中學物理力學教學探析

楊小希

摘 要： 中學物理力學在整個中學物理教材中占有很重要的地位，它既是中學物理教材中重要的組成部分，又是中學物理的難點所在。

關鍵詞： 中學物理教學 力學 教學特點 教學方法力學是研究物質機械運動規律的一門學科，是整個物理學的基礎，它的一些基本概念和規律是物理學中最重要、最基本的概念和規律，貫穿物理教學的始終。本文對力學在中學物理教材中的地位、教學特點進行了闡述，并對力學的教學進行了探討。

一、推理方法

推理的前提與結論之間的聯系，反映了事物之間的必然聯系。功和能的概念，以及機械能守恒定律等，都采用了推理方法。功和能的表達式，可以運用牛頓運動定律和運動學知識推導得出；而動能定理和機械能守恒定律既可通過牛頓定律推導，又可通過功和能的表達式推導。由推理得出的動能定理和機械能守恒定律又在分析和解決問題中表現出明顯的優點，它們都是物體運動的過程關系，不必涉及瞬時關系，因而使問題得以簡化。

二、系統化結構化的教學

在中學物理教學中，兩條主線貫穿力學——動能定理和動量定理、機械能轉換和守恒定律及動量守恒定律。這兩個定理、兩個定律來源于牛頓運動定律，與牛頓三定律一起構成質點動力學的基本規律，是力學部分的重點知識。圍繞這兩條主線，要深入分析牛頓運動定律，為這兩個定理打好基礎。動量定理、動能定理是在牛頓定律基礎上派生出來的定理或推論，它們提供的表達式與牛頓運動定律等價，可代替牛頓二定律的矢量表達式中的某分量式，而不是什么新的表達式。但是動量守恒定律是自然界普遍的規律之一，能量守恒和轉換定律也是反映自然現象的重要規律之一，它們的作用遠遠超出機械運動的范圍。

三、由感性到理性、由淺入深，提高對事物認識的深刻性和科學性

如關于摩擦力方向，可以通過簡便實驗：把一物體放在桌面的一張紙上，用手向右拉紙，觀察到物體隨紙向右運動，由此得到它受到的靜摩擦力方向向右，由事實否定摩擦力方向跟運動方向相反的錯誤觀點，從而得到靜摩擦力方向跟相對運動趨勢方向相反的結論，進一步引導學生討論運動趨勢方向如何判斷，可以從“假如沒有摩擦，物體將怎樣運動”中推得。至于分析隨水平轉盤一起轉動的物體所受摩擦力的方向，則可在學生學習了運動和力、圓周運動后再討論。

四、用最精確的語言表達物理學規律

在教學過程中，只有將教材的教學方法、結構搞清楚，才能達到運用數學方法解決物理問題的目的。在“力”這一章中，重點解決什么是矢量和矢量的運算方法問題。對物理矢量必須透徹理解，掌握其數學運算法則——矢量的平行四邊形法則。引導學生對“代數和”與“矢量和”進行對比，體會矢量的質的差別，從而自覺地運用矢量運算法則。在“物體的運動”這一章中，先提出質點這個理想化模型，并研究質點動力學中的幾個基本概念、位移、速度、加速度等。從數學角度分析這些量之間的函數關系，再進行運動的合成與分解的矢量運算。

“機械能”和“動量”這兩章是在運動學和動力學的基礎上討論力的空間和時間積累效應，從而引出功和能、沖量和動量等概念。功和能將矢量運算變成了代數運算。教材從力對物體做功引出動能和動量定理，研究了重力、彈力做功的特點，引出勢能的概念，得出結論：在只有重力、彈力做功時，機械能守恒。在應用動量守恒定律時，應選用慣性系，物體的動量mv、速度v的大小和方向也與參照系的選取有關。應特別注意計算同一系統中各部分的動量不能用不同的參照系。

五、注重科學方法的教育

物理力學的教學不僅要搞好力學基礎知識和實驗技能的教學，而且要搞好科學方法和思維方式的教育。力學作為物理學的一個重要分支，它主要研究物體機械運動的規律及其應用。力學內容一般位于物理教材的開始章節，物理學中的一些基本概念，如速度、力、功和能等，都是在力學中首先提出的。正如美國著名物理教育家杰拉耳德·霍耳頓所指出的：“無論是從邏輯上還是從歷史上講，力學都是物理學的基礎，也是物理學和其他科學的典范，力學之于物理學如同骨骼之于人體。”從力學教學開始，如能讓學生從中領悟一些基本的科學方法，對幫助學生進一步學習物理學的其他內容，以及學習自然科學的其他學科都是有益的。

六、既要發展學生的智力，又要培養學生的能力

物理教學既要發展學生的智力，又要培養學生的能力，而后者較前者更重要。從物理學本身來看，它研究的各種現象和規律是互相聯系的，既要用最科學的方法傳授給學生，又要使他們具有獨立獲取知識和駕馭知識的能力。

七、培養學生的獨立實驗能力和自學能力

要培養思想活躍，有創新精神和創造能力的人才，就必須加強學生的實驗能力和自學能力。物理實驗是將自然界中各種物理現象在一定條件下，按照一定的物理規律創造一定的條件使它重現。做物理實驗，必須滿足于一定的條件才能獲得預想的結果，如設計實驗步驟、選擇測量儀器、正確觀察現象、完整的讀取數據、嚴格的計算等，是做好實驗不可缺少的過程。讓學生按照上述過程科學訓練，掌握科學實驗的規律，激發學習積極性，就能增強學生靈活運用物理知識解決實際問題的能力。

八、經驗歸納方法和實驗歸納方法

經驗來自實踐，是客觀事物在人們頭腦中的反映，是認識的開端。但經驗有待深化，有待上升到理論。人們在與客觀事物打交道的過程中，通過感官所獲得的關于客觀事物的現象和對外部聯系的認識，這就是經驗。在歷史上，人們都普遍認為“靜止”是物體的自然狀態，要使物體保持運動必須對物體施力；如果撤去力，物體就會自然地停止下來。但這個經驗是錯誤的。

總之，我們要以“學科體系的系統性”貫穿始終，使知識學習與智能訓練融合于一體，形成一個系統的完整框架。系統化、結構化的教學能使學生頭腦中形成力學體系的清晰圖像，有益于培養學生的探索精神，從被動學習轉為主動學習，用自己的智慧和力量攻克學習難關，取得良好的學習效果。