比值定义法的物理公式

浅谈运用比值定义法构建物理概念的教学过程

作者：罗卫娜

来源：《广东教学报·教育综合》2020年第132期

【摘要】为了让学生学好物理，教师应更加注重物理概念构建的过程和方法。而比值定义法在高中物理概念教学中的应用就是一场及时雨，因为其恰好能够帮助学生理清物理概念构建的过程和方法，真正地让学生理解和掌握物理概念，继而达到学好物理目的。

【关键词】构建;物理概念;比值定义法;试探点电荷;比例系数;物理属性;电场强度

一、物理概念教学的意义

任何一门科学学科，都是以一些基本概念作为分析问题 、综合处理问题和逻辑推导等思维的出发点，从而形成这门科学学科的内容、体系和结构。物理学也不例外，物理概念是形成物理规律和物理理论的基础。所以在高中物理教学中，要想学生能够系统地掌握物理知识，首先就要让学生很好地理解和掌握物理概念。而学生普遍觉得高中物理难学，笔者认为最主要的原因就是对物理概念一知半解，而其中的部分原因就是很多教师只让学生死记硬背概念定义、公式，做练习，而不注重物理概念构建的过程和方法。所以，为了让学生学好物理，教师应更加注重物理概念构建的过程和方法。而比值定义法在高中物理概念教学中的应用就是一场及时雨，因为其恰好能够帮助学生理清物理概念构建的过程和方法，真正地让学生理解和掌握物理概念，继而达到学好物理目的。

二、对“比值定义法”教学的理解 1.注重物理概念的来龙去脉

研究一个实际问题，并通过比值定义法构建物理概念来描述这个问题，进行研究，得出结论，交代概念的物理意义和使用它解决实际问题。

2.通过猜想和类比，进行逻辑推理等活动达到构建物理概念的目的

比值定义法是通过猜想和类比，从普通到特殊地进行逻辑推理、抽象思维等活动，达到构建物理概念的目的，并在一系列构建概念的活动中加深对物理概念的理解和认识。举例说明，在重力场、电磁场的教学中，因为场都有看不见摸不着的共性，所以需要选择一个试探物体放入场中来探究其特性，并最后用场对试探物体的作用力与试探物体有关物理量的比值来构建描述对应场性质的物理量。

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如何提高“比值定义法”物理概念的理解与记忆

作者：梁群伟

来源：《中学课程辅导·教学研究》2014年第11期

摘要：比值定义法在物理概念的定义中是使用非常普遍的一种方法。在教学实践中，通过多届学生的实验性探索教学、对比，及对教学方法、规律的总结等方式，得出如下结论利用比值法定义的物理概念都会有相应的定义和定义式，并且定义式与概念的定义描述是相辅相成的关系。如果能充分利用好概念定义与定义式之间的关系，进行强化多层次、全方位的进行理解、记忆，那么学生学习这类物理概念的效果就可达到事半功倍的功效。

关键词：物理概念；定义式；高效高中

在多年的物理教学中，每届都会碰到不少这样的学生，物理概念“倒背如流”，相应的物理定义式、公式记得一清二楚，但在运用相关概念、公式解决物理问题过程中却错漏百出或张冠李戴，始终抓不住要点。追究其原因就是很多学生在学习物理时，只注重概念和公式的机械记忆，而不是深挖细酌物理概念背后真正的含义和理解相关物理量间的联系。为了解决这个问题，本人结合自己多年教学研究成果，提出了比值定义法这类概念中的定义式教学记忆法，来帮助学生理解与记忆物理概念，进而提高学生在这类物理知识的运用能力，进一步提高这类概念的教学效果。现在一起来分享物理概念的定义教学记忆法具体过程与思路：

定义式教学记忆法是建立在学生学习物理概念时，对学习物理概念有一定的感性认识和建立相关的物理模型的基础之上，主要针对有相应定义式的比值法定义物理概念的教学。在新课教学或复习巩固课过程中，为了使学生真正理解和有效记忆相关物理量的关系和概念所表达的物理量及运用范围等等关联因素时，而采用物理概念与定义式交叉解释、强化某一物理概念及其相关规律的一种教学方法。大量教学实践实验证明，通过定义式教学记忆法可以在初步教学过程中，很好的达到提高学生对物理概念和相关定义式的理解、运用与记忆同步完成的教学效果，真正提高了物理概念教学的课堂效果和效率。

