淺談物理中的文字表述

提到物理學，絕大部分人想到的是大量的公式和計算，極少人會關注物理中的文字表述部分。實際上，經典物理學是由哲學發展而來的，所以物理學中的文字表述承襲了哲學語言精練且邏輯嚴密的特點，在遣詞用字上十分嚴謹。每一句話、每一個詞甚至每一個字都有一定的意義不能任意更換。據筆者從教以來的觀察和總結，在高中階段的物理學習中，大部分學生常常迫不及待地把精力投入到一道道物理習題的解題上，而對教材上對物理概念、定理、定律的文字表述并不關注，這其實是舍本逐末的做法。概念、定理、定律是物理的基礎，是解決問題的依據，對概念、定理、定律沒有認知或者理解不到位都會形成解題的障礙，解題就會事倍功半甚至無功而返。因此，必須重視對物理概念、定理、定律的文字表述的記憶和分析理解。正確的記憶才能帶來確切的理解，才能在相應的問題情境中得心應手地應用。

在物理的文字表述中，有時僅僅是一個詞甚至是一個字的差別，表達的意思就大相徑庭。因此，需要對這些文字表述準確記憶。比如，產生滑動摩擦力的條件之一是物體間要有相對運動。在這里，“相對”是不能省略的，“相對運動”和“運動”是截然不同的兩種情況。

當兩個物體相互以對方作為參考系且相對各自的參考系有位置變化時，我們就說物體間有“相對運動”；而只要兩個物體各自選擇任意參考系并相對參考系位置變化，那么就可以說物體“運動”。例如，行駛的汽車中靜坐的乘客。如果以地面為參考系，汽車和乘客都是運動的，但乘客和汽車卻沒有相對運動；當乘客在車廂內走動時，乘客和汽車才有相對運動。

機械能守恒定律是高中階段幾個重要的物理規律之一，高一教學中常用的機械能守恒定律的表述是：在只有重力（或彈簧彈力）做功的情形下，物體的動能和重力勢能（或彈性勢能）發生相互轉化，但機械能的總量保持不變。從表述的文字我們可以這樣來理解機械能守恒定律。首先，機械能是動能、重力勢能、彈性勢能的總稱，機械能的總量保持不變并不意味著動能、重力勢能、彈性勢能各自的量不變，動能、重力勢能和彈性勢能之間是可以相互轉化的，也就是說它們各自的量可以變化。但是當動能、重力勢能、彈性勢能各自的量發生變化時必須是同時有增有減，并且增加的量要等于減少的量，這樣才能保持機械能總量不變。要得到機械能守恒這樣的結果必須要滿足條件“在只有重力（或彈簧彈力）做功的情形下”。而我們很多同學在學習機械能守恒定律時會將這一條件記憶為“在只有重力（或彈簧彈力）作用的情況下”。“做功”和“作用”是兩個不同的概念。所謂“只有重力（或彈簧彈力）做功”包含了三種情況：（1）只有重力（或重力和彈簧彈力）作用。如做自由落體運動、平拋運動的物體，在運動過程中只受重力作用，所以做自由落體運動、平拋運動的物體在運動過程中機械能守恒。（2）除了重力（或彈簧彈力）作用外還有其他力作用，但其他力不做功。如沿光滑斜面運動的物體、彈簧振子。沿光滑斜運動的物體受重力和斜面支持力的作用，但支持力始終與位移方向（即斜面）垂直，不做功，因此物體沿光滑斜面運動時仍是只有重力做功，機械能守恒。彈簧振子在運動過程中受重力、彈簧彈力和支持力作用，但重力和支持力均垂直位移方向，不做功。所以振子在運動過程中只有彈力做功，機械能守恒。（3）除重力（或彈簧彈力）做功外，其他力（不包括滑動摩擦力）也做功，但其他力做功的總和為零。

可見，“只有重力（或彈簧彈力）作用”只是“只有重力（或彈簧彈力）做功”的其中一種情形。如果在學習時將“作用”等同于“做功”不予區分，那么對機械能守恒定律的條件的理解就不完整，就會妨礙我們運用機械能守恒定律去解決問題。

要確切理解物理文字表述的內涵，絕不能隨意增減文字，更換文字或變更文字位置。比如高二教材對麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱的表述：變化的電場產生磁場，變化的磁場產生電場。首先，這一表述中“變化的”不能省略。電場（或磁場）產生磁場（電場）不一定成立。因為穩定（即不變化）的電場（或磁場）是不能產生磁場（電場）的。其次，“變化的”不能增加。變化的電場（或磁場）產生變化的磁場（或電場）也不一定成立。呈正弦規律變化的電場（或磁場）可以產生呈正弦變化的磁場（或電場），但是均勻變化的電場（或磁場）產生的是勻強（即不變化的）磁場（或電場）。再次，“變化的”的位置不能改變。電場（或磁場）產生變化的磁場（或電場）不一定成立，這樣的表述包含了多種情形，有不確定性。

這里雖然僅僅分析了高中物理中的幾個概念、規律的文字表述，但筆者相信大家可以從中體會到物理中文字表述的精確性和嚴密性。可以看到對物理中文字表述的深入透徹理解對學習物理的重要性。每一個物理概念、定理、定律在形成文字表述時都經過了學者們的全盤考慮，用詞用字，語序排列都經過了反復的推敲、斟酌。務求能概括表達出完整的物理內容。而我們在學習這些文字表述的時候唯有字斟句酌，仔細琢磨，才能品出文字表述的“言下之意”；才能對這些文字表述所表達的內容有全面正確的認知；才能為解決物理問題打下夯實的理論基礎，在解決問題時做到有理可依，有據可查。

(責任編輯 黃春香）