中學物理語言的四要素論文

　　中學物理教學過程中，應適當引導學生從語言學習的角度來學習物理，熟練掌握簡單的物理語言，以形成基本的理科思維方式。物理語言的核心正是“圖像”和“公式”，學生要會利用這兩種語言方式圍繞“概念”并結合“計算”闡明物理過程，解決物理問題。理科思維方式的形成過程是通過物理語言的反復運用來實現(xiàn)的，而“概念”，“圖像”，“公式”和“計算”正是構成中學物理語言的四要素。

　　一、關于概念

　　概念可以是物理語言的敘述對象，也可以是形成物理語言的基本字符。由此，概念一般可分為基本型和計算型。屬于基本型的有：質點，重心，參考系，慣性，直線及曲線運動，電場，磁場等。計算型的概念有：位移，速度，加速度，摩擦力，合力，功，動能，常量（G，k）等�；�本型的概念大多在于描述一個基本事實或是提供一個統(tǒng)一的規(guī)范，涉及一定的物理環(huán)境。計算型的概念經(jīng)常是基本型概念的展開，聯(lián)系具體的物理量，可以是組成公式的基本字符，參與運算，往往具有單位，二者之關系像是電腦里的“文件夾”和“文件”，是一種結構化思維。

　　拿“牛頓第一定律”來說，該節(jié)有一個要點，就是有提出把運動的概念進行細分，分成勻速運動和變速運動，前者不需要力來維持，而后者必需要力來維持�？梢酝茰y在伽利略之前的人們可能都沒有認真思考過如何對運動進行分類，所以老是對力和運動的關系問題混淆不清，甚至自相矛盾，而伽利略用他那著名的理想實驗捕捉到了唯一不需要力來維持的勻速直線運動，把這個特殊的運動形式排除以后就會發(fā)現(xiàn)，其他的運動都是需要有力參與的。后來牛頓明確了力，慣性，質量等概念，再借助于加速度（由伽利略定義），進而提出了牛頓第二定律。物理概念的建立是為了解決或闡述某個物理問題，反過來，在已建立的物理概念的基礎上又去研究新的問題，從而建立新的物理概念，這種鏈鎖式的問題解決，形成了物理概念體系。

　　二、有關圖像

　　中學物理圖象太重要了！特別是高中物理公式并不算多，但題型多變，特別體現(xiàn)在圖像上。圖像能夠傳遞物理知識信息，具有交流物理意識的作用，這也對學生的想象力提出了要求。物理想像不同于文學藝術中的想像，它比文學藝術中的想像更概括、更抽象。物理想像也不同于數(shù)學想像，它不僅需要空間想像，也需要對客觀事物狀態(tài)及發(fā)展過程的較為形象的想像。圖像能成為學生思維的起點和路標，如果學生只對著問題“ 干想” 就很難打開思路，而借助圖像將擬題者設計的物理情景、物理過程復原出來，就使思維有了起點，圖畫出來了，解題的方法也有了。因為借助圖像能產(chǎn)生形象思維，很容易由圖像中的形象尋找到幾何關系，聯(lián)想到物理公式，再與記憶中有關的表象進行比較，找出已有的經(jīng)驗，從而得到解決問題的方案。

　　三、談談公式

　　公式是物理定律，定理，以及物理概念的抽象表達，其重要性顯而易見。此外，物理定律有著令人驚訝的普適性，這也正是它吸引人的地方。曾經(jīng)有人問李政道，乍一接觸物理學，有什么東西給他印象最深？他毫不遲疑地回答說，是物理法則普適性的概念深深地打動了他。我們知道，有些公式來自于實驗事實，如牛頓第二定律，歐姆定律等；有的來自于推導，如動能定理，動量定理等。教材會用最簡單的方式引入它們，但由于普適性的緣故，它們可以適用于更多，更復雜的問題，這就讓出題人擁有了幾乎無限的發(fā)揮空間。學生總是感覺看得懂教材，聽得懂講解，但真正考試的時候總是束手無策，看到答案的時候又感慨不已：原來還是關于那些基本公式的應用。這就要求學生對公式能有較高的熟練度，敏感度。熟練度可以從習題練習中得到，敏感度則是經(jīng)驗的積累。公式其實就是文字語言的簡記形式，等于是構成物理語言的“句”，其中的各字符都有相應的物理意義，大多屬于計算型概念的范疇。當然，正如房子是由磚砌成，但磚并不代表房子一樣，由定律所演化出的各種公式或推導出的各類定理并非字符或概念的機械累積，而是代表著自然界的法則，宇宙的“程序”，有著客觀的內(nèi)部結構。

　　四、計算

　　中學物理的計算說來很基本，就無非加，減，乘，除，乘方，開方，基本函數(shù)，數(shù)列等，要強調的是，三角函數(shù)，二次函數(shù)，數(shù)列和平面幾何等數(shù)學內(nèi)容滲透于物理過程是不可避免的，這也常常令學生忐忑不安，且多數(shù)時候還是在做字符運算，更是讓人心亂如麻。所以，除了熟悉基本的數(shù)學知識外，學生能盡快從數(shù)字計算過渡到字符運算也是相當重要的，這一過程尤其需要時間和精力。從物理語言角度來說，這一過程好比是在連句成“篇”，而關鍵的問題在于，該怎么個連法，即如何解方程。

　　這里需要提示學生的就是，在讀完題以后，往往第一件事情就是把已知量，特殊量和未知量等“翻譯”成字符形式，公式一但被應用到具體問題中，就形成方程，如同讀文章有時要咬文嚼字一樣，寫方程時就應該注意哪些字符是已知，哪些未知，哪些可能會在過程中被消去，對每個“字”都要“咬準”。而引入下一個方程的線索，或是方程組的求解，也往往來自于這樣的字符分析。字符方程組的求解看似復雜，實則簡單，所謂字符的運算在多數(shù)時候其實就是一種“搬運”，比如提公因式，代入消元；又或等式兩邊同乘，同除等。很顯然，在計算前作好字符分析，鎖定好未知量是解決這類計算問題的關鍵所在。

　　以上這些，便是我個人對中學物理教學的一些粗淺見解，文中恐有諸多不妥之處，望同行指正，筆者感激不盡！

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