1概念為本的物理教學(xué)華中師大一附中蔣大橋——原因之一：從縱向看，一些抽象的概念理解起來(lái)很難，教學(xué)中不可能一步到位，而是分步到位的。高中物理的幾個(gè)關(guān)鍵概念力學(xué)熱學(xué)分子力、溫度、內(nèi)能、熱量、功電磁學(xué)電場(chǎng)力、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、電勢(shì)能、電容磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、安培力、洛倫茲力電流、電量、電壓、電阻、電功、電動(dòng)勢(shì)/感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波與光學(xué)定義m米是1/299792458秒的時(shí)間間隔內(nèi)光在真空中行程的長(zhǎng)國(guó)際千克原器的質(zhì)量為1kg時(shí)間ts銫原子-133基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷所對(duì)應(yīng)的輻射的9192631770個(gè)周的持續(xù)時(shí)間為1電流IA略的導(dǎo)線中，通以強(qiáng)度相同的恒定電流,若導(dǎo)線每米長(zhǎng)所受的力為2×10-7N,則每根導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度為熱力學(xué)溫度TK水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度為1/273.16K。發(fā)光強(qiáng)度I的單色輻射，且在此方向上的輻射強(qiáng)度為1/683瓦下面舉三例說(shuō)明：質(zhì)量、速度、功2(一)質(zhì)量“質(zhì)量”這個(gè)概念可謂是初中學(xué)生最早接觸到的物理概念之一，然而六年之后到高中畢業(yè)，有幾人能說(shuō)清楚乎?現(xiàn)在不妨借此回顧一番我們的對(duì)“質(zhì)量”這個(gè)概念的教學(xué)歷程。在初中，課本上是這么定義質(zhì)量的：質(zhì)量是指物體所含物質(zhì)的多少。這里有一個(gè)子概念——“物質(zhì)”。如果要向?qū)W生闡述“質(zhì)量”的內(nèi)涵，必須先對(duì)子概念——“物質(zhì)”做出進(jìn)一步的闡釋。那么什么是“物質(zhì)”呢?可想而知，要向十三歲左右的孩子們解釋清楚帶有濃郁哲學(xué)色彩的“物質(zhì)”概念，幾乎是不可能的，初中只能“嘎然而止”了，隨后老師只能轉(zhuǎn)頭去介紹如何用天平測(cè)量質(zhì)量云云。所以初中對(duì)“質(zhì)量”的教學(xué)，是一種“棄質(zhì)保量”的教學(xué)。到了高一，學(xué)習(xí)《牛頓運(yùn)動(dòng)定律》,當(dāng)然還會(huì)遇到質(zhì)量。這時(shí)老師就會(huì)講：描述物體慣性的物理量是它們的質(zhì)量(新教材),或者說(shuō)成“質(zhì)量是物體慣性大小的量度(老教材)”。這里，同樣遇到了一個(gè)讓您頭疼的子概念——“慣性”。那么,何謂“慣性”?這也需要費(fèi)幾番口舌。不過(guò)這里第一次把“質(zhì)量”和“慣性”聯(lián)系起來(lái)了，是一種對(duì)質(zhì)量新的認(rèn)識(shí)。后來(lái)學(xué)習(xí)《萬(wàn)有引力定律》,第三次遇到了“質(zhì)量”?？磥?lái)這回遇到的“質(zhì)量”似乎與“慣性”無(wú)關(guān)，只與“引力”有關(guān)。大多教師對(duì)此問(wèn)題“視而不見(jiàn)”,或者有意去回避這個(gè)問(wèn)題，算是“蒙混過(guò)關(guān)”吧。再往后學(xué)習(xí)動(dòng)量和動(dòng)能，自然少不了“質(zhì)量”這個(gè)重要角色的加入，不過(guò)誰(shuí)也不會(huì)在這里去討論質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系有關(guān)的問(wèn)題。到了電磁學(xué)，認(rèn)識(shí)了“場(chǎng)”,知道了“場(chǎng)也是一種物質(zhì)”。