第二节 中学物理概念教学

一、物理概念的特点

1．物理概念及其表述。

物理概念是客观事物的物理本质属性在人们头脑中的反映，是人们进行物理思维的基础。物理学的原理、定理、定律或规律，都是用有关的物理概念总结出来的，物理概念是在大量观察、实验基础上，运用逻辑思维的方法，把事物本质的、共同的特征集中起来加以概括而形成的。任何一个物理概念都有它明确的内涵和外延。

物理概念的内涵指的是该概念所反映的物理事物的本质属性。例如， 机械运动概念的内涵是“一个物体相对于另一个物体的位置随时间在改变”。力概念的内涵是“物体间的相互作用”。这些概念已经撇开了一个个具体的运动形态或具体的相互作用形式，概括出了同类物理事件所具有的本质属性。

必须指出的是，物理概念的内涵同客观存在着的物理事件是不同的。前者是客观物理事件的本质属性在人们头脑中的主观反映，是一种思维形式，后者是客观存在着的事实，是不以人的意志为转移的。

物理概念的外延指的是该概念所涉及的一切事物的范围和条件。例如，机械运动概念的外延反映的是具有“物体间相对位置发生变化”这一本质属性的各种运动形态，如匀速直线运动、变速直线运动、曲线运动等， 力概念的外延反映的是具有“物体间发生相互作用”这一本质属性的各种类型的力，如重力、弹力、静电力等。

物理概念的内涵通常是通过给概念下定义的方法来表示的。给概念下定义是对事物的物理本质属性的认识在一定阶段上的总结，是表现大量知识的一种手段。由于物理概念不仅对所反映的物理事件的本质属性具有质的规定性，而且常常有量的规定性，因此一般来说，物理概念既可以用文字或语言的形式来表述，也可以用数学公式予以定量阐述。

为使概念的定义能准确地揭示物理概念的丰富内涵，在给概念下定义时，应做到：定义必须确切、完整。对于可以用数学形式予以表述的物理概念（通常又称物理量），在大多数情况下是用与该物理概念有内在联系的其他物理量的比值来表述的。例如，电场强度的定义式是E = E／q；

电容的定义式是 C=Q／V 等。2．物理概念的特点。

1. 物理概念是在科学实践中逐步形成和发展起来的。一个物理概念的内涵是否正确，外延是否恰当都要用实践来检验。例如，原子这一概念， 它是自然科学中最主要的概念之一。2000 多年前，古希腊哲学家德谟克利特提出了原子的概念，他认为所有物体都是由数不清的、小得人眼无法看到的粒子集合而成的，他把这些粒子称为原子。他认为这些粒子代表着把物体分为越来越小部分的最后阶段，是物质的最小单元。古代哲学家所形成的原子概念反映了当时在试图对物质进行分析时，人脑抽象思维能力的限度。

现代关于原子概念的内涵与古代相比，已经有了很大的差别。现代科学技术提供了先进的实验手段，使科学家通过对自然现象的观察和实验， 有了一系列重大发现，打破了原子不可分、不可变的古老观念。19 世纪后

半叶，科学家发现了阴极射线以及放射现象等，这些实验事实充分说明了原子是可分的、可变的。随着科学技术的进一步发展，现在人们已深入到原子核内部进行研究，从而使原子概念的内涵和外延不断地发展变化。

上述例子说明，物理学上任何一个概念的形成和发展都离不开科学实践，并随着科学实践的深入发展而不断得到补充和修正。物理学发展的历史，也是物理概念产生和发展的历史。

从物理概念所具有的这一基本特点，我们可以得到这样的启示：①通过各种途径丰富学生的感性认识是建立正确概念的基础；②物理概念的形成应逐步深化和完善；此外，在进行物理概念教学中，恰到好处地讲些物理学史，是寓辩证唯物主义教育和爱国主义教育于物理教学之中的一个极好途径。

1. 物理概念的形成须经过科学抽象。人们在某一科学实践的过程中， 获得对某一物理事件大量的感性材料，这些感性材料是形成物理概念的基础。但是要形成正确的物理概念，则必须经过科学抽象。因为，任何物理事件都有它的现象和本质。现象是指物理事件的外部形态、外部联系，本质是指物理事件内部的矛盾运动、内部的联系。由于物理事件的本质往往隐藏在现象背后，一般不能为人们直接感知，所以，必须经过科学抽象， 才能透过现象，揭示出物理事件的本质。例如，力的概念的形成，就曾经历从现象到本质这样一个认识过程。古希腊哲学家亚里士多德就从“用力推车，车子才前进，停止用力，车子就要停下来”这些现象中得出结论： “力是维持物体运动的原因。”一直到 17 世纪，伽利略通过一系列科学实验，并对实验现象进行科学分析，才指出了亚里士多德观点的错误，抽象出“力是改变物体运动状态的原因”这一正确的概念。

由此可知，物理概念不仅仅是实践的产物，同时也是抽象思维的结果。它在形式上是抽象的、主观的，但在内容上却是具体的、客观的。

从物理概念所具有的这一基本特点，我们可以得到这样的启示：在进行物理概念教学时，要注意帮助学生进行科学的抽象。

1. 物理概念经常可用数学形式来表达。自从伽利略开创了把物理实验同数学方法相结合的研究途径以后，物理学就迅速发展为一门“精密的定量科学”。反映在物理概念上即为大多数物理概念都是定量的，可以用数学形式来表述。例如，速度υ和加速度a，我们可以分别用υ = dr／dt

和a = dυ／dt来定量地表示，这种用数学形式来表示物体运动快慢和

物体速度变化快慢的物理量，不仅反映了速度和加速度概念质的规定性， 同时也表达了它们量的规定性。

有些物理概念粗看起来好像不表现出定量性，但进一步分析可知，它们同样具有定量的含义。例如，平衡的概念。如果研究的对象是刚体，那么我们可以用简洁的数学形式β = 0、ā = 0或∑M = 0、∑F = 0将平衡这一概念予以定量的阐述。前者是从运动学角度予以定量的表述，后者是从

动力学角度予以定量的表述。

从物理概念所具有的这一基本特点，可以给我们这样的启示：在进行物理概念教学时，应在着重讲清楚物理概念的物理意义的同时，注意培养学生运用数学方法解决物理问题的能力。

1. 物理概念具有可操作性。大多数物理概念可以通过一套测量程序予

以直接或间接的测量。例如，力、质量、温度、电流、电压等物理概念可通过仪器直接测量，速度的概念也可通过测量长度和时间得到。再如电阻的概念也可以通过测量流经导体的电流和导体两端的电压得到。对于那些只具有定性特征的物理概念，如干涉、沸腾等，亦可通过实验的途径去再现它的客观性。

物理概念的这种可操作性特点，使具有高度抽象性的物理概念获得了“直观”的特征，从而为人们理解和掌握物理概念提供了一条有效的学习途径。