人類在探索物理規(guī)律的過(guò)程中逐漸形成了物理學(xué)研究的基本方法。學(xué)生認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的過(guò)程也相當(dāng)于一個(gè)探索與研究的過(guò)程。因此，物理規(guī)律的教學(xué)方法與物理學(xué)的研究方法大體上是一致的。

物理規(guī)律一般具有以下特點(diǎn):物理規(guī)律是觀察、實(shí)驗(yàn)、思維和數(shù)學(xué)推理相結(jié)合的產(chǎn)物;物理規(guī)律是反映有關(guān)物理概念之間的必然聯(lián)系;物理規(guī)律具有近似性和局限性。

物理規(guī)律的教學(xué)過(guò)程一般要經(jīng)過(guò)提出問(wèn)題、探索規(guī)律、討論規(guī)律和運(yùn)用規(guī)律四個(gè)階段。

一、 創(chuàng)設(shè)便于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探索規(guī)律的物理環(huán)境

教師要帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理規(guī)律，首先需要引導(dǎo)學(xué)生在物理世界中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。因此，在教學(xué)的開(kāi)始階段，要?jiǎng)?chuàng)設(shè)好便于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的物理環(huán)境。創(chuàng)設(shè)物理環(huán)境最常用的方法是聯(lián)系學(xué)生生活中最熟悉的物理現(xiàn)象，或者借助于演示實(shí)驗(yàn)，也可以讓學(xué)生親手做實(shí)驗(yàn)，使他們置身于物理世界中，獲得感性知識(shí)，為發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題提供客觀基礎(chǔ)。

另一方面，創(chuàng)設(shè)的物理環(huán)境要有利于引導(dǎo)學(xué)生探索規(guī)律。例如，使學(xué)生獲得探索物理規(guī)律必要的感性知識(shí)和數(shù)據(jù);提供進(jìn)一步思考問(wèn)題的線索和依據(jù);為研究問(wèn)題提供必要的知識(shí)準(zhǔn)備等等。創(chuàng)設(shè)的物理環(huán)境還應(yīng)有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。

二、 帶領(lǐng)學(xué)生在物理環(huán)境中按照物理學(xué)的研究方法來(lái)探索物理規(guī)律

總結(jié)物理規(guī)律最常用的方法是實(shí)驗(yàn)歸納法。例如，通過(guò)利用杠桿、輪軸、滑輪等多種機(jī)械提升重物與直接用手提升相比較，歸納出功的原理。

對(duì)于多因子的物理過(guò)程，運(yùn)用單因子實(shí)驗(yàn)法。例如，歐姆定律的教學(xué)中需要先保持電阻不變，研究電流強(qiáng)度隨電壓變化的規(guī)律。再保持電壓不變，研究電流強(qiáng)度隨電阻的變化的規(guī)律。最后綜合為一條定律。

限于中學(xué)的實(shí)驗(yàn)條件，有些定量的實(shí)驗(yàn)不易成功。因此，可以在觀察定性實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上進(jìn)行定量推演或分析介紹。

在初中階段，也有少量的物理規(guī)律運(yùn)用演繹法得出較方便。例如，運(yùn)用歐姆定律推導(dǎo)出串、并聯(lián)電路總電阻的計(jì)算式。

對(duì)有些物理規(guī)律的研究，可以先引導(dǎo)學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)或分析推理的基礎(chǔ)上進(jìn)行猜想，提出假說(shuō)，然后再運(yùn)用實(shí)驗(yàn)或理論加以檢驗(yàn)，修正假說(shuō)，得出科學(xué)的結(jié)論。如阿基米德定律、愣次定律。

還應(yīng)指出，有些物理規(guī)律既可以用實(shí)驗(yàn)歸納得出，又可以用演繹法得出。如果教學(xué)中能將兩種方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái)運(yùn)用，效果會(huì)更好。例如，用實(shí)驗(yàn)法得出“使用定滑輪不能省力，使用動(dòng)滑輪能省一半力”的結(jié)論后，可再用杠桿原理闡明其原因;用實(shí)驗(yàn)法總結(jié)出阿基米德定律后，讓學(xué)生計(jì)算浸入水中的正方體上、下兩底面受到的壓力差。這樣，由兩種不同方法卻得出了一致的結(jié)論，更證明了物理規(guī)律的正確性，而且還使學(xué)生加深了理解和記憶。

無(wú)論采用哪種方法，最后都要在探索的基礎(chǔ)上，得到物理規(guī)律的文字表述和數(shù)學(xué)表達(dá)(初中階段有些規(guī)律只要求采用文字表述)