尤其是老師們還特別喜歡引用愛(ài)因斯坦的話來(lái)解釋?zhuān)簣?chǎng)就像人所坐的椅子一樣的實(shí)在，場(chǎng)也是一種物質(zhì)。這時(shí)不免就有學(xué)生問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)這把“椅子”的質(zhì)量是多少?……對(duì)此，老師開(kāi)始有些“汗”了!再后來(lái)，學(xué)習(xí)《光的本性》,接觸了量子論，認(rèn)識(shí)了“光子”,同樣的問(wèn)題誕生了：光子的質(zhì)量是多少呢?再后來(lái)，學(xué)習(xí)核反應(yīng)，認(rèn)識(shí)到了一些核反應(yīng)中存在“質(zhì)量虧損”,為此，學(xué)生還會(huì)追問(wèn)：不是有個(gè)“質(zhì)量不滅定律”嗎?由此可見(jiàn)，對(duì)于“質(zhì)量”這個(gè)概念的認(rèn)識(shí)，一路上我們遇到了慣性質(zhì)量、引力質(zhì)量、靜止質(zhì)量、動(dòng)質(zhì)量/相對(duì)論質(zhì)量、質(zhì)能關(guān)系等難以闡釋的問(wèn)題，對(duì)一些問(wèn)題我們可能會(huì)繞過(guò)去，而另一些問(wèn)題我們必須去面對(duì)它。看來(lái)中學(xué)教師對(duì)此是不可能一步教到位的。(二)速度首次認(rèn)識(shí)“速度”,是從小學(xué)數(shù)學(xué)中開(kāi)始的，一直到初中畢業(yè)，講的都是勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度的大小和變速直線運(yùn)動(dòng)中的平均速度的大小。并把速度粗略的定義為“路程與時(shí)間之比”,不涉及到速度的方向問(wèn)題。因?yàn)檫@些運(yùn)動(dòng)都是單向直線運(yùn)動(dòng)，方向始終保持不變，這種定義有利于初學(xué)者的學(xué)習(xí)。但需要特別給學(xué)生提醒的是“平均速度”不等于“速度的平均”。到了高一，開(kāi)始接觸矢量與極限，速度就“搖身一變”成了矢量，并將平均速度定義為位移與時(shí)間之比。然后在“平均速度”這個(gè)概念的基礎(chǔ)上結(jié)合極限的思想提出了“瞬時(shí)速度”的概念。指出平均速度的方向始終與位移同向，而瞬時(shí)速度的方向不一定總和一段時(shí)間內(nèi)的位移方向相同。速度矢量的出現(xiàn)。使得速度的內(nèi)涵更加豐富，判斷速度是否變化，不光看大小變不變，還要看方向變不變。速度矢量的出現(xiàn)，還使得速度的運(yùn)算得遵循矢量的運(yùn)算法則，出現(xiàn)了分速度、合速度、相對(duì)速度等概念，這樣學(xué)習(xí)的難度突然提升了。為了避免方向問(wèn)題的糾纏，把瞬時(shí)速度的大小叫做速率，但平均速度的大小并非平均速率(平均速率是路程與時(shí)間之比),這一點(diǎn)容易引起混淆。無(wú)論如何，在直線運(yùn)動(dòng)中，與“速度”相關(guān)的問(wèn)題還算好把握。后來(lái)學(xué)習(xí)《曲線運(yùn)動(dòng)》,對(duì)速度的理解又開(kāi)始深入，一方面瞬時(shí)速度的方向要3對(duì)于勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(如平拋運(yùn)動(dòng)),速度矢量是隨時(shí)間均勻變化的，這一點(diǎn)如果不引入“加速度”和學(xué)習(xí)“牛頓第二定律”,是很難理解的。對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)，不可錯(cuò)誤認(rèn)為速度也是均勻變化的，這一點(diǎn)往往讓學(xué)生“百思不得其解”。為了能方便地描述圓周運(yùn)動(dòng)(或轉(zhuǎn)動(dòng)),物理學(xué)上還引入了“角速度”,并把原來(lái)的速度角速度需要費(fèi)一番功夫，因?yàn)橐环矫嫠菀缀腿粘Ｉ钪姓f(shuō)的“轉(zhuǎn)速”搞混淆的。另一方面后來(lái)學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律和人造衛(wèi)星的發(fā)射，提到了“三個(gè)宇宙速頭疼的速度”!