浅谈中学物理中的比值定义法

物理学的发展伴随着概念的发展或引出概念。日常生活中许多最基本概念的意义与人们的认识不同。费恩曼曾讲过一个笑话：一位女士超速行驶被警察拦下。“太太，您刚才的车速是60英里每小时。”“不可能的，我才开了7分钟，怎么可能开60英里呢？”“我的意思是：如果你继续像刚才那样开车，在下一个小时里您将驶过60英里。”“我再行驶10英里就到家了，根本不用再开60英里。”

这位女士的错误在于对“速度”这个用比值定义的物理概念的误解。基本概念不那么容易地被人领会，但运用数学语言可以最好地加以表述。我们将物体走过的位移与物体走过这段位移所用时间的比值叫做速度，定义式为：。我们将这种定义法叫做比值定义法。

中学物理中用比值定义法定义的物理量有：密度，电场强度，电容，电动势，速度，加速度，角速度，功率。这种定义概念的方法更能科学的说明其包含的意义，下面我们以速度为例说明比值定义的特点。

（1）速度是抽象的，我们不能直接测出其大小，必须用其与某一可测物理量的关系来计算得到。实验当中我们通过打点计时器和尺子测物体运动的时间和位移，并通过定义式计算物体运动速度。生活中我们看到汽车上的速度计是利用离心力的原理，速度越高作用于弹簧的离心力越大，指针偏移越多。

（2）速度定义式说明了它的本质：单位时间内物体走过的位移。因为定义式的这个特点使得它具有普适性。而关于速度的其它公式，则是由定义式和另外附加条件推导出来的。这也是该式是定义式的原因。例如2ax=v2-v02，这个公式只是表明了速度与位移的关系，而且这个公式是由速度定义式、以及加速度a不变联合推导出来的，因此它只适用于匀加速直线运动，对于曲线运动和加速度不恒定的直线运动不在适用。

（3）速度是人们为了准确地描述物体运动快慢而定义出的物理量，它与物体走过的位移不成正比，与物体运动的时间也没有反比关系。因此我们不能将速度的定义式看做纯粹的数学公式。文章开头的女士正是因为没有明白速度的物理意义而认为自己没有违章。

