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中 国 教 育 学 会 物 理 教 学 专 业 委 员 会 会 甲
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2013
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PHYSIcs TEACHER
(月刊
,公开发行 ,1980年 创刊
) 2013年
2月
第
34卷
第
2期
主管: 主
办: 主
编: Hll 主 编: 本 期 贵 任 编 辑: 编 辑 出 版: 通 讯 地 址: 邮
编: 话: 稿 邮 箱: 刷: 行 范 围: 内 发 行: 购 处: 外 发 行: 中 国标 准 刊 号: 邮 发 出 版 定 江 苏 省 教 育厅 苏 州 大 学 沈 明荣 郭 玉 英 陶 ,洪 张宪殂 刘 军 (常 务
)
桑 芝 芳 桑 芝 芳 物理 教 师 绵辑 部 苏 州 大 学《物理 教 师 冫纣辑 部 215oo6 (0512)651133o3 (0512)65112379 w刂s@suda.edu。 cn 苏州 恒 久 印务 有 限公 司 国 内外 公 开 苏 州 市 邮局 全 国各 地 邮局 中 国 出版 对 外 贸易 总公 司 (北京zB2信
箱 )IssN1oo2~042X
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28-77 ⒛13年 2月 5日 12.00元 投 印 发 国 订 国 一 万 期 价 代 日次
目
“
力臂
”
概念教学对
“
5E”模式 的借鉴——论教学模式的
借鉴机制 ¨………・李华君
王丽华
(2)校本课程的立足与生长
——关于物理学科校本课程的开发、建设与
实施 的思考与实践 ¨¨……¨¨…¨…… 朱建廉
(4)对称性思维和逆 向思维方法的应用
——法拉第电磁感应定律的建立与案例探讨
……¨…¨……¨ 冯
杰
谢利 民
张栖 宁
,等 (7)浅谈高中物理教材 中的物理思想方法
¨…… … …・陈林桥
吉文 忠
(1o)方法与方法教学的地位 、途径和策略 ・………¨ 窦
瑾
(13)HPs教
学模式在高中物理教学 中的应用
—— 以原子核式结构模型的教学为例
从实践案例看物理教师学科素养对探究教学的影鬣
矿
(15)浅谈稿 羞在五礤 鱼蔹善诶刍
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¨……… 卢慕稚
下学生潜能的开发
徐
力
(17)上好高中物理人学第二课—— 数学知识的准备垆
红梅
(19)醐燃谝菇
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从 名 师赛 课看物理优质课 中的“优”与“忧”
课 堂质态 要 素与物理教学 ∷∷
… …… ・张
…… … …………・
峰
许 亚平
张前 军
(27)(25)试 析一 节物 理公开课 的四种美 ¨………・耿
建
(30)建 构基 于探 究 的概念转变教学模式初探
—— 由两种 突破“力臂”教学难点的教学方法
引发 的思 考 ……… …… … …… …… … 钱 燕娜
(32)巧设 实验 主线
凸显 学科 教学 的
“
物理 味
”
— — “
探 究感 应 电流产生 的条件 ”展示课 回眸
…・
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・曹 会 张 飞
(34)书靳
书 实
书 活
中国教 育 学会 物理教 学专 业委 员会会 刊
全 国 中文核 心 期 刊
中国科 技核 心 期 刊
2013
zO13年
第
2期
(第34卷
总第
359期
)三维 目标 考查
突 出能力 要 求
—— ⒛
12年
中考 电学 新颖 题 赏析
……… …… …… ・梁会琴
王春 旺
(36)“
割 补法
”
在 物理解题 中的应 用
