初中物理單位的數(shù)據(jù)處理

摘 要：單位是初中物理的重要知識點，由于數(shù)學(xué)傾向性等原因，導(dǎo)致教學(xué)中易產(chǎn)生一些錯誤。結(jié)合單位教學(xué)中的弱現(xiàn)象，以實例，從單位高階換算、不同單位的應(yīng)用與換算、物理單位的計算處理三個方面，介紹了加強物理單位參與數(shù)據(jù)處理教學(xué)的技巧。

關(guān)鍵詞：單位;數(shù)據(jù)處理;換算

在物理學(xué)中物理單位有著十分重要的意義，而中學(xué)物理中有關(guān)單位的教學(xué)又是一個重要的知識點。由于數(shù)學(xué)傾向性等原因的影響，有時會只注重數(shù)字處理而忽視對單位的處理，而影響教學(xué)。筆者結(jié)合物理單位教學(xué)的一些弱現(xiàn)象，并以實例，從單位高階換算、不同單位的應(yīng)用與換算、物理單位的計算處理三個方面，介紹了物理單位參與數(shù)據(jù)處理教學(xué)的技巧。

一、物理單位教學(xué)的弱現(xiàn)象

在教學(xué)中有些教師或?qū)W生在進行物理計算時一般只注重數(shù)字處理，而不注重物理單位在物理數(shù)據(jù)處理中的計算。特別是在有新的復(fù)合單位產(chǎn)生的情況下，有些教師只是采取教條式的方法強壓給學(xué)生某個物理量的新單位，就容易使學(xué)生認為單位只是一個附加品，只是在最后的結(jié)果處附加一個單位罷了，至于在推算過程中單位如何進行轉(zhuǎn)換，學(xué)生卻懵然不知。特別是有較多的物理單位，或稍微復(fù)雜一些的單位參與時，會引發(fā)學(xué)生產(chǎn)生一些錯誤，如在物理教學(xué)運算中經(jīng)常出現(xiàn)不填或填錯單位等現(xiàn)象。

所以針對物理單位的數(shù)據(jù)處理開展教學(xué)在初中階段是應(yīng)該引起重視的一個教學(xué)點，接下來，筆者就此方面的教學(xué)技巧做些介紹。

二、物理單位參加數(shù)據(jù)處理的教學(xué)技巧

1.同單位的加減

如果所表示的量為量的和或差，則應(yīng)當(dāng)加圓括號將數(shù)字組合，把共同的單位符號放在全部數(shù)值之后或?qū)懗筛鱾€量的和或差。比如，12m與7m之差，可以寫成（12-7）m或12m-7m;t=28℃±0.2℃可以寫成t=（28±0.2）℃，但不能寫成t=28±0.2℃。

2.基本單位的高階換算

學(xué)生對于米、分米、厘米、毫米這一類長度單位之間的換算進率容易記住，但對于這些基礎(chǔ)單位的二次方單位如平方米、平方分米、平方厘米、平方毫米，以及三次方單位如立方米、立方分米、立方厘米、立方毫米之間的轉(zhuǎn)換進率就容易記錯。

但是如果學(xué)生能夠明白某些單位的來源和計算，知道某些單位的推導(dǎo)，就可大大避免此類不良現(xiàn)象。

在教學(xué)中先簡介長度主單位“米”，運用詞頭擴展使用長度的倍數(shù)單位，在中學(xué)物理中常用的詞頭符號有兆（M）、千（k）、分（d）、厘（c）、毫（m）、微（μ）、納（n）、皮（p）等，都是十進倍數(shù)單位與分數(shù)單位。

然后以推導(dǎo)方式引導(dǎo)學(xué)生記憶，如：1米=10分米，1米2=1×（10分米）2=1×102分米2=100分米2，即由1米=10分米導(dǎo)出1平方米=100平方分米;同理可導(dǎo)出1立方米=1000立方分米等相關(guān)進率。當(dāng)學(xué)生明白此種推導(dǎo)方式后，在忘記了此類高階單位的進率時，就可以此法類推，而不必只靠死記這一條死胡同了。

3.同一物理量不同單位的應(yīng)用與換算

對于同一物理量的不同單位數(shù)據(jù)之間的處理一般要先將這些不同單位的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為相同的單位。至于轉(zhuǎn)化為何種統(tǒng)一的單位更有利于處理問題，要視情況而定。不要一律強求學(xué)生將所有單位都統(tǒng)一最先轉(zhuǎn)化為國際制標(biāo)準單位，否則會使學(xué)生在應(yīng)用單位方面變得機械，而不能靈活應(yīng)對有關(guān)問題。

