培养学生灵活运用物理公式解题的有效方法

摘要： 要使学生能够灵活地运用公式来解决实际问题或计算有关问题必须引导学生深刻领会公式的物理意义，弄清公式的适用条件和使用范围。切实掌握好应用公式解题时应注意的问题。

Abstract： To make students flexibly use the formula to solve practical problems or calculate the related problems， we must guide the student to understand the physical meaning of the formula， find the suitable conditions and the using range of formula， grasp the problems should be paid attention to when using the formula to solve the problems.

关键词： 中职教育；电工基础；解题；方法

Key words： secondary vocational education；the electrician foundation；solve problems；methods

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）03-0249-02

0 引言

对于中等职业学校的学生学习《电工基础》这门专业基础课，由于初中物理的基础不扎实，在教学上有一定的难度，要提高学生的解题能力，在教学中，我认为可以从如下几方面来指导学生。

1 讲清物理公式中每个字母和符号所代表的物理量及各物理量的物理意义

1.1 讲清公式中各字母代表的物理量及物理意义 物理公式中每个字母和符号所代表的物理量是不同的，同一字母或符号在不同的公式中代表的物理量也有所不同。每个物理量都有它的物理意义。所以在教学中应讲清公式中每个字母和符号所代表的物理量和各物理量的物理意义及公式所代表的物理规律。

例如在讲解全电路欧姆定律公式 I=■或ε=IR+Ir =U端+U内时，应向学生讲清：ε表示电源电动势，r表示电源的内阻。对于给定的一个电源来说，电源电动势ε是不变的值，它跟外电路的组成无关。电源内阻r可近似看成不变的值。R表示外电路上的总电阻，它与外电路的组成有关。I表示干路上的电流强度，U端表示外电路两端的电压，也叫电源两端的电压，U内表示内电路上的电压。对于某一个电源来说U端和U内都不是一定的。在进行电路（纯电阻电路）分析时为了避免学生感到变量过多而无法判断，可引导学生找出电路中各物理量（ε、r、R、I、U端、U内）变化的因果关系。在电源不变的情况下，一般可以认为ε、r是不变的量，电路中其它各物理量总是随用电器或电路的联接形式的改变而改变。当外电路的总电阻R改变时，干路中的总电流强度I=■将发生改变，电源内的内压U内= IR随之改变，因而电路端电压U端=ε-I r同时随之改变；整个电路各部分的电压分布都同时发生改变。因此对电路中的各物理量而言，R是自变量，I，U端、U内是因变量。紧紧抓住全电路中的ε、r、R三个物理量，其物理量就可以通过关系式求出。

对于同一个字母在不同的公式中所代表的物理量和意义也应讲清楚。在解题时必须弄清题意而选用公式，决不能乱套用公式。

1.2 分清各类型公式的性质和物理意义 学生在解题中出现的许多错误，往往是由于对物理公式的性质和物理意义不理解，解题时又不分析题目所给出的条件，只根据题目所给的数据而乱套公式而造成的。所以教师在讲解物理公式时必须讲清公式的性质和它的物理意义。

例如讲解电场强度的定义公式E=■时，应指出在电场中同一点比值■是一个恒量，即E不变。它不随检验电荷的电量的改变而改变。决不能用数学分析法去说电场中某点的电场强度E与检验电荷所受的电场力F成正比，与检验电荷所带的电量q成反比。在电场中不同的点比值■一般不同，即电场强度E有不同的值，E的方向也不相同。说明电场中某点的电场强度E由电场本身的性质决定的，与有无检验电荷或检验电荷所带的电量无关。但电场强度的大小又可用E=■来量度，而任何电场强度的大小都可用这一公式来量度。所以E=■又是电场强度的量度式。

1.3 讲清同一物理量在不同公式中所表示的物理意义 在教学中要正确引导学生理解好对于一些物理公式虽然都表示同一物理量，但却有不同意义的区别。例如I=■，I=■，I=■，I=■这些公式都是求电流强度，但他们表示的意义是不相同的。I=■反映了电流强度的概念的含义；公式I=■反映了一段纯电阻电路中的电流强度大小的决定因素；而公式I=■反映了全电路中电流强度大小的决定因素；公式I=■是知道某一段电路两端电压和消耗的功率计算这段电路中所通过的电流强度。学生只有理解好这些公式的意义，才能正确运用这些公式。

2 讲清物理公式中各物理量的单位

物理学中，每个物理量都是有单位的，单纯一个数值没有单位的物理量是没有意义的。因此，使学生弄清公式中各物理量意义的同时还应引导学生掌握各物理量的单位。任何物理公式都同时表达了物理量之间的数量关系和单位关系，应用公式要求学生把各物理量的单位先统一在同一单位制中，然后才把数据代入公式中进行计算。另外公式中的比例常数给定值时，公式中各物理量也有特定的单位。例如牛顿第二定律公式F=kma，式中k是比例系数，在国际单位制中，F的单位是牛顿，m的单位是千克，则k=1，这时牛顿第二定律公式可以表示为F=ma。又如法拉第电磁感应定律公式ε=k■。k是比例常数，它的数值与所选择的单位有关。在国际单位制中，当Δ？椎的单位为韦伯，Δt的单位为秒，ε的单位为伏特时，则k=1。公式ε=k■可以改为ε=■。所以运用公式时应把公式和单位联系起来，并在理解的基础上加于记忆，才能保证解题的顺利进行和计算结果的正确。否则单位上的错误不仅会张冠李戴，还会造成计算的极大误差，甚至致产生错误。

