高一物理教學中的困惑

沈小雄

摘 要：對于剛升入高中的學生來說，物理的學習總有一些與初中時不同的方法。那么如何適應高中物理的學習？通過總結提出了解決此困惑的方法。

關鍵詞：高一物理；教學困惑；理想化模型；數學方法

每隔兩年接到高一物理教學的任務，看到一張張求知若渴而又稚嫩的臉龐，我禁不住又心生困惑，這是從初中到高中的物理教學中的困惑。我想，高一學生的記憶力、接受能力、智力的成長已到人生的高點。但是，當他們學習高中物理開篇第一章運動學時（四川使用教科版），總有一道坎擺在面前。下面是我總結的剛進高一的學生學習物理不得不面臨的三道坎。

一、正確理解物理模型

學習物理，描述物體的運動，首先要建立模型，而且是“理想化”的模型。高中階段習題中要解決的問題，給出的條件大多是主要的，忽略了很多次要的因素，建立物理模型就成為可能。比如質點的建立，在我們研究的問題中，研究對象的形狀、大小對于所研究的問題可以忽略不計時，這個物體才能被看作一個有質量的點，即質點，這樣的點是不存在的，是一種理想化的模型。對于這種教科書式的敘述，大多數學生開始是茫然的。理想的，就是假想的？老師可以列舉大量的例子通俗地講解給學生。跳水是人們喜歡觀看的比賽項目，稱為一秒鐘的藝術。在遠處的觀眾看來，跳水運動員身體的每部分運動都一樣（忽視了運動員體型大小），當然可以用一個點來替代身體的每部分的運動情況，這時運動員能被看作質點，人們看到的是一個“點”豎直下落的情形。而近處的裁判員觀察的是運動員的頭、四肢、軀干的動作，轉體、翻滾等。身體的每部分運動情形都不一樣，不能用一個點來替代身體的每部分運動，也就不能被看作質點。再如，做拋體運動的小球，因為是“小”球，體積可以忽略不計，空氣的阻力比其重力來說也可以忽略不計，它就只受重力的作用。所以，小球在空氣中做拋體運動也是一個“理想化”的模型。一個物體能被看作質點時，就意味著很多次要的因素被忽略掉，這就是所謂的理想化的模型，絕不是憑空想象。高中物理，要建立大量的物理模型，除了“質點”以外，“單擺”“理想氣體”“點電荷”“核式結構”等都是理想模型，還有大量的理想化過程，如“勻速直線運動”“簡諧運動”“自由落體運動”“勻速圓周運動”等。高一學生要真正的理解掌握，需要有一個沉淀消化的過程，長的可貫穿整個第一學期。

二、函數應用，公式看成函數

初中物理對于物理現象的解釋，物理量與物理量之間的關系描述，由于數學知識的局限，只能定性描述。剛進入高中，學生還停留在只看書本、黑板上的文字，死記硬背讀望天書。有的學生手拿物理公式小本本成天背誦，像在背誦語文段落，公式一旦變換，就以為是另一個公式，至于圖象就更無從談起。造成這種現象的原因老師們都知道——數學知識跟不上。而高一物理第一章運動學恰恰涉及初等函數中的一次函數及其圖像。從初三到高一的物理學習就是從定性描述到定量計算的過度。比如運動學中的速度公式：vt=v0+at在勻變速直線運動中初速度v0和加速度a都是不變的定值，瞬時速度vt和時間t是一一對應的函數關系。一個時刻對應一個瞬時速度，v-t圖像，形象地反映了兩者之間的關系。圖中直線的斜率就是它的加速度，斜率的正負代表著加速度的正負，它又是由直線的傾斜角的正切值決定。上述中涉及的一次函數、變量、斜率、傾斜角正切值的正負以及圖線在Ⅰ象限表示速度為正方向，在Ⅳ象限表示速度為負方向等概念，高一學生還較為陌生，正等著數學老師幾個月后慢慢道來。有的物理老師這時候零星點滴地突擊一下相關的數學知識，如正比例函數、一次函數的圖像、斜率、傾斜角以及三角函數的計算。但是，數學是數的關系，而物理公式是物理量的關系式，物理量是數字后帶有單位的，有具體的物理含義，都是全新的東西。這些對于教書久了的老師來說，很簡單很自然，學生卻要花很長時間來消化、沉淀、認識，以致于掌握應用。

三、從定性描述到定量計算

我們都知道，物體的運動規律和運動現象總是有一定的條件，條件變了，哪怕是一個條件變了，其結果也會變。這里面當然有函數的影子。高一物理選擇題中的基礎題，有的每個選項就是一道判斷題。如關于加速度的說法，四個選項：

（1）速度變化量越小，加速度就越小。

（2）速度變化所用時間越短，加速度一定越大。

（3）速度很大時，加速度一定大。

（4）加速度大小不斷變小，速度大小不一定變小。

（1）中的判斷，由a=可知，a、Δv、Δt三個變量，在時間Δt不確定的情況下，速度變化量Δv和加速度a的正比例函數關系不成立，可判斷（1）錯，而不用像初中時那樣死記硬背，這三個變量之間的兩兩關系有好幾種，用文字敘述太繁瑣。同理可判斷（2）錯。（3）可由加速度的定義式：a=分析判斷，在t不確定的前提下，a和vt的函數關系也不成立，（3）錯。（4）同樣可由a=知，a和vt在t不確定的情況下，函數關系不成立，加速度a變小，速度vt有多種可能，不一定變小，故（4）正確。這其實運用了數學的一次函數的知識，每當講到這些時，學生一遍茫然，更不要說式中有三個變量時，要用到以后的控制變量法。此處應該是控制變量法應用的前奏。我的方法是多講多練習，給學生強行灌輸函數思想，以提升學生對物理量之間的動態關系的認識。這是迫不得已的法子，想必這不是我一個人所為。

上述的點點滴滴是我這么多年來每次教到高一物理時的體會和心得，因為總想讓學生順利地完成從初中到高中的角色轉變，結果總是不是想的那么好、那么順，久而久之反倒成了我的困惑。或多或少，別的物理老師也有一些同感吧？雖然這些對于重點學校的師生不算什么，但對于大多數學校的師生來說，是個不可回避的問題。物理教材章節順序的安排，數學知識的跟進，應該引起大家的注意。畢竟，高中物理需要數學知識的服務。

？誗編輯 韓 曉