高二物理磁場電磁感應(yīng)電流知識與公式教學(xué)(2)

高二物理磁場電磁感應(yīng)電流知識與公式教學(xué)

　　?1.公式中每個物理量的涵義

　　?弄清物理公式中每個符號表示什么物理量，每個物理量表示什么物理意義，其是什么，外延是什么，有哪些單位，在國際單位制中的單位是什么，這個物理量是矢量還是標(biāo)量，是過程量還是狀態(tài)量，這都是學(xué)習(xí)物理公式的前提和基礎(chǔ).

　　2.公式的性質(zhì)

　　(1)物理公式的分類

　　物理公式分為物理量的定義式，物理量的決定式和一般聯(lián)系式.物理量的定義式，如電阻定義式R=U/I，電場強(qiáng)度定義式E=F/q;物理量的決定式，如電阻R=ρ(l/S);平行板電容器電容C=(εS/4πkd);一般聯(lián)系式，如理想氣體狀態(tài)方程(pV/T)=常量，機(jī)械能守恒表達(dá)式.弄清公式屬于哪一種類型，對于理解公式中物理量的因果關(guān)系，適用條件等具有十分重要的意義.定義式普遍適用，無須條件;決定式指出了物理量決定于什么因素，與這些因素是什么關(guān)系，公式中因果關(guān)系非常明確，對于理解該物理量的本質(zhì)十分重要.

　　(2)因果性

　　如牛頓第二定律雖然通常寫成F=ma的形式，但應(yīng)明確m、F是原因，a是結(jié)果，m、F是自變量，a是函數(shù).這種關(guān)系是不能變化的.

　　(3)矢量性

　　公式有矢量式，有標(biāo)量式，如牛頓第二定律F=ma，動量定理Ft=mv′-mv，都是矢量式，它們可以寫出相互垂直方向上相應(yīng)的三個分量式.而機(jī)械能守恒之類的標(biāo)量表達(dá)式只能寫一個，不能寫出相應(yīng)的分量形式.

　　(4)對稱性

　　牛頓萬有引力公式F=G(m1m2/r2)中m1、m2位置互換后，表達(dá)式不變，這稱為公式的對稱性.萬有引力定律中的這種對稱性反映了m1、m2兩個物體的平等地位，是萬有引力定律的重要特點(diǎn).具有這種對稱性的公式還有庫侖定律，透鏡成像公式等.發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識這種對稱性對于理解物理公式的涵義具有很大的幫助.

　　(5)相關(guān)性和無關(guān)性

　　從單擺周期公式T=

　　可看出T與l、g有關(guān)，與擺角θ、擺球質(zhì)量m無關(guān).這種相關(guān)性、無關(guān)性是公式的重要特點(diǎn).

　　3.公式的成立條件和適用范圍

　　每個公式，都有各自的適用范圍，若超出了這個范圍，則不成立.弄清公式的成立條件、適用范圍，對于能否正確利用公式來解決物理問題非常重要.

　　4.公式的來源

　　物理公式的來源大致可以分為這樣三類：一類是實(shí)驗定律，是直接根據(jù)實(shí)驗分析總結(jié)出來的規(guī)律，如歐姆定律、法拉弟電磁感應(yīng)定律;第二類是歸納總結(jié)定律，是在已有的實(shí)驗規(guī)律基礎(chǔ)上再總結(jié)得出來的結(jié)論，是已有規(guī)律的歸納提高，如理想氣體狀態(tài)方程，麥克斯韋方程組等;第三類是擴(kuò)展推廣性定律，是利用已知物理規(guī)律，從某個角度去推導(dǎo)而得出的規(guī)律，是已有規(guī)律的擴(kuò)展，如動量定理，動能定理都是牛頓第二定律的擴(kuò)展.

　　弄清一個公式的來源及屬于上述哪種情況，對于理解公式與其他公式的關(guān)系，該公式所處地位是十分重要的.若是第二、第三種情況，就要知道該公式是根據(jù)哪些規(guī)律得來的，如何得來，這對于理解公式的適用范圍，適用條件很有幫助，也有利于學(xué)生形成完善的物理網(wǎng)絡(luò)知識結(jié)構(gòu).

　　5.與公式對應(yīng)的圖象

　　圖象是對公式的形象表示.這些圖象可以幫助我們更好地理解相應(yīng)的公式、規(guī)律.圖象可提供解題的思路和方法，有時可以使解題的過程簡單、方便、形象.相對于應(yīng)用公式解題，有時有意想不到的結(jié)果.

　　6.公式中各物理量單位的協(xié)調(diào)，常量的選擇

　　在物理解題過程中，對應(yīng)用公式時單位如何處理是非常重要的，既要正確使用，還需要盡可能的方便，有時各物理量統(tǒng)一用國際單位制中的單位較方便，有時采用另外的單位制較為方便.如p=p0+F/S的計算，在國際單位制中較為方便，壓強(qiáng)若采用水銀柱高則很難正確處理.而理想氣體狀態(tài)方程(p1V1/T1)=(p2V2/T2)，則只要兩邊的單位一致，而不必限定在國際單位制中，關(guān)于m=ρV的使用，有時用國際單位制較方便，有時用cm·g·s制單位較方便.若單位選得好，則計算方便、簡單，若處理不好，則會導(dǎo)致計算繁雜，甚至導(dǎo)致錯誤.

