初中物理公式教學探究

如何正確利用物理公式解決物理相關計算題是初中生在學習物理過程中的一大難題。本人在教學過程中發現，學生在做題時亂套公式的現象時有發生，出現這種問題，是因為學生對公式的由來、意義、適用條件等不理解，死記硬背，運用的靈活性不強。可見，物理公式的教學是物理教學過程中非常關鍵的一環，物理公式的教學是否成功，關系到學生能否正確認識、掌握并應用物理規律，關系到學生是否能準確、快速地解決物理問題。因此，在物理教學過程中應予以重視。在此，本人結合教學實踐，談談初中物理公式教學應注意的幾個問題。

一、讓學生弄清公式的由來

初中階段，特別是現在的物理新課標教材中，絕大部分公式的由來都是在學生實驗探究下得出的。比如歐姆定律公式I=U/R，它是通過學生進行兩個實驗探究：一個是在電阻R不變時，探究通過電阻R的電流與電阻R兩端電壓的關系得出：R一定，通過電阻R的電流與電阻R兩端電壓成正比。另一個是在電阻Rx兩端電壓不變時，探究通過電阻Rx的電流與Rx的關系得出：Rx兩端電壓一定，通過Rx電流與Rx成反比。兩個實驗探究歸結得出歐姆定律I=U/R。還有焦耳定律Q=I2Rt、浮力F浮=G排=ρ液gV排、串聯電路電壓關系：U=U1+U2+……+Un并聯電路電流關系:I=I1+I2+……+In，等等，都是由實驗探究得出的。對這些公式由來的教學，我們要注意兩點：一是學生的實驗探究。我們要進行科學引領，讓學生自主探究，并由他們收集到的信息、數據進行分析、討論、歸納、整理出結論，并用文字公式描述整理出的結論，再用相應的物理量符號表達關系式，得出相應的物理公式。二是演示實驗。比如焦耳定律Q=I2Rt的由來，演示時要讓學生觀察清楚哪個量是變化的？哪個量是不變的？把相關數據、信息羅列，讓學生觀察、分析、討論，找出相應的數量關系，歸納出對應的物理公式。這樣不但便于學生記憶，更能讓學生容易理解這個公式是怎么得來的。

第二類公式是經過推導得出的。初中物理課本中，除了有較多的經過實驗探究得出的基本公式外，還有一定數量的公式是從基本公式通過推導得到的公式。對這類公式的教學，首先要展示清晰的推導過程，接著要點明推導的根據和理由，最后闡明所得推導公式的物理意義。比如串聯電路的總電阻與各分電阻之間的關系式：R總=R1+R2+…+Rn是由串聯電路總電壓與各用電器兩端電壓關系：U總=U1+U2+…+Un串聯電路電流特點：I總=I1=I2=I3=…＝In及歐姆定律變形公式U=IR中推導得出。在教學過程中要讓學生知道：要以此為依據進行公式推導，是因為我們研究的是串聯電路的電阻，而每一個電阻的大小都影響著電路中電流和電路兩端的電壓，也就是說，研究的問題涉及電流、電阻、電壓三者的關系，點明這一點，學生就容易想到和記憶推導這個公式的依據。

第三類公式是通過測量其他物理量，經過理論的分析和證明，間接得到的物理公式。比如電功率P和電流I、電壓U之間的關系式：P=UI。對這類公式的教學，不能做過多的解釋，因為初中生現有的知識容量較少，以免造成思維混亂，只能要求他們知道電功率P與電流I、電壓U有關，記得有這么一個公式，在計算中會應用就行。

第四類公式是由定義得出的。對這類公式的教學應這樣進行：引導學生理解定義的每一句話，每一層意思的含義，接著先用文字公式描述定義，再把各物理量轉換成字母后，把文字公式轉變成字母公式，得出相應的物理公式。比如由密度定義引出的計算密度公式ρ=m/V，密度定義是單位體積所含物質的質量，教學時我們首先要引導學生理解：“單位體積”是什么意思？“單位體積所含物質的質量”又怎么求？是用質量除以體積還是用體積除以質量？用文字公式描述如何？如果把各物理量都用相應的字母表示呢？字母公式又應怎么書寫？等等，讓學生知道怎樣由定義得出相應的物理公式，這對他們應用公式解題有很好的幫助。

二、理解公式的物理意義

物理公式是具有物理意義的數學表達式，用它們來定義物理概念，反映物理規律，確定物理量的度量方法等，要教會學生理解物理公式的意義：一方面是讓學生從公式上理解其物理意義，如勻速直線運動的公式：v=s/t，它的物理意義是：勻速直線運動的速度不隨物體運動的時間和通過的路程改變而改變，速度v不是路程s和時間t的函數，它在整個運動過程中大小和方向是不變的。又如I=U/R，它的物理意義是：電阻是導體本身的一種性質，與加在它兩端的電壓和通過它的電流無關，它只是電壓與電流的一個比值，這個比值不會隨加在它兩端的電壓和通過的電流改變而改變。理解公式的物理意義，才會對它進行準確判斷和應用。總之，物理公式的教學，不但要著力于揭示公式的物理意義，還要努力培養學生學習物理公式的方法。只有這樣，才會調動學生學習的積極性，反之，如果像數學課那樣，僅把它當作一個計算公式，那么，不但物理教學的任務沒有完成，還會挫傷學生學習的積極性。另一方面是讓學生在解決實際問題的過程中，領會物理公式的意義。如阿基米德定律公式的教學，在實驗總結出阿基米德定律后，教材沒有緊接著提出這個定律的公式，而是在運用阿基米德定律分析一道例題時，結合密度公式提出：F浮=G排=ρ液gV排。初中教材中有不少公式都是用這種方式提出來的。教材這樣安排，與在敘述定律內容后立即用公式來表示相比較，可以使學生在解決實際問題的過程中，領會公式的物理意義、應用及其重要性，而不是貶低公式的重要意義。為了深入掌握公式，為了使學到的知識更完整，為了跟貌似公式區別開來，在公式教學過程的適當時候，還應該跟已學的某些公式進行聯系，或者加以類比、對比。上述阿基米德定律公式教學，就可以聯系浮力的產生原因，即物體在液體中受到的浮力就是液體對物體向上和向下的壓力差。以浸沒在液體內的正方體為例，有F浮=F向上－F向下=(p向上－p向下)S=(ρ液gh下-ρ液gh上)S=ρ液g(h下-h上)S=ρ液gV排液，可以從中看出它們的一致性，使有關公式融會貫通。再把公式F浮=ρ液gV排液跟G物=ρ物gV物和p=ρgh加以對比，則能澄清混淆，兼收溫故知新之效。