目前在我國的單位中，還有許多種單位存在，而且其應(yīng)用還十分廣泛，作為教師有必要聯(lián)系實際生活介紹它們的應(yīng)用以及轉(zhuǎn)化進率。如在我國有畝、公斤、斤、兩、里、尺、寸等，其中類似于“1千克=1公斤=2斤=20兩”的知識，教師有必要作一些介紹，以便學(xué)生更好地將課本知識和實際應(yīng)用聯(lián)系起來。

某些單位可有許多種表示。如1焦=1牛·米=1伏·安·秒=1庫·伏。教師有必要根據(jù)這些相關(guān)單位和物理量為學(xué)生推導(dǎo)出它們相等的緣由。如根據(jù)W=FS、W=UIT、W=QU等公式可引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出它們相等，其實為了證明這些物理量相等的過程也同時為學(xué)生更加靈活地理解和應(yīng)用相關(guān)公式夯實了基礎(chǔ)。如果學(xué)生能夠理解這些單位和相關(guān)物理量以及物理公式之間的聯(lián)系，那他們一定能更多地從相關(guān)物理單位里獲得各種知識信息，他們對單位以及公式的理解和記憶也會更全面。

4.不同物理量的數(shù)據(jù)間的單位處理

對于不同物理量的數(shù)據(jù)在同一處理式中進行處理時，往往產(chǎn)生新的物理單位，有時還是復(fù)合單位。

（1）在處理此類計算式時可先將各物理量的單位統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為標(biāo)準單位，這樣所得的數(shù)據(jù)就是以標(biāo)準單位為單位的結(jié)果。在物理計算中如果計算式較長，物理量較多，且單位又繁瑣，在計算式中把每個單位都寫出，學(xué)生會很易出錯，但如果采用這種方法將會大大簡化處理過程。

如：將5升30℃的水煮沸至少需多少熱量？在解此題中可先執(zhí)行V=5l=5×10-3m3，將升化為立方米，然后在計算式中只取各物理量的標(biāo)準單位下的數(shù)字進行計算即可。

即Q=cm（t1-t0）

=cρV（t1-t0）

=4.2×103×1.0×103×5×10-3×（100-30）

=1.47×106（J）

如果在上式的第3步中代入各個物理量的單位將是多么麻煩，在解題的過程中將會浪費大量的時間且易出錯，學(xué)生有時會被煩瑣的單位弄糊涂（讀者可自己代入單位后作一個簡單的比較）。

另外本人認為在最后一步中“（J）”不可少，之所以要“J”是因為第1步中的物理量即“Q”的大小中必要單位，而要加括號是因為第3步中省了單位，即單位不是從第3步中繼承所得。

（2）在此類處理式中物理單位也可像數(shù)字一樣參與約分等計算。例如在已知鐵的比熱C=0.46×103J/（kg·℃），求一根溫度是800℃，質(zhì)量是1.5克的鐵釘溫度降低到20℃放出多少熱量的計算如下所示，我們可在草稿上進行約分之類的單位處理。

這樣在學(xué)生有時記不清某些物理量的單位時，可以此種方法推導(dǎo)出最后所需的單位。

（3）另外在此類處理式中一旦出現(xiàn)有些物理量的單位不是國際制標(biāo)準單位時，一般可先將其轉(zhuǎn)化為國際標(biāo)準單位，然后再進行處理或一步步的換算。但是有些時候這樣做會很費時，不如將某些單位轉(zhuǎn)化為其他單位會更有利于數(shù)據(jù)處理，這就要看教師如何引導(dǎo)學(xué)生分析要求結(jié)果的要求，已知數(shù)據(jù)等條件。如求印有著“PZ200-100”的電燈正常工作10個小時所耗電的度數(shù)，在此計算過程中沒有必要將一切單位都化為標(biāo)準單位，根據(jù)1度=1千瓦·時以及所得條件可直接將100瓦轉(zhuǎn)化為0.1千瓦后進行計算可得。0.1千瓦×10時=1千瓦·時即1度，如果一味強調(diào)學(xué)生先將各種單位轉(zhuǎn)化為標(biāo)準單位，然后進行計算求出以焦為單位的結(jié)果，最后再一步步將以焦為單位的結(jié)果轉(zhuǎn)化為題目所需要的以度為單位的結(jié)果，那實在太麻煩，所以教師要善于引導(dǎo)學(xué)生靈活應(yīng)用單位來處理此類問題。

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作者簡介：董時平（1975.11—），男，教育碩士，高級教師，海南省中學(xué)教師物理學(xué)科帶頭人，三亞市教育研究培訓(xùn)院教師，專注中學(xué)物理教學(xué)及信息化教研與教師培訓(xùn)。

編輯 魯翠紅