　　公式中常量的選取，常與公式中其他物理量的單位選擇相對應(yīng)，如克拉珀龍方程pV/T=(m/M)R中普適氣體恒量R的值常用的有R=8.31J·mol-1·K-1，R=0.082atm·L·mol-1·K-1，R選取何值，與p、V的單位選擇密切相關(guān)，如在教學(xué)中不引起相當(dāng)注意，學(xué)生在應(yīng)用公式時就很容易出錯誤.

　　7.公式的推廣

　　課本中給出的公式是最重要的，也是最基本的.若學(xué)生只知道這些公式，有時難于應(yīng)付較為復(fù)雜的問題.在教學(xué)過程中，根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況，若把一些公式加以適當(dāng)推廣，則有利于擴(kuò)大學(xué)生的眼界，有利于提高學(xué)生解決問題的能力和水平，也有利于學(xué)生加深對基本公式的理解.

　　如對于幾個物體組成的系統(tǒng)，牛頓第二定律方程可擴(kuò)展為

　　Fx=m1a1x+m2a2x+…

　　Fy=m1a1y+m2a2y+…

　　如對于幾部分氣體有分有合，但總質(zhì)量不變的情形，理想氣體狀態(tài)方程可推廣為

　　p1V1/T1+p2V2/T2+……=常量.

　　物理教材(必修本)中只講了理想氣體狀態(tài)方程，刪去了克拉珀龍方程，若在講理想氣體狀態(tài)方程后，講一下克拉珀龍方程，用時不多，卻給學(xué)生提供了解決此類問題的另一種方法，同時也可使學(xué)生對理想氣體狀態(tài)方程的理解達(dá)到一個更高的層次，對學(xué)生應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程解題解決實(shí)際問題很有幫助?

　　8.公式的變式

　　利用機(jī)械能守恒定律列方程時，可以有不同形式：

　　(1)狀態(tài)1的動能+狀態(tài)1的勢能=狀態(tài)2的動能+狀態(tài)2的勢能

　　(2)從狀態(tài)1到狀態(tài)2

　　動能的改變量=-(勢能的增加量)

　　(3)增加的機(jī)械能部分=減少的機(jī)械能部分

　　再如動量守恒的表達(dá)可寫成下述幾種情形：

　　(1)初狀態(tài)的總動量=末狀態(tài)的總動量

　　(2)系統(tǒng)一部分動量變化量=-(系統(tǒng)另一部分動量變化量)

　　(3)正方向上增加的動量=負(fù)方向上增加的動量

　　弄清這些定律在不同情況下的變式，可以提高學(xué)生靈活運(yùn)用知識解決問題的能力，也可以加深學(xué)生對物理規(guī)律的理解.

　　9.相似公式的比較

　　很多物理公式具有相似性.如萬有引力定律表達(dá)式和庫侖定律表達(dá)式，串聯(lián)電阻公式和并聯(lián)電容公式，并聯(lián)電阻公式和串聯(lián)電容公式.一系列采用比值定義的物理量的定義式也是相似的.通過這些公式的比較，一方面可以方便公式的記憶，進(jìn)行記憶遷移，另一方面也可以幫助學(xué)生進(jìn)行理解，較快地進(jìn)行認(rèn)識上的遷移.通過對這些公式的比較，還可以研究發(fā)現(xiàn)這些公式相似的原因，幫助學(xué)生進(jìn)行知識上的創(chuàng)新.

　　10.與數(shù)學(xué)公式、數(shù)學(xué)圖象的差異

　　數(shù)學(xué)公式是抽象、高度概括的語言.而物理公式中每個物理量都有其具體的涵義.這就導(dǎo)致了理解物理公式既要借助于數(shù)學(xué)，但與數(shù)學(xué)的理解又存在差異.如歐姆定律R=U/I，我們就不能說電阻R與電阻兩端電壓U成正比.又如數(shù)學(xué)上的函數(shù)圖象，一般一個自變量只能與一個函數(shù)值對應(yīng)，而氣態(tài)方程的p-V圖，p-T圖等，存在一個自變量與多個函數(shù)值對應(yīng)問題.應(yīng)給學(xué)生講清不能完全按數(shù)學(xué)意義去理解物理公式和物理圖象，它們之間存在著差異.

　　上述列出了物理公式教學(xué)的幾個要點(diǎn)，這并不是說，每講一個物理公式，都應(yīng)該面面俱到，在物理教學(xué)過程中，應(yīng)循序漸進(jìn).在開始進(jìn)行公式教學(xué)時，要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，先著眼于幾個最重要的要點(diǎn)，在以后的教學(xué)中再逐步滲透，要求學(xué)生逐步掌握.但是明晰這些要點(diǎn)，對于我們物理教師高屋建瓴地實(shí)施物理教學(xué)是十分必要的，對于構(gòu)建學(xué)生完善的物理網(wǎng)絡(luò)知識結(jié)構(gòu)是十分重要的.