挖掘物理概念內涵，提高學生的應用能力

范勝邦

摘 要：以初中物理機械效率的相關概念（有用功、額外功、總功）為例，闡述物理概念教學中重視對概念內涵的挖掘。

關鍵詞：物理概念；本質與內涵；具體化

物理概念的掌握是學生學好物理的基礎，學生不能準確清晰地把握物理概念就失去了學好物理學科的前提。在物理教學中通過追本溯源、創設情境、進行實驗、咬文嚼字、利用規律、結合案例等方法幫助學生把握物理概念的精髓，有助于學生構建物理知識體系，進而達到提高學生理解能力和應用能力的目的。

下面就“簡單機械和功”這一章中機械效率的相關概念為例，具體說說如何加強對概念的教學。

在物理貼吧中曾經見到過這樣一個問題：在用如圖所示的裝置測量杠桿的機械效率的實驗中，測量的結果大于1，不知道什么原因，求解。有很多學生都跟了帖，有的說機械效率可以大于1，有的說提起杠桿也要做功，有的說是測量錯誤，等等，眾說紛紜。按照我們在測量滑輪組機械效率的實驗中學習的實驗原理，機械效率=有用功/總功×100%=Gh/Fs×100%，實驗中只要測出來物重G，人的拉力F，物體升高的高度h，人的拉力的作用點通過的距離s，就可以計算杠桿的機械效率，測量結果的確大于1，跟我們強調的機械效率總小于1不符合，令人費解。為什么很多學生找不到問題出在哪里呢？究其根源，是我們在“有用功和總功”的概念教學中沒有深入挖掘概念的內涵，學生沒有理解概念的實質造成的。

教材在講解機械效率的相關概念時，是以動滑輪為例展開的，“有用功”定義為：在用動滑輪提升重物時，動滑輪對物體所做的功是有用的，是必須做的，這部分功叫做有用功。那么，我們如何推而廣之呢？很多時候我們會犯斷章取義的錯誤，簡單地說使用機械做功時對人們有用的功或者不得不做的功或者必須要做的功，叫做有用功。試想，當學生記住了這樣一個概念時，他如何在具體問題中去分析到底那部分功是有用功，又如何去計算有用功呢？那么到底如何對有用功的概念加以概括使之更具體、更清晰呢？我是這樣對教材中的概念進行總結的：在使用機械做功時，機械對物體的拉力所做的功叫做有用功。那么，在具體問題中，如果學生通過分析，知道了機械對物體的拉力以及物體在這個拉力的作用下在力的方向上通過的距離，將不難求得有用功。

教材對“額外功”的定義，可以說是具體清晰的：提升重物時，不可避免地要對動滑輪本身做功和克服摩擦力做功，這部分功叫做額外功。當我們對這個概念進行概括時，一部分教師喜歡總結為：使用機械做功時對人們沒用但不得不做的功，叫做額外功。可想而知，當學生記住的是這樣一個概念時，不僅沒有從廣泛意義上理解額外功的概念，反而對額外功的判斷變得模糊不清，更談不上想辦法去計算額外功了。我在教學中，對額外功基本上保留了課本的概念，并加以具體化：使用機械做功時，克服機械重力和機械摩擦所做的功叫做額外功。具體到不同的機械上和不同的做功過程，都可以靈活處理。如，對滑輪組而言，主要是克服動滑輪重力做功；對斜面而言，就是克服斜面對物體的摩擦力做功。

而“總功”的概念，教材中是這樣定義的：有用功和額外功的總和叫做總功。單從概念的理解和記憶來講，這個定義是無可厚非的，簡單，容易記憶也容易理解，但如果用這個概念進行計算，并不是任何問題都能解決的，因為在很多問題中，額外功是很難直接計算的。因此，我認為應該將這個概念具體化，具體到跟學生已經掌握了的功的概念結合起來，具體到是哪個力做的功是總功。我是這樣拓展的：使用機械做功時，動力（即人施加在機械上的力）所做的功，叫做總功。有了這個概念，在分析具體問題時，找到作用在機械上的動力及動力作用點在動力的方向上通過的距離，就不難計算總功。

根據上述概念，我們不難發現，在按照上圖測杠桿的機械效率時，動力不僅僅是彈簧測力計的拉力，還有杠桿所受的重力，因此，實驗時如果只測彈簧測力計的拉力做的功為總功，則因總功的測量偏小而使測量結果大于1。可見，在我們的教學中，教材只是我們手中的一個參考，教師在備課中不能以教材為唯一依據而照本宣科，特別是對物理概念的教學，一定要幫助學生深挖概念的本質和內涵，做到理解到位才能應用自如。

以上只是物理學概念海洋中的一隅，也是筆者在教學過程中的一點不成熟的體會，寫出來，以期拋磚引玉，希望對廣大教師在物理概念的教學有所啟發！

參考文獻：

徐純中.如何進行中學物理概念教學[J].時代學習報，2010（02）.

（作者單位 甘肅省蘭州市西北師范大學第二附屬中學）