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新课标下高中物理学教学中比较法的运用

 

广西陆川县第三中学 吴新生

 

  高中物理教材中有许多内容既有联系又有区别，在物理教学中，恰当地运用比较法教学，将有助于突出教学重点，突破教学难点。“比较法”的运用既可以使学生较好地接受新知识，还可以防止学生把知识混淆，从而使学生扎实地掌握物理知识，使他们的逻辑思维能力得到发展。
　　一、运用比较法，有助于学生对物理知识体系的整合 
　　物理是一门知识体系比较完整的基础学科，构建完整知识体系是学习物理的重要方法。要构建好知识体系，最好能找出各部分知识内容的联系，对于高中物理知识，它前后衔接其实是很紧密的，但在教学过程中经常会有学生提出，热学和原子物理这部分知识让人感到是孤立，和前面的力学知识好象没什么关系，这时如果通过认真的比较会发现，其实热学和原子物理部分与力学知识是有关系的，前面的力学主要是研究宏观物体的运动、状态和能量，后面热学和原子物理是研究微观物质的运动、状态和能量，不同的是，宏观物体的运动轨迹可以确定的，能量可以是连续的。而微观物质运动轨迹具有不确定性，能量也是不连续的。通过这样的比较，学生对前后知识的关系会豁然开朗，从而达到优化和整合物理知识体系的作用。
　　二、运用“比较法”讲解概念，可使学生准确地掌握概念的内涵和外延
　　物理概念不仅是物理知识的重要组成部分，也是构成物理规律，建立物理公式和完善物理理论的基础和前提。在高中物理教学中，使学生形成正确的物理概念和准确地掌握物理规律，并使他们的学习能力在形成概念和掌握规律的过程中得到充分发展，是高中物理教学的核心问题。
　　不少物理概念之间有相似和相关之处，在讲解这些概念时，笔者将相应的概念引入，引导学生用“比较法”进行思维，这样既有利于加深对新概念的理解，又能使知识点之间不互相混淆。例如势能，其相关概念有：重力势能、弹性势能、分子势能和电势能。其中重力和弹力做功现象比较常见，因此学生对重力势能和弹性势能的概念比较容易理解，而分子力和电场力做功比较抽象，学生对分子势能和电势能的概念很难理解。教学中可以在讲解电势能和分子势能前，先复习重力势能和弹性势能的知识，再运用比较的方法将电势能和分子势能引入。同时指出所有势能的共同特点，即：力对物体所做的功与物体运动路径无关，只与起点和终点的位置有关；力对物体做正功，势能减少；力对物体做负功，势能增加。在比较了相同点之后再指出它们的不同之处：电荷有正负之分，电荷受电场力的方向可能与电场强度的方向相同，也可能相反，所以电荷沿电场线方向运动时，电势能可能增加也可能减少；而物体所受重力方向总是竖直向下，物体沿重力方向运动时，重力势能一定减少。这样一来，学生既能较快的在原有概念的基础上把新的概念建立起来，又理清了物理概念之间的区别和联系，讲解达到了事半功倍的效果。
　　三、运用比较法，有助于学生对物理模型的建构  
　　物理是研究物质运动的，但物质的运动往往又是复杂多变的，可以通过建立物理模型来把复杂多变的运动简化和理想化，抓住运动本质因素，舍去次要因素，更能突出运动的本质特征和一般规律，所以建构物理模型，是学生学习物理的重要方法。在高中物理教学中运用比较法，可以帮助学生更好的建构物理模型。高中物理教材中介绍了三种典型匀速圆周运动的物理模型，一种是卫星绕地球做匀速圆周运动，一种是电子绕原子核做匀速圆周运动，还有一种是带电粒子在匀强磁场做匀速圆周运动，比较这三种运动，我们会发现，前面两种是类似的，一种是万有引力提供向心力，得；一种是库仑力提供向心力，得，前面两种圆周运动可得出同一结论：轨道半径r越大，线速度越小，而后一种带电粒子在匀强磁场做匀速圆周运动不同，它是洛仑兹力提供向心力，得，可得出不同的结论：轨道半径越大，线速度越大。通过这样的比较，学生不仅对这三种典型匀速圆周运动的物理模型有了更深刻的认识，而且也能激发学生建构和分析物理模型的兴趣。
　　四、运用“比较法”复习，可以使知识更加系统化、条理化
　　运用比较法进行复习，可以使学生弄清概念之间的区别与联系，使知识更加系统化条理化，有利于物理概念和思维方法的建构。如对直线运动、曲线运动的特征及成因进行对比分析的复习中，不仅可以加深学生对物体受力和运动情况变化内在联系的理解，同时更有助于学生从根本上理清对直线运动中匀速、匀变速、变加速直线运动，曲线运动中常见的平抛运动、圆周运动，以及直线、曲线运动的特例——简谐振动等具体的运动形式的区别与联系。再如，关于三种基本场——重力场、电场和磁场的复习，可以引导学生分别从场的产生原因、受力性质、能量变化与力做功的关系进行对比，增强学生对场这一客观物质的整体认识与把握，对其中的重力、电场力和安培力，重力势能、电势能和磁场能等概念通过定义式进行比较，在形似的比较中捕捉性质上的相似与相异，感悟同类概念的共同性与差异性，可以使学生对概念的领悟更进一层，有助于对知识的系统理解和实际应用，学生也可以进一步从宏观上系统性地把握和运用物理规律，解决实际问题。
　　五、运用比较法，有助于学生对物理实验的归纳 
　　实验是高中物理重要组成部分，在高考中也占有相当的比重，高中物理实验有十几个，学生普遍感到很多很零散，很难把握。在高三复习实验的时候很有必要帮助学生对这些物理实验进行比较、归纳和总结。例如在复习力学实验的时候，可以用打点计时器这一仪器为主线，比较这些力学实验，思考哪些力学实验是可以用它来完成的？通过对比发现如果涉及求加速度和速度的实验可以用打点计时器完成，包括研究匀变速直线运动、验证牛顿第二定律、探究动能定理、验证机械能守恒、验证动量守恒。在复习电学实验的时候，可以把测金属电阻率、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测电源电动势和内阻的三个实验原理图画出，进行比较，去分析电流表的内外接法，滑动变阻器的限流分压接法，以及误差分析，注意事项分析等。通过比较分析，可以更好地归纳总结高中物理实验。
　　综上所述，在高中物理教学中，引导、帮助学生恰当地运用“比较法”，是提高物理教学质量，提升学生学习能力的重要手段；在物理教学中，灵活、准确地运用“比较法”，不仅可以加强物理知识和物理规律间的内在联系，而且可以使学生在比较中揭示物理现象的本质，将知识和方法融会贯通，有助于突出教学重点，突破教学难点；“比较法”在启发学生的创造性思维及培养学生的创新能力等方面都起到极其重要的作用。