— — — 道 中考题引起 的思考
初中生物理科学素养培养之管见 ……・
洪 丽 (38) 杨 剑 平 (40) 康 良溪 (42) 磋戋 砌艮(44) 刘 永 顺 (49) 王 雨婷 (95)光 电效应 规 律 实验 的研 究
…… … …
激光计 时装 置设计
…… …… … ……
直流 电压 的测 量 方法 ・
…… … ………
电动 自行 车充 电器 的妙 用
・
… …・
…・
对一道 错解 题 的深 人讨 论 …… ・
… … 陆天 明
(50)抛体运 动 的水 平 射程 等 于落 地 瞬时 速度
矢量 三角形 面积 的
膏
的应用实例
・
… …… ……… ∴ ・
… … …… …。牛彩琴
(5D
怎样 理解 汽 车 的
f牵引力
”
和
“
牵 引力做 功
”
……… … ……… … …… … ……・陈
驹
(53)利用麦 克斯 韦速率 分 布律解 释地球 大气垂 直
结 构 的稳 定性
・
…… … 张俊岭
熊建 文
(54)暂态 过程 的动力 学模 型决 定着 运 动 学特征
…… …… … ……… … …… … …・王 爱华
(56)光 的单 缝衍 射 与光 的双缝 干涉 的本 质初 探
…… … …… ……… … …… …∵・赵 晓春
(58)多媒 体技 术 与物理实 验 教学 的和谐 整合 之思 考
……… …… …… … …… …… …・周
宏
(6D
金 星 与金 星凌 日
・
…… … …… ……… 张
岚
(64)值 得借 鉴 的美 国主流高 中物 理
“
学材
”
的特点 分 析 ・
… … …… …… …… 刘运新
(69)谈 谈 面 向教 师专业 标 准 的物理 教师专 业
素质 的要 求 ・
…… … …… …… ¨ 陈
建
(7D
物 理 实在 和物理量
・
…… …… ・
…∶
・
¨ 陈敏 华
(73)例谈⒛12年 高考题 中电学情景 的命题缺失
…… … ……… … …… … ……… ・唐 ∷龙
(75)浅析 ⒛
12年
高考 物理 的几个 特 色选 择题
………¨……¨………・干
恒
(78)解法 不 同
答 案不 同
孰对 孰错
—— 由江苏高考物理一道选择题
不 同解法 引发 的思考 …… ・刘益 民
(79)巧用 图解法另解上海两道高考题 …… ・陈林 芳
(85)“
电磁感 应
”
类 高考试 题 分类 赏析
— — 综合考查 图像 、电路 、动力学
及 能量 问题 ¨… … ・
… …… 魏 杰 民
(87)电场 中
“
三线
”
问题 求解 策 略
… …… …… …… ¨… ・王立 勇
朱
琴
(8D
解 题结 果 含 自然数
“
m”之原 因 ……… ・蒋 守培
(84)浅 议 滑 动摩擦 力做 功
W=阝
中的
“
s”…… …… …… … …… ・郑分刚
陈志梅
(89)利 用 相对 运 动 特点 巧解 物理题
・
… …… …¨ … …
……… … ……… … …… ・林 海兰
张爱 民
(92)婴
对一 道 奥赛 题 的拓 展 …… … ……… 郑
全
(68) 田 家娟 (93)中国教育学会物理教学专业委员会第八届
理事会换届报告 ……・
………
(96)墓碑 上 的量 子力 学 ・
…… … …… …… 张玉成
(65)第34卷第2期 2013年
PHYSICs TEACHER
物 理 教 师 Vo1.34N°.2 (2013)物理 实在 和物理 量
陈敏 华
(浙江省绍兴县豫才 中学,浙江 绍兴31⒛
00) 摘 要 :物 理 量和物理 实在是描述和被描述 的关系.物理 实在是客观存在 的,而物理量是人们 为 了描述 物理 实在 而主观创造 的.然而,由于这个 自明的事实常常被人们所 忽视,在物理 教科 书 中,我们 常可看 到 由此产 生 的一些 错误说 法,本文作 了例举. 关键词 :物 理实在;物理 系统;物理量1