三、知道公式中各物理量具有同一性

在所有的物理公式中，一般情況下各量都具有同一性，當然也有一些物理量是互用的，如串聯電路電流處處相等，即不管研究那一段導體或電源以外的整個電路，電流都是一樣的，其他各量必須是對應同一時刻的同一物體，即所謂的同一性。對這個問題，如何讓學生理解呢？在教學中，我們可讓學生回到前面所做的實驗探究中，了解所研究的是哪一個物體？這些物理量是指哪一個物體的？比如歐姆定律I=U/R，首先把實驗探究圖形畫出，讓學生觀察電壓表是接在定值電阻的兩端還是滑動變阻器的兩端？電流表在電路中怎么接入？通過觀察分析，電壓是定值電阻兩端的，電流也是通過定值電阻的，從此可說明三個量是對應同一段導體，并從此拓展到電源以外的全電路，即I、U、R是指整段電路的。另外，再讓學生回憶I、U的測量過程，是先測量U？過一段時間再測量I？還是同時進行？通過這一點讓學生明白公式中的各量不但要明確研究對象，還要注意同一時刻。

四、弄清公式中的成立條件和適用范圍

物理公式都是在一定條件下成立，只適用于一定的范圍的。讓學生注意這個問題，對于學好公式，運用公式解決實際問題至關重要，也是物理教學中對學生進行辯證唯物主義教育的內容。

液體壓強公式p=ρgh，只適用于由液體重量產生的壓強，而且液體的密度是均勻的。通常液體內某一深度處的壓強，除了由液重產生的壓強以外，還有由液體傳遞來的外加壓強，所以實際的壓強并不是由上式計算所得的數值。焦耳定律公式Q=I2Rt表明，當I、t不變時，Q跟R成正比。如果條件改變為U、t不變，則由Q=U2t/R，知Q跟R成反比。條件變了，物理量之間的關系也發生了改變。當然，兩個公式的適用范圍也不相同。后式只適用于電能全部轉化為熱能的純電阻電路，前式無論對于含有電動機的電路或導電溶液都適用。

熱學中有一個公式Q吸=Q放，反映了熱傳遞中能量守恒。公式成立的條件是系統不跟外界發生熱傳遞，系統跟外界之間也不相互做功（理想的情況）。公式適用于整個熱傳遞過程中的任何時間間隔，而不僅僅在熱傳遞終止時才成立。

五、重視公式變形

公式變形是數學工具在物理教學中的運用，有些學生由于數學功底差，對公式的變形不熟悉，導致無法解題。因此，在公式變形的教學中，既要注意運用學過的數學知識，又要立足于物理知識去進行引導，讓他們學會據題中所求，能利用相關的物理公式變形出所要求的物理量公式，從而能順利解題。比如已知兩電阻阻值且并聯接在電壓、電流不給出的電路中，求總電阻。為避免學生直接采用數學的方法解題，教學中可引導學生從公式1/R=1/R1＋1/R2出發，利用數學方法通分，對公式進行變形得出R=R1R2/（R1+R2），把數據代入即可求出所要求的物理量。這樣，既能利用數學知識，又能體現物理的解題過程。

六、注意單位的統一性

單位是物理量的重要屬性，對于一個數值，如果不冠于單位，那么這個數值也就失去了它的意義。在物理中應用物理公式解題時，公式中的各物理量單位配對是有嚴格要求的，比如在勻速直線運動的速度公式：v=s/t中，s—米，t—秒，則v—米/秒；若s—千米，t—小時，則v—千米/小時。又如在公式P=W/t中，若W—焦耳（J），t—秒(s)，則P—瓦特（W）；若W—千瓦#8226;時（kW#8226;h），t—小時（h），則P—千瓦（kW）等等，如果配對不符，不但造成計算出的結果數值嚴重有誤，結果的單位如何取舍也無計可施，出現胡編亂造。為避免這一現象出現，在物理公式的教學中，強調物理公式各量單位要注意統一，成為物理公式教學不可缺少的一個環節。對這一方面的教學：一是要讓學生熟記單位的換算，如1度=1千瓦#8226;時=3.6×106J，1kV=103V等等，以便為進行單位統一換算打好基礎；二是熟記單位的配對，由學生通過觀察歸結，單位配對一般都是常用對常用，國際對國際；三是通過精典題型訓練，強化學生的記憶，使學生能熟練運用，從而提高解題運算的正確率。

綜上所述，初中物理公式的教學不能斷兩端取中間，忽視公式建立的條件和背景，取其表而略其質，忽視公式的相互聯系，把公式孤立起來，而應端正教學思想，加強物理實驗，把加強物理概念的教學與發展學生智力有機結合起來，在實踐中探究出行之有效的方法，讓學生能理解，能正確利用，才是我們進行物理公式教學的最終目的。

(責任編輯黃春香）