3 讲清用数学关系把公式变形后公式的物理意义

许多物理公式是用数学式来表达的，用数学语言来反映物理规律的。所以在教学中应把数学关系式演变后公式的物理意义的变化讲清楚，只有这样才能使学生灵活地运用物理公式来解答实际问题。

例如牛顿第二定律公式F=ma表示为物体的加速度跟物体所受的外力成正比，跟物体的质量成反比。但公式F=ma经过数学演变改写为m=■，公式m=■表示为物体质量大小的量度式。决不能说物体的质量跟物体所受的外力成正比，跟物体的加速度成反比。因为质量是物体所含物质的多少，它是物体的属性，只要一个物体定下来，它的质量大小就定下来了。但质量的大小也可通过公式m=■来计算。又如部分电路欧姆定律公式I=■，它是电流强度大小的决定式。它表示导体中的电流强度跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。经过数学演变后公式R=■是电阻的量度公式。但决不能说导体的电阻跟这段导体两端电压成正比，跟通过这段导体的电流成反比。电阻是导体的一种物理性质，由电阻的决定公式R=ρ■可知，在温度不变的情况下，导体的电阻与导体的长度，横截面积和材料的电阻率有关。与导体两端的电压和流过的电流无关。对于同一段导体而言，当导体两端电压改变时，通过它的电流强度必然改变，而■却是一个定值，该段导体的电阻大小可通过公式R=■来计算。

4 讲清各物理公式的适用范围

为了防止学生乱套公式的毛病，教师在讲解每一定律和公式时，不但要让学生弄清每一物理量的意义和整个公式所提示的物理规律，还应让学生掌握公式的适用条件和范围。例如，电功率公式P=IU不论电能转化成什么形式的能都可以用它来计算。而公式P=I2R和P=■只适用于纯电阻电路。P=I2R表示在串联电路中电流相同情况下，电阻消耗的功率与电阻成正比。而P=■表示在并联电路中电压相同的情况下，电阻消耗的功率和电阻成反比。

由于物理定律和公式都是相对的，都在一定条件和一定范围内才能适用，因此，要求学生在解题时应具体问题具体分析，选用合适的物理定律和物理公式。切不可不分析条件和条件的变化乱套公式，而得出错误的解题结果。

5 讲清物理量和物理公式之间的本质区别与数量上的联系

为了使学生能灵活运用公式，在弄清各物理量和公式的物理意义的同时，采用不同的方式使学生弄清物理量和物理公式之间的本质区别与数量上的联系。

例如，闭合电路中电源电动势与电压本质上的区别和数量上的联系。可根据能的转化和守恒定律的观点来阐明。电源电动势ε=■等于电源内部非静电力把单位正电荷从负极移到正极所做的功。而电压是把单位正电荷从导体的一端移到另一端时，电场力做的功。这是它们本质上的区别。电源内非静电力做功的过程也是其它形式的能转化成电能的过程。而电流在电路上流过的过程，就是电场力移动电荷做功的过程，电流在做功的过程中把电能转化成其它形式的能。U端+U内在数值上等于单位正电荷流过全电路时消耗的能。按能的转化与守恒定律，电源内非静电力移送单位正电荷所做的功，等于单位正电荷在内外电路里移动时电场力所做的功。所以ε=U端+U内即电源电动势和电路中的内外电压在数值上是相等的。又如公式W=I2Rt表示电流所做的功，公式Q=I2Rt表示电流的热效应产生的热能。在纯电阻电路中如果电能全部转化成热能时，在数值上W=Q。学生掌握了这个数量关系相同而本质不用的物理公式，就能根据题目所给的条件进行有关问题的计算。

6 讲清一些物理公式的内在联系

有的学生在解较为复杂的问题时，常感到公式多而乱，不知从何下手。为了帮助学生理解，记忆和掌握物理公式。在教学中注意讲清一些公式的内在联系。例如公式I=■与I=■是局部与整体的联系。公式E=k■是E=■推导的结果。在点电荷电场中，有时要把这两个公式结合起来用解答有关的问题。这样学生掌握了公式的内在联系后，就更能理解和熟记公式并能灵活运用。

总之，在《电工基础》教学中，讲解物理公式和物理规律时，注意引导好学生理解掌握公式中各字母符号表示的物理量和各物理及公式表示的物理意义，适用范围，各物理量的单位，一些公式本质区别与数量上的联系，有些公式间的内在联系，学生才能灵活运用公式计算解答有关问题，从而提高解题的能力。

参考文献：

[1]裴家度.电工基础[M].航空工业出版社，第二版，1992.

[2]劳动和社会保障部教材办公室组织.电工基础[M].中国劳动社会保障出版社，第二版，2003.

[3]陈振光.电工基础中基尔霍夫定律的学习方法[J].中国新技术新产品，2010（03）.