在中学物理教学中教师应注意知识的准确性与延伸性

2022-10-18

教师这个职业是神圣的, 肩负着传道、授业、解惑的职责。教师本身的知识储备及知识体系是否合理直接影响知识的传播。作为教师, 首要的、必须的职责是向学生传授正确的知识。在传授正确知识的基础上, 要考虑除课本上的知识点外还应该向学生传授什么样的知识。这时就要考虑到学生是个可发展的个体, 应让学生了解一些可接受的外延知识以及当今热门研究方面的知识。本文结合教学中的一些实例, 对物理教师传授知识应注意准确与外延结合进行阐述。

1 正确的传授知识

在大学物理教学中, 我深深的体会到在中学物理教学中由于一些教师的知识不足或强调不到位, 会造成学生接收到不正确的知识或知识结构不合理。当然, 这对于那些到大学继续学习物理的学生来说, 可以对自己已有的知识体系进行修正, 还不至于造成太大的影响, 而对于那些中学毕业后不再接受物理知识的学生来说无疑是人生的一大憾事, 也很可能造成一定的不良后果。

牛顿力学部分知识在中学物理教学中是主体, 就以这部分知识为例, 就易传授错误的地方作以阐述[1]。

1.1 力的定义

讲力的定义时, 强调“力是物体间的相互作用”时, 一定要告诉学生:物体间的相互作用是多方面的 (如电、光、热等) , 力是从一个方面反映了这种相互作用。任何力一定有施力物体和受力物体。力是改变物体运动状态的根源。这样才不会让学生误以为物体间的相互作用的表现形式只有力。这就是防止知识传授错误或误导。

1.2 角速度

在讲线速度的时候我们告诉学生, 线速度是矢量, 其方向为切线方向。而在中学讲角速度的时候是不研究其方向, 教师在讲这部分知识的时候可以告诉学生角速度也是矢量, 也是有方向的, 可以按右手螺旋确定, 现在不要求掌握。虽然, 大部分教师都知道角速度是矢量, 但教学过程中没有渗透, 学生就误以为是标量。我在给大一新生讲普物的时候, 学生们就很茫然的问:“角速度怎么会有方向呢, 那它的方向有什么作用呢?”如果当时中学物理教师渗透了一些知识学生就不会如此不解, 甚至不愿意接受角速度是矢量的事实。

1.3 时间、长度、质量

讲参考系时, 我们说质量、长度、时间与所选的参考系无关。这里要强调牛顿定律成立的参考系即惯性系中质量、长度、时间与所选的参考系无关, 也就是宏观低速运动的系统中是这样的。同时也要向学生渗透当物体的运动速度接近光速时, 物体的质量、时间、长度都会发生变化。也可以向学生渗透当运动速度接近光速时会出现“钟慢、尺缩、质量增加”的现象, 其大小与所选的参考系有关。

当然, 除了我们列出这几点容易出现误传的情况外, 还有一些其他的地方需要注意的, 教师在教学的过程中要认真总结, 备课的时候不能拘泥于中学课本, 要多注意一些大学普通物理、物理学史等一些辅助教材。

2 注意知识的外延

在教学中, 教师不但要注意知识的正确性, 同时也要注意知识的外延性, 让学生了解到一些能够接受的外延知识及一些当前热门的知识。现在举几个例子。

2.1 四种基本力

在讲电磁场的时候, 可以引入四种基本力。因为这时候我们已学习了四种基本力中的两种, 剩下那两种我们在中学阶段又学习不到, 这时候不妨介绍一下四种基本力, 同时也明确了我们已学习过的这两种力的适用范围。四种基本力包括万有引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用。

(1) 万有引力:任何物体与物体之间都存在着相互吸引的力, 这种力称为万有引力。

(2) 电磁力:存在于静止电荷以及运动电荷之间的电性力和磁性力, 统称为电磁力。在微观领域中, 有些不带电的中性粒子也参与电磁相互作用。

(3) 强相互作用:在微观领域中的一种短程力, 存在于强子 (核子、介子和超子) 之间, 核子之间的万有引力比质子之间的静电斥力弱1036倍, 不足以形成原子核。使核子结合成原子核的力叫核力, 是由强相互作用引起的, 这种力作用的范围 (力程) 为10~13cm, 称短程力, 在宏观现象中观察不到。

(4) 弱相互作用:微观领域中的一种短程力, 存在于强子和轻子 (电子、中微子、子等) 之间。人们在研究原子核的b衰变 (放出一个电子和一个反中微子, 同时一个中子变成质子) 中发现了第四种相互作用:弱相互作用。它的力程最短, 只在 (10~15) cm内发生作用。

2.2 纳米材料

由于广告宣传等, 学生们对纳米材料这个词不陌生, 但对于什么是纳米材料及其真正意义则了解。这时候可以给学生讲纳米材料的一些奇异特性, 适时的教育是很必要的。首先让学生了解纳米的概念即1nm=10-9m.纳米科学是研究尺度在100nm的材料。接下来要给学生介绍纳米材料的奇异特性[2]。

2.2.1 表面效应

球形颗粒的表面积与直径的平方成正比, 其体积与直径的立方成正比, 故其比表面积 (表面积/体积) 与直径成反比。随着颗粒直径变小, 比表面积将会显著增大, 说明表面原子所占的百分数将会显著地增加, 超微颗粒的表面具有很高的活性, 在空气中金属颗粒会迅速氧化而燃烧。

2.2.2 小尺寸效应

随着颗粒尺寸的量变, 在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。

当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时, 即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。事实上, 所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。金属超微颗粒对光的反射率很低, 通常可低于1%, 大约几微米的厚度就能完全消光。利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料, 可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。

固态物质在其形态为大尺寸时, 其熔点是固定的, 超细微化后却发现其熔点将显著降低, 当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。例如, 金的常规熔点为1064℃, 当颗粒尺寸减小到2纳米时的熔点仅为327℃左右。

陶瓷材料在通常情况下呈脆性, 然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性。

2.2.3 宏观量子隧道效应

导电的金属在超微颗粒时可以变成绝缘体。

以上是本人在普通物理教学中, 有感而发的。可以说, 在教学中注重知识的正确性及外延性, 不仅是中学物理教师应注意的, 其他学科的教师也应引起高度重视保证知识的良性传播。

摘要：虽然“在中学物理教学中教师应注意知识的准确性与延伸性”这样的题目似乎显得有些多余, 因为这两点是作为教师应该做的再平常不过的事情了。但是, 作者在大学物理教学中深深的体会到还有许许多多的老师没做到这两点, 给学生的知识结构造成不良影响, 很有必要再次强调。本文结合中学物理教学实际内容阐明中学物理教师要注意知识传播的正确性及广延性。

关键词：中学物理教师,正确性,外延性