后來(lái)學(xué)習(xí)機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波，再一次接觸到“振動(dòng)速度”和“波速”,由于機(jī)械波傳播的是“運(yùn)動(dòng)形式”和“能量”,媒質(zhì)本身并不隨波遷移，看來(lái)這個(gè)“波速”不好理解，它絕對(duì)不是“媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度”或者“振源的運(yùn)動(dòng)速度”,應(yīng)該是那個(gè)“運(yùn)動(dòng)形式”和“能量”的傳播速度。那么,“波速”到底如何理解呢?波速由什么內(nèi)在因素決定呢?高中物理對(duì)此采(三)功第一次認(rèn)識(shí)“功”是從初中開(kāi)始的，那時(shí)很容易把“力”與“功”,“做功”與“工作”“功勞”等名詞術(shù)語(yǔ)混為一談，這主要是把“科學(xué)概念”和“日常用語(yǔ)”混在一起了。所以初中一開(kāi)始就強(qiáng)調(diào)做功的兩個(gè)必要因素，首先要學(xué)會(huì)區(qū)分“做不做功”的問(wèn)題。(1)人從地面跳起，地面對(duì)人是否做功?(高考題)(2)滑冰運(yùn)動(dòng)員推墻后獲得了動(dòng)能，墻壁對(duì)人是否做功?(3)人提著水桶站在電梯里上樓，提力對(duì)水桶是否做功，電梯對(duì)人是否做功?(4)人提著水桶爬樓梯，提力對(duì)水桶是否做功，樓梯對(duì)人是否做功?要徹底認(rèn)清這些問(wèn)題，實(shí)際上涉及到大學(xué)物理中的質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理。但在中學(xué)，只能告知學(xué)生，W=Fs中的s應(yīng)該是力的作用點(diǎn)的位移，而且具有相對(duì)性?？蓪W(xué)生往往對(duì)這種“機(jī)(1)恒力的功與變力的功；(2)正功與負(fù)功；(4)內(nèi)力的功與外力的功；(5)不同性質(zhì)的力做功的特點(diǎn)是什么?(6)做功快慢(功率)問(wèn)題；(7)做功效率問(wèn)題；(8)功能關(guān)系問(wèn)題。后來(lái)學(xué)習(xí)熱學(xué)、電磁學(xué)，還會(huì)多次討論功，如熱功當(dāng)量、電功(靜電力的功)、非靜電力在中學(xué)物理中，象“質(zhì)量、速度、功”這樣看似簡(jiǎn)單、實(shí)則內(nèi)涵深“開(kāi)始出現(xiàn)”、“再次出現(xiàn)”、“反復(fù)出現(xiàn)”?每次出現(xiàn)以后對(duì)其認(rèn)識(shí)是否更加深入?這樣的概念教學(xué)在中學(xué)課堂中進(jìn)行，我們?cè)摬捎煤畏N教學(xué)策略，把握何種尺度呢?這可能是一個(gè)課堂教學(xué)中永恒的課題!——原因之二：從橫向看，各種概念五花八門(mén)，必須對(duì)概念進(jìn)行梳理，建立概念體系，才能更深入更全面地理解這些概念，這一點(diǎn)需要學(xué)習(xí)者的知識(shí)積累到一定程度才能做到。1.建立同一知識(shí)體系中不同概念間的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；2.同一主干概念在不同情景下的應(yīng)用與深化(從共性到個(gè)性);3.從基本物理量到導(dǎo)出物理量的逐步推進(jìn)。力學(xué)中的三個(gè)“小精靈”——質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間動(dòng)能與勢(shì)能動(dòng)能與勢(shì)能長(zhǎng)度功速度加速度時(shí)刻沖量動(dòng)量坐標(biāo)系時(shí)間軸時(shí)間質(zhì)點(diǎn)力電學(xué)量的建構(gòu)44時(shí)間電場(chǎng)強(qiáng)度角度說(shuō)明質(zhì)點(diǎn)的一位移s用由起點(diǎn)指向終點(diǎn)的有向m②區(qū)分位移和路程。時(shí)刻、時(shí)間間隔時(shí)間軸S區(qū)分時(shí)刻和時(shí)間間隔速度v率。瞬時(shí)速度(速度)瞬時(shí)速度的大小J圓周的物①在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，線速度的線速度、加速度都是矢量，它們的方向都在變化。