谈谈物理教材中可以证明问题的处理方法

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）09-0178-02

高中物理教材中有一些重要的概念、规律、公式是直接给出的，教材甚至教辅资料上都未详细论证，只在文中注明“可以证明”。在教学过程中，这些重要的概念、规律、公式绝大多数教师也是直接告知学生。当然这样做自有道理，有些概念、规律、公式的推导、证明可能要用到较为高深的理论或较为复杂的数学知识，要在课堂上讲清楚耗时较多，学生不易理解或要求较高。但是重要的概念、规律、公式若不给出足够的证据，学生将信将疑，不利于体现物理学的严谨性，也不利于学生今后物理的学习，所以从多角度详细论证这些重要的概念、规律、公式的正确性非常有必要。下面结合一些具体的实例谈谈笔者对可以证明问题的处理方法。

1.教师结合数学知识在课堂上具体论证

面积为S，匝数为n的矩形线圈在磁感应强度为B匀强磁场中绕OO′轴以角速度？棕匀速转动。如果从中性面开始计时，感应电动势瞬时值的表达式为e=nBS？棕sin？棕t。此结论的给出，教材中只说明按照法拉第电磁感应定律可以导出，并未详细解释。

其实，按照法拉第电磁感应定律，感应电动势e=n■，由于t是一时间段，所以按这个式子计算出来电动势是平均值。若要求瞬时值，则要求t0。从中性面开始转动t时间，线圈转过角度？兹=？棕t，再在很短的t时间内，线圈转过角度？兹=？棕t，则在t时间里面磁通量的变化量？J=BS[cos？兹-cos（？兹+？兹）]，再代入到e=n■中有

e=■

如果t0那么？兹应该是很小的，可以近似认为cos？兹=1，sin？兹=？兹，代入到上式就可以得到e=nBS？棕sin？棕t。

上面的推导要用到？兹0时，cos？兹≈1，sin？兹≈？兹的结论，这是学生所不熟悉的，所以学生理解有些难度，教师要在课堂上证明，需耐心细致的讲清楚，要用一定的时间。但是这样一是消除了学生的疑虑，体现物理学的严谨，二是让学生知其然，还知其所以然，加深对法拉第电磁感应定律地理解，所以这个时间花的是值得的。

2.组建学生兴趣小组，依托团体力量探究证明

例如在选修教材中第12页写到：可以证明，一个半径为R的均匀带电球体（或球壳）在球的外部产生的电场，与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同，球外各点的电场强度也是E=kQ/r2。式中的R是球心到该点的距离（r>R），Q为整个球体所带的电荷量。

由于上述结论的证明比较复杂、要求较高，不宜在课堂上给出详细论证。笔者认为通过改变传统学习方式，让学生不做被动的“受教育者”而是做一个主动的“探索者”的角度在课后召集班上学习积极，基础扎实的学生组建一个探究小组，指导学生查阅资料、主动动脑、动手，发生疑问、进行思考、动手操作，相互讨论。结果有多位学生找到了证明的思路，给出了相应的数学证明，还有一位学生因此接触到高斯定律。求证过程激发了学生的学生兴趣，增强了学生的探究激情。最后让部分学生在晚自习期间汇报成果，获得了成功的喜悦，更加坚定学好物理的决心。其他同学消除了心中的疑虑，很受鼓舞。

3.借助图片、仪器将物理规律可视化

在教材选修3-1中，电容的定义文中只注明“实验表明”电容器所带电荷量与两板间电势差的比值为常量，并且不同的电容器比值不同，其比值可以用来描述储存电荷的特性。由于实际上电容器所带电荷量难以准确测量，所以不能从定量的角度直观地显示出电容器所带电荷量与两板间电势差的关系。为了突破这一教学难点，笔者经过认真分析和反复的实验验证，设计了一套如图1所示的多功能电容器性质演示仪。

用四个2200？滋F电容器并联后和电压传感器相连，使用16V电压对C1充电，充满后断开电源，电容器C1电量为Q，依次合上K2、K3、K4，此过程中电容器C1的电量依次为■，■，■，计算机屏幕上显示的测试图像如图2所示，可知依次合上K2、K3、K4电容器C1两端电压U分别为16.0V，8.0V，5.4V，3.5V，比较发现，虽然电荷量发生变化时，两端电压也发生变化，但是其比值是一个定值。

目前，各种各样的传感器已被越来越广泛地运用到中学物理教学中，而且随着科学技术的发展，这一科技成果必将在中学普及，所以本仪器在功能设计上首选用传感器和计算机来演示电压变化，操作简单，现象直观，清晰易懂。对于还没有传感器的学校，使用演示用数字万用表效果也是非常理想的。

将多功能电容器性质演示仪用到《电容器的电容》一节的教学中，让学生清楚地观察到电容器电量和两端电压之间的关系，对电容的概念有比较清楚地认识，对概念的理解也更加深刻，这大大激发的学生学习兴趣，提高了教学效率，起到了良好的教学效果，深受学生喜爱。

结束语

教师不是教教材，而是要用教材教，这不仅是一个教学理念的转变问题，而且是一个教学实践的操作问题。物理课也不应当是听课、记笔记、做实验、做习题的结合，而应当是在教师的指导和帮助下不断探究物理现象的本质与内在联系的过程。作为教材，不可能把所有的问题都交代清楚，任何教材都有取舍增补的空间。这就要求在实际教学实践中，教师不能是被动的执行者，遇到教材中没有交代清楚的或者只注明“可以证明”的问题，引导和帮助学生不断发展自己的认识和探究能力，形成科学的思维方式和行为习惯的过程。要积极主动研究开发、多想办法、突破难点，教师只有抓住这一要领，才能进一步完善教材，才能取得最佳的教育效果。