方向就是感應(yīng)電流的方向.為什么有這樣的表述？只要我們?cè)谕瓿上嚓P(guān)的實(shí)驗(yàn)之后就會(huì)明白物理學(xué)家的聰明睿智，感嘆物理世界的奇妙．

4. 圖像表達(dá)——圖像表達(dá)是由幾何語(yǔ)言和物理符號(hào)構(gòu)成的，具有形象、直觀的特點(diǎn)，有其它表達(dá)方式不可比擬的優(yōu)越性．從圖上可以表示出物理量的特性以及物理量之間的關(guān)系．一種圖像語(yǔ)言是利用數(shù)學(xué)上的幾何圖像來(lái)描述物理量的量?jī)r(jià)關(guān)系或物理情景，如v-t圖像、s-t圖像、U-I圖像、波動(dòng)圖像等．這些圖像不是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)關(guān)系，它反映了特有的物理情景和物理意義，例如下面相同結(jié)構(gòu)的圖像，卻反映研究對(duì)象的完全不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．

另一種是利用物理上規(guī)定的專用符號(hào)來(lái)表達(dá)物理情景或現(xiàn)象，如電路圖、物體運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、受力分析圖，等等，這些圖像是對(duì)實(shí)物的簡(jiǎn)化，有助于我們方便地分析物理情景和物理過(guò)程．

圖像能夠傳遞物理知識(shí)信息，但也對(duì)學(xué)生的想象力提出了較高要求．物理圖像能簡(jiǎn)化物理問(wèn)題，啟發(fā)物理思維，如果學(xué)生只對(duì)著問(wèn)題“ 干想” 就很難打開(kāi)思路，而借助圖像將物理情景、物理過(guò)程描述出來(lái)，就使思維有了起點(diǎn)，圖畫(huà)出來(lái)了，解題的方法也有了．因?yàn)榻柚鷪D像能產(chǎn)生形象思維，很容易由圖像中尋找到的幾何關(guān)系，聯(lián)想到物理公式，從而輕易地解決物理問(wèn)題．

責(zé)任編輯羅峰