方向不一定指向圓心。向心加速度an(僅S對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng))簡(jiǎn)諧的物m的位移、速度、加速度、動(dòng)量、動(dòng)能隨時(shí)間做周期性變化。②質(zhì)點(diǎn)的加速度方向和位移方向與S與公式，不作要求)(單擺)力——概念體系(從共性到個(gè)性)大小方向理解要點(diǎn)按力的性質(zhì)分萬(wàn)有引力重力豎直向下①正確理解重力和萬(wàn)有引力的關(guān)系。②重力加速度：電磁相互作用彈力胡克定律恢復(fù)形變的方向相同摩擦力力與物體間相向相反摩擦力。③舉例分析摩擦力從有到無(wú)、從無(wú)到有、從動(dòng)到靜、從靜到動(dòng)的變化(包括大小和擦力m與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反分子力(分子間引力和斥力的合力)電場(chǎng)力力力左手定則的平面，洛侖茲力的方向總是垂直于v與B所決定的平面。茲力強(qiáng)力核力①核力是發(fā)生在核子之間一種強(qiáng)相互作用力，比庫(kù)侖力的相互作用要強(qiáng)得多。②核力發(fā)生作用的范圍是核子之間的距離接近10-14m,核力是一種短程力。按效果分圓周運(yùn)動(dòng)中的向心力指向圓心簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中的回復(fù)力總是指向平在各種簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中，回復(fù)力都等于合外力嗎?浮力流體的阻力向相反也阻力越大；物體的橫截面積越大，阻力就越大；物體設(shè)計(jì)成流線型可減小阻力。重力的功萬(wàn)有引力的功萬(wàn)有引力做功與路徑無(wú)關(guān)彈簧彈力的功靜摩擦力做功滑動(dòng)摩擦力不一定都做負(fù)功，也可以做正功，還分子力做功電場(chǎng)力做功靜電力做功與路徑無(wú)關(guān)：W=Uq=UIt。在電路中，常說(shuō)成電流做安培力可以做正功，也可以做負(fù)功；洛侖茲合力做功一對(duì)相互作用的內(nèi)力的總功具有相對(duì)性，其大小與參照物的選取有關(guān)。具有相對(duì)性，其數(shù)字可正可負(fù)，取決于零勢(shì)能的選取。規(guī)定彈簧處于自然原長(zhǎng)狀態(tài)下勢(shì)能為零。物體的內(nèi)能與物體的內(nèi)能有關(guān)的掌握分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系(勢(shì)能曲線),取兩分子相距無(wú)窮遠(yuǎn)勢(shì)能為零。電能電勢(shì)能正可負(fù)，同種電荷系統(tǒng)電勢(shì)能為正，異種電荷系統(tǒng)電勢(shì)能為負(fù)。電場(chǎng)能與電勢(shì)能沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。電場(chǎng)能電容器可儲(chǔ)存電場(chǎng)能。電感器可儲(chǔ)存磁場(chǎng)能。電磁輻射能(光能)計(jì)算核能常用△E=△m.c2(△m叫做質(zhì)量虧損)——原因之三，相似的概念比較多，容易混淆不清。中學(xué)物理中容易混淆的概念12重心、質(zhì)心3重力、超重/失重4重力、萬(wàn)有引力5靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力6一對(duì)相互作用力、一對(duì)平衡力7路程、位移8時(shí)刻、時(shí)間間隔9波速、質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)速、角速度功率、效率內(nèi)能、熱量電動(dòng)勢(shì)、電壓場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)電場(chǎng)線、磁感線交流電的有效值、交流電的平均值復(fù)色光、單色光、自然光、偏振光電磁波/光波、物質(zhì)波/概率波——原因之四：矢量和標(biāo)量混在一起，分不清大小多意義大小/多少/高低比較矢量的正負(fù)表示其方向與規(guī)定的正方向之間的關(guān)系：方向相同為正，方向相反為負(fù)。