三、 引導(dǎo)學(xué)生對(duì)規(guī)律進(jìn)行討論，加深理解

對(duì)物理規(guī)律的討論一般從以下四方面進(jìn)行。

1.物理規(guī)律的物理意義

這個(gè)階段所研究的物理規(guī)律，一般都是要用文字語(yǔ)言加以表達(dá)，即用一段話把某一規(guī)律的物理意義表述出來(lái)。對(duì)于物理規(guī)律的文字表述，要認(rèn)真加以分析，使學(xué)生真正理解它的含義，而不能讓學(xué)生去死記結(jié)論。對(duì)規(guī)律的文字表述的引出，必須在學(xué)生對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析、研究、并對(duì)它的本質(zhì)有相當(dāng)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，切不可在學(xué)生毫無(wú)認(rèn)識(shí)或認(rèn)識(shí)不足的情況下“搬出來(lái)”，“灌”給學(xué)生，然后再逐字逐句解釋和說(shuō)明。

例如，牛頓第一定律的教學(xué)，可仿照伽利略當(dāng)年運(yùn)用“理想實(shí)驗(yàn)的思路，在觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行推理想象，由有摩擦?xí)r的運(yùn)動(dòng)情況推想到無(wú)摩擦?xí)r的運(yùn)動(dòng)情況，然后把這一規(guī)律的內(nèi)容作如下表述:“一切物體在沒(méi)有受到外力作用的時(shí)候，總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)?！痹诶斫鈺r(shí)，要注意弄清定律的條件是“物體沒(méi)有受到外力作用”。還要正確理解“或”這個(gè)字的含義，“或”不是指物體有時(shí)保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有時(shí)保持靜止?fàn)顟B(tài)，而是指如果物體原來(lái)是運(yùn)動(dòng)的，它就保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài);如果原來(lái)是靜止的，它就保持靜止?fàn)顟B(tài)。焦耳定律Q=I2Rt是反映電能轉(zhuǎn)化為熱能所遵循的規(guī)律。即:流過(guò)導(dǎo)體的電流產(chǎn)生的熱量與電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體的電阻、通電時(shí)間成正比。Q=cm(t2-t1)反映的是在熱傳遞過(guò)程中物體吸收或放出熱量所遵循的規(guī)律。即:物體吸收或放出的熱量與該物體的質(zhì)量、溫度變化量以及該物質(zhì)的比熱成正比。

2.規(guī)律表述中的關(guān)鍵詞語(yǔ)與公式中各字母的物理意義

例如，阿基米德定律表述中的“浸”和“排開(kāi)”二詞，公式F浮 =G排 =?籽液gV排中各字母所代表的物理意義學(xué)生必須十分清楚，運(yùn)用過(guò)程中才不致出現(xiàn)差錯(cuò)。

大多數(shù)物理規(guī)律的內(nèi)容都可以用數(shù)學(xué)公式表達(dá)出來(lái)，即定律的公式。對(duì)于定律公式，一要研究它是怎樣建立起來(lái)的。二要研究公式所表示的物理意義。要使學(xué)生從物理意義上去理解公式中所表示的物理量之間的數(shù)量關(guān)系，而不能從純數(shù)學(xué)的角度加以理解。例如，對(duì)于歐姆定律的表達(dá)公式:I = U / R，應(yīng)當(dāng)使學(xué)生理解，這一公式表達(dá)了電流的強(qiáng)弱決定于加在導(dǎo)體兩端電壓的大小和導(dǎo)體本身電阻的大小。即某段電路中電流的大小，與這段電路兩端的電壓成正比，與這段電路中的電阻成反比，公式中的I、R、U三個(gè)物理量是對(duì)同一段電路而言。 把公式加以數(shù)學(xué)變換，得到電阻的定義式R=U / I。如果不理解公式的物理意義，就可能得出“電阻與電壓成正比”這一類錯(cuò)誤的結(jié)論。

3.公式中各物理量的單位

初中階段，物理單位的教學(xué)不容忽視。例如，運(yùn)用公式Q =I2Rt時(shí)，電流強(qiáng)度的單位用安培，電阻的單位用歐姆，時(shí)間的單位用秒，熱量的單位必須用焦耳。如果熱量的單位用卡，則焦耳定律應(yīng)表述為:Q=0.24I2Rt。即，物理規(guī)律的表達(dá)式中各物理量的單位都是確定的，不能亂用。由于“卡”屬于廢棄單位，所以，只要求運(yùn)用第一個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算。

