浅谈物理中的文字表述

提到物理学，绝大部分人想到的是大量的公式和计算，极少人会关注物理中的文字表述部分。实际上，经典物理学是由哲学发展而来的，所以物理学中的文字表述承袭了哲学语言精练且逻辑严密的特点，在遣词用字上十分严谨。每一句话、每一个词甚至每一个字都有一定的意义不能任意更换。据笔者从教以来的观察和总结，在高中阶段的物理学习中，大部分学生常常迫不及待地把精力投入到一道道物理习题的解题上，而对教材上对物理概念、定理、定律的文字表述并不关注，这其实是舍本逐末的做法。概念、定理、定律是物理的基础，是解决问题的依据，对概念、定理、定律没有认知或者理解不到位都会形成解题的障碍，解题就会事倍功半甚至无功而返。因此，必须重视对物理概念、定理、定律的文字表述的记忆和分析理解。正确的记忆才能带来确切的理解，才能在相应的问题情境中得心应手地应用。

在物理的文字表述中，有时仅仅是一个词甚至是一个字的差别，表达的意思就大相径庭。因此，需要对这些文字表述准确记忆。比如，产生滑动摩擦力的条件之一是物体间要有相对运动。在这里，“相对”是不能省略的，“相对运动”和“运动”是截然不同的两种情况。

当两个物体相互以对方作为参考系且相对各自的参考系有位置变化时，我们就说物体间有“相对运动”；而只要两个物体各自选择任意参考系并相对参考系位置变化，那么就可以说物体“运动”。例如，行驶的汽车中静坐的乘客。如果以地面为参考系，汽车和乘客都是运动的，但乘客和汽车却没有相对运动；当乘客在车厢内走动时，乘客和汽车才有相对运动。

机械能守恒定律是高中阶段几个重要的物理规律之一，高一教学中常用的机械能守恒定律的表述是：在只有重力（或弹簧弹力）做功的情形下，物体的动能和重力势能（或弹性势能）发生相互转化，但机械能的总量保持不变。从表述的文字我们可以这样来理解机械能守恒定律。首先，机械能是动能、重力势能、弹性势能的总称，机械能的总量保持不变并不意味着动能、重力势能、弹性势能各自的量不变，动能、重力势能和弹性势能之间是可以相互转化的，也就是说它们各自的量可以变化。但是当动能、重力势能、弹性势能各自的量发生变化时必须是同时有增有减，并且增加的量要等于减少的量，这样才能保持机械能总量不变。要得到机械能守恒这样的结果必须要满足条件“在只有重力（或弹簧弹力）做功的情形下”。而我们很多同学在学习机械能守恒定律时会将这一条件记忆为“在只有重力（或弹簧弹力）作用的情况下”。“做功”和“作用”是两个不同的概念。所谓“只有重力（或弹簧弹力）做功”包含了三种情况：（1）只有重力（或重力和弹簧弹力）作用。如做自由落体运动、平抛运动的物体，在运动过程中只受重力作用，所以做自由落体运动、平抛运动的物体在运动过程中机械能守恒。（2）除了重力（或弹簧弹力）作用外还有其他力作用，但其他力不做功。如沿光滑斜面运动的物体、弹簧振子。沿光滑斜运动的物体受重力和斜面支持力的作用，但支持力始终与位移方向（即斜面）垂直，不做功，因此物体沿光滑斜面运动时仍是只有重力做功，机械能守恒。弹簧振子在运动过程中受重力、弹簧弹力和支持力作用，但重力和支持力均垂直位移方向，不做功。所以振子在运动过程中只有弹力做功，机械能守恒。（3）除重力（或弹簧弹力）做功外，其他力（不包括滑动摩擦力）也做功，但其他力做功的总和为零。

可见，“只有重力（或弹簧弹力）作用”只是“只有重力（或弹簧弹力）做功”的其中一种情形。如果在学习时将“作用”等同于“做功”不予区分，那么对机械能守恒定律的条件的理解就不完整，就会妨碍我们运用机械能守恒定律去解决问题。

要确切理解物理文字表述的内涵，绝不能随意增减文字，更换文字或变更文字位置。比如高二教材对麦克斯韦电磁场理论的两大支柱的表述：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。首先，这一表述中“变化的”不能省略。电场（或磁场）产生磁场（电场）不一定成立。因为稳定（即不变化）的电场（或磁场）是不能产生磁场（电场）的。其次，“变化的”不能增加。变化的电场（或磁场）产生变化的磁场（或电场）也不一定成立。呈正弦规律变化的电场（或磁场）可以产生呈正弦变化的磁场（或电场），但是均匀变化的电场（或磁场）产生的是匀强（即不变化的）磁场（或电场）。再次，“变化的”的位置不能改变。电场（或磁场）产生变化的磁场（或电场）不一定成立，这样的表述包含了多种情形，有不确定性。

这里虽然仅仅分析了高中物理中的几个概念、规律的文字表述，但笔者相信大家可以从中体会到物理中文字表述的精确性和严密性。可以看到对物理中文字表述的深入透彻理解对学习物理的重要性。每一个物理概念、定理、定律在形成文字表述时都经过了学者们的全盘考虑，用词用字，语序排列都经过了反复的推敲、斟酌。务求能概括表达出完整的物理内容。而我们在学习这些文字表述的时候唯有字斟句酌，仔细琢磨，才能品出文字表述的“言下之意”；才能对这些文字表述所表达的内容有全面正确的认知；才能为解决物理问题打下夯实的理论基础，在解决问题时做到有理可依，有据可查。