比較大小，不看正負(fù)號(hào)標(biāo)量重力勢(shì)能的正負(fù)與零勢(shì)能面的選取有關(guān)，零勢(shì)能面上方的為正，零勢(shì)能面下方的為負(fù)。正值能量永遠(yuǎn)的正負(fù)電勢(shì)能的正負(fù)分子勢(shì)能的正負(fù)氫原子能量的正負(fù)為電子的動(dòng)能與電子和原子核(質(zhì)子)系趨于零。攝氏溫度的正負(fù)溫度為正，低于此溫度為負(fù)。正值溫度永遠(yuǎn)高于負(fù)值溫度電量的正負(fù)比較大小，不看正負(fù)號(hào)功的正負(fù)比較多少，不看正負(fù)號(hào)熱量的正負(fù)吸熱為正，放熱為負(fù)。比較大小，不看正負(fù)號(hào)電勢(shì)的正負(fù)正值永遠(yuǎn)高于負(fù)值磁通量的正負(fù)比較大小，不看正負(fù)號(hào)二.物理概念教學(xué)有“套路”教學(xué)手段與策略說(shuō)明1引入這個(gè)概念?③理論、實(shí)驗(yàn)探究法引入：動(dòng)量、動(dòng)能、2它是怎樣表述的?有定義式嗎?“由于…而使…”,體會(huì)言外之意。3這個(gè)概念和學(xué)過(guò)的哪些概念容易混淆?這個(gè)概念和什么概念比較理解可以促進(jìn)學(xué)習(xí)正遷移，防止負(fù)遷移?列表比較物理量4歸類(lèi)整理5單位能看出它的物理意義嗎?②注意單位換算。6求解這個(gè)物理量有哪些方法或歸納總結(jié)，例題講解7如何測(cè)定這個(gè)物理量?是直接測(cè)量還是間接測(cè)量?有幾種測(cè)8關(guān)系?它們將反映出什么樣的《加速度》教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明教學(xué)策略提問(wèn)：哪個(gè)速度增加得快?它是怎樣表述的?有定義式嗎?度看看它是那種類(lèi)型的①導(dǎo)出物理量；②矢量(重點(diǎn)討論);設(shè)問(wèn)：加速度的方向如何確定?加速度的①是基本量還是導(dǎo)出③狀態(tài)量；方向就是速度的方向嗎?結(jié)論：在直線運(yùn)動(dòng)中，如果速度增如果速度減小，加速度的方向與速這個(gè)物理量的單位是強(qiáng)調(diào)規(guī)范的讀寫(xiě)方法這個(gè)概念和學(xué)過(guò)的哪些概念容易混淆?比較速度、速度的變化量、加速度。設(shè)問(wèn)：?jiǎn)?舉例說(shuō)明。求解這個(gè)物理量有哪些方法或途徑?方法總結(jié)：各舉一例說(shuō)明。量?直接測(cè)量還是間(1)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(2)利用兩個(gè)光電門(mén)、毫秒計(jì)時(shí)器(3)利用閃光照相實(shí)驗(yàn)研究(分小組實(shí)驗(yàn)):律，測(cè)定其加速度。這個(gè)物理量和別的物理量有何關(guān)系?它們形成什么樣的物理規(guī)對(duì)于s、Vo、v、a、t五個(gè)量“知三求二”。2.它是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的1.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律《電動(dòng)勢(shì)》教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明教學(xué)策略為什么要引入這個(gè)物理量?如何引入這個(gè)物理量?為了描述電源中非靜電力做功的本領(lǐng)而引入掛圖展示(看圖比較水泵、電容器、電池):①水泵抽水示意圖；它是怎樣表述的?有定義式嗎?(W為非靜電力的功)(W為非靜電力的功)(W非靜電力的功)這個(gè)物理量的單位是什么?這個(gè)單位反映出什么樣的物理意義?相同容易混淆?電壓、電勢(shì)這個(gè)物理量和別的物理量有何關(guān)系?它們形成什么樣的閉合電路歐姆定律課后思考與預(yù)習(xí)1:有了電動(dòng)勢(shì)歐姆定律?如何測(cè)定這個(gè)物理量?直接測(cè)量還是間接測(cè)量?①用電壓表粗測(cè)；②間接測(cè)量(多種方法)池(水果電池與干電池)的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻?；蛲緩?②根據(jù)閉