雹垒　

初中物理中比值定义概念的教学　

关键词：初中物理比值概念　物理概念是物理学的基石。学生正确　理解、掌握物理概念是学好物理的前提和　基础。学生学习物理概念时，往往在表面　层次上记住概念，死记硬背物理概念，却　不能理解概念提示的本质。教师平时在教　学中只有让学生搞清楚引入物理概念的　真正意图，才能使学生主动深入地了解所　要研究的问题，才能使学生真正掌握概念　的内涵与本质。在学生对基本概念的理解　和应用的过程中，渗透着物理研究的科学　思维和科学方法，因此选择合适地引入物　理概念的方法是至关重要的。在初中物理　学中引入概念的方法有很多种，其中用比　值法定义物理量是比较一种常见的研究　方法，掌握这种方法，能给我们整个初中　物理概念的教学带来很大的方便。　一、什么是比值法　比值定义法，就是在定义一个物理　量的时候采取比值的形式定义。用比值　法定义的物理概念在初中物理学中占有　相当大的比例，比如速度、密度、压强、功　率、比热容、热值等等。比值法适用于物　质属性或特征、物体运动特征的定义。由　于它们在与外界接触作用时会显示出一　些性质，这就给我们提供了利用外界因　素来表示其特征的间接方式，往往借助　实验寻求一个只与物质或物体的某种属　性特征有关的两个或多个可以测量的物　理量的比值，就能确定一个表征此种属　性特征的新物理量。应用比值法定义物　理量，往往需要一定的条件：一是客观上　■江西省赣县中学　需要；二是间接反映特征属性的两个物　理基可测　三是两个物理量的比值必须　是一个定值。　二、比值定义概念的教学策略　以密度这一概念为例，我们在教学中　应注意以下环节：　１．为什么要引入这个概念，有什么　意义。　密度是一个比较抽象的概念，它反映　了物质的某种属性。很多学生不能从本质　上把握密度概念的内涵。在教学之前，可　以联系实际，让学生了解反映物质的特性　有很多，比如气味、颜色等。如果有两个物　体无法用这些知识来区别怎么办呢？这时　教师引导学生，同样大小的泡沫和铁块，　放在手中有什么感觉，由此得出体积相同　的不同物质，可以用天平称出其质量，就　可以区别。教师此时可以进一步延伸，如　果刚才的物体体积不相同，那怎么办呢？　学生经过讨论、交流，意识到有两个物理　量（质量、体积）都在影响比较、鉴别物质。　如果不同物质组成的物体，质量和体积都　不相同，如何才能有效地鉴别物质呢？此　时可以让学生联想前面所学的如何比较　物体运动的快慢的方法：用路程与时间的　比值定义速度。与此相似，我们也可以用　物体的质量与体积的比值来鉴别物质。即　某种物质单位体积的质量定义物质的密　度，由此物质密度的概念就初步建立起来　了。这样的教学，让学生了解了“为什么要　用物体的质量与体积的比值定义密度概　念”的道理。　曾毅财　２．掌握这个概念的定义及定义式。　某种物质单位体积的质量叫密度。定　义式为ｐ＝ｍ／Ｖｏ　３．单位。　比值定义概念的单位，一般是由定义　式中比值中“分子”与“分母”物理量的单　位复合在一起的。即：质量的单位是千克，　体积的单位是立方米，那么密度的单位就　是千克每立方米。　４．影响大小的决定因素。　密度的大小与质量、体积的大小无　关，如１　ｋｇ的水和２ｋｇ的水密度相同，只　与物质的种类有关。　５．了解常见的一些物质的密度大小。　物理教学过程中运用比值定义物理　量不能仅让学生知道比值是常量，不能将　比值法的公式纯粹的数学化。而应该让学　生理解为什么要用这两个（或多个量）相　比来定义物理量。在建立物理量的时候，　交代物理思想和方法，搞清概念表达的属　性，从这些量度公式中理解它们的物理过　程与物理符号的真实内容，切忌被数学符　号形式化，忽视了物理量的物理意义。例　如，为什么要用时速度变化量与时间的比　值定义加速度？这是因为在比较过程中需　要选择相同的标准来进行了。所以，研究　比值定义的另一个重要启示就是要从思　维角度来培养学生。　在初中物理中像这样的概念有很多。　如：速度、密度、压强、功率、机械效率、比　热容、热值等，所有的用比值定义的物理　量的教学都可以参照以上策略进行。　含量是否越多越好”引入新课。正反两方　分别提出自己的观点，然后辩论，形成自　己的认识过程。在这样的辩论中，学生不　仅掌握了知识，还形成了查阅资料，分析　总结资料的能力，为每个人的终身学习提　供了良好的途径。　三、教师的鼓励是学生自主学习的源　动力　知识的积累总是由简单到复杂，甚至　是由错误到真理。在知识积累过程中，学　生总会产生各种与真理相背的做法和想　法。教师的正面引导让学生明确学习方　向，而当学生有想法时，教师的鼓励语言　对于学生来说则是一种良性催化剂。如我　们在学习“氧气的制备”这节内容时，学生　明确了实验室用二氧化锰和氯酸钾混合　物加热制取氧气时，二氧化锰只是作为催　化剂，在化学反应前后其化学性质和质量　并没有发生改变。课后布置思考题：“怎样　证明二氧化锰在化学反应前后质量没有　改变？”让学生思考了一段时间，然后教师　正面引导学生去参照“混合物的分离”这　２０１３・２２　部分内容。最后学生们自主查找资料，设计　实验方案，合作、探讨、交流，教师对设计正　确的同学给予肯定，对设计不好的，给予引　导、指导、鼓励，对设计不正确的，则努力找　到其中的闪光点予以表扬，结果很多学生　都能够完整地写出实验步骤，使学生体验　到了科学探究、自主学习的快乐。　总之，在新环境下，终身学习将成为　～种趋势，我们应该努力改变传统观念，　在课堂教学中努力培养学生自主学习的　能力，让学生由“学会”转变成“会学”。