4.物理規(guī)律的適用條件和范圍

物理規(guī)律都是在一定的條件下、一定的范圍內(nèi)總結(jié)出來(lái)的。因此，也只能在這個(gè)條件下，這個(gè)范圍內(nèi)才成立。有些規(guī)律在文字?jǐn)⑹鲋芯鸵殃U明了適用范圍和條件。例如，牛頓第一定律、光的直線傳播等。但是，大量的物理規(guī)律在表述中并沒(méi)有闡明其適用條件和范圍，這并不意味著它不受任何限制。例如，液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式適用條件是靜止液體，而且不考慮液體表面所受的外界壓力;阿基米德定律則對(duì)“浸”在液體或氣體中的物體適用。歐姆定律I = U / R，適用于金屬導(dǎo)體，不適用于高電壓的液體導(dǎo)體，不適用于氣體導(dǎo)電，不適用于含源電路或含有非線性元件的電路。而且I、U、R必須是同一段電路上的三個(gè)物理量。如果學(xué)生對(duì)此不很清楚，進(jìn)入高中后常出現(xiàn)亂用某些結(jié)論的錯(cuò)誤，這與初中不太注意物理規(guī)律的適用范圍的教學(xué)是有關(guān)的。因此，這一點(diǎn)在初中物理教學(xué)中應(yīng)引起重視。

四、 引導(dǎo)和組織學(xué)生運(yùn)用物理規(guī)律解決問(wèn)題

在這一過(guò)程中，一方面要用典型的問(wèn)題通過(guò)教師的示范和師生共同討論，使學(xué)生結(jié)合對(duì)實(shí)際問(wèn)題的討論，深化、活化對(duì)物理規(guī)律的理解，逐漸領(lǐng)會(huì)分析、處理和解決問(wèn)題的思路和方法。在討論的基礎(chǔ)上再安排一些典型的例題和習(xí)題，有助于學(xué)生進(jìn)一步深刻地理解規(guī)律。另一方面，更主要的是組織學(xué)生運(yùn)用規(guī)律的練習(xí)。要引導(dǎo)和訓(xùn)練學(xué)生善于聯(lián)系日常生活中的實(shí)際問(wèn)題學(xué)習(xí)物理規(guī)律，經(jīng)常用學(xué)過(guò)的規(guī)律科學(xué)地說(shuō)明和解釋有關(guān)的現(xiàn)象，通過(guò)訓(xùn)練，使學(xué)生逐步學(xué)會(huì)邏輯的說(shuō)理和表達(dá)。對(duì)于運(yùn)用物理規(guī)律分析和解決實(shí)際問(wèn)題，要逐步訓(xùn)練學(xué)生分析、解決問(wèn)題的思路和方法，使學(xué)生學(xué)會(huì)正確地運(yùn)用數(shù)學(xué)解決物理問(wèn)題。

還應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用學(xué)過(guò)的規(guī)律獨(dú)立地進(jìn)行觀察和試驗(yàn)，自己動(dòng)手、動(dòng)腦進(jìn)行小設(shè)計(jì)和小制作，創(chuàng)造性地解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。要幫助和引導(dǎo)學(xué)生在練的基礎(chǔ)上，逐步總結(jié)出在解決問(wèn)題過(guò)程中一些帶有規(guī)律性的思路和方法，逐步提高各種思維品質(zhì)的水平。

最后應(yīng)當(dāng)指出:物理規(guī)律的教學(xué)要有階段性，有一個(gè)逐步深化、提高的過(guò)程。對(duì)同一個(gè)物理規(guī)律，初中、高中、大學(xué)有不同的層次，不同的要求。例如，對(duì)于力和運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，初中只要求有個(gè)定性的了解，高中要求用初等數(shù)學(xué)進(jìn)行定量研究，大學(xué)則有更高的要求。對(duì)于高中的必修與選修階段，大綱也規(guī)定了不同的要求。另一方面，學(xué)生對(duì)某一規(guī)律的掌握，也需要由淺入深，一步步地通過(guò)一系列教學(xué)活動(dòng)，最后達(dá)到教學(xué)大綱的過(guò)程。那種企圖通過(guò)一、二節(jié)課的教學(xué)，就要使學(xué)生對(duì)某些規(guī)律完全掌握的做法，往往既加重了學(xué)生的負(fù)擔(dān)，又不能取得良好的教學(xué)效果。

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(責(zé)任編輯孫曉雯)