引言 亚里士多德 曾声称,独立 存 在 的是个 别 事物,或用 亚 里士多德主义 的术语说 是“实 体”,E1]艾菲 尔铁 塔 、邻 居 家 的马 、这支铅笔,都是个别事物,是亚 里士多德 意义上 的实 体,它 们独立存 在,因而是“实在”(reahψ).相 反,艾菲尔铁 塔 的高度 、邻居家马 的金黄颜 色 、节 笔 的六 角形状,都是 一 些属性.这 些属性不能独立于塔 、马和铅笔存在。在一些文献 中,物理实在(phy△ cal reahtD[2]又 叫做 物
理 世 界 (phy⒍cal w°rld),E3]或 物 理 系 统 (phy蚯cal sys tem),[4]对 物理实在 的属 性 的描述 有 多种方法.物 理学 家 常采用物理量(phys忆d quantity)来 描述 物理 实在 的某 些 属性.因而,对一个物理系统,我们 需 要 多个 物 理量 来 描 述 它.从 理论 上讲,无论 我们用 多少 个 物理 量来 描述 一个 物 理 系统,我们 总不能把它 的所 有属 性 完全描述 出来.所 以, 用物理量来描述物理系统跟用其他方法来描述一样,总是 不完备 的.比 如,我们 知道一个光子 的能量 是 尼v,而这仅仅 描述 了光子 的一 个 方 面;要更 全 面 地 描述 光子,我们 还 需 要动量 、温度 、化学势等物理量。 在物理教科 书 中,我们 总是把 描述 物 理属 性 的物理量 说成是物理 系统所“具有”的,比 如,我们 通 常这 样 说:一个 光子“具有
%v的
能量 和孥 的动量,显 然,这里“具 有”的意 思并不是说光子这个物理系统 中真正“具 有”这些 物理量, 因为这些物理量是人们所创 造 出来 的,并不 是 真正 的“实 在”。然而,随着这 种 说 法成 为人 们 的 日常话 语 时,对于 不 加深人思考或初学物理学 的人来说,很容 易把 物理 量 当作 “ 实在”来看待,从而把物理系统和描述物理系统 的物理量 混 为一谈 .尤 其是 当我们一直强调某一物理 系统 的某 一物 理量时,随着 时间 的推移,人们 会 把 这 工 物理 量 与这 一 物 理系统等 同起来.把 九v说 成是光子,就是一个典 型 的例子, 这样 的错误说法对 于学生学 习物 理来说 是不 利 的,然 而, 我们发现,在物理教科书中这种错误说法还是有一定 数量 的.因而有必要来加 以澄清和纠正,2
举 例2.1
光子 九v 根据普 朗克能量量子化理论,带电微粒是 以最小能量 值 为单位一份一份地辐射或 吸收能量 的,这个 不 可再 分 的 最小能量 乃v叫 做能量子.显 然,能量子仍是一个物理量,而 不是一个物理实在.然 而,在一 些物理教科 书 中,却把 能 量 子 当作组成光子 的物理实在".光
本 身就是 由一个一个 不 可分割的能量子组成 的,频率为 v的 光 的能量子 为 九v,尼 为 普 朗克常量.这 些能量子后来被称 为光子(photoll,. 实 际上,电磁辐 射 是 一 种 物 理 系 统,单独 用 能 量 来 描 述 电磁辐射是不够 的.光 子是 电磁 辐 射 的基 本 组成 部 分, 显然,这个基本组成部分不 是 能量 子,光 子还 需要 用 除能 量 以外其他 的物理量(如动量 、角动量 、温度 、化 学 势 等 )来 描述. 因此,我们不能说“光子就是 能量子,就是 九v”,而应该 说“一个光子 的能量为 九v”. 类似 的错误说法还有,“当正 电子 和 电子 碰撞 时,它们 两者都被湮灭掉 ……,物质 被 直 接 变 成 了能 量,… …湮 灭 的逆过程 也 能 发 生,即能 量 可 直 接 转 变 成 物 质.”E6]“:H
+:n—
—:H+尼
v.”E7] 以上这些表述其实是唯能论 的反 映.唯 能论之所 以是 错误 的,是因为光 子 的能量 特征 不 能替 代它 的全 部 特征. 唯能论在前提上就是根本错误 的。[:] 因此,我们不能说“电子 和 正 电子 的反 应 产 生 能 量”, 而应该说“电子 和 正 电子 的反应产 生光 子”.同 样,反应 方 程“e-+e+=2尼
v”应改为“e_+e+=2γ
”.2.2
能量形式 和能量转换器 我们通常把能量这个 物理量表示 为各 种 不 同 的形 式, 如 电能 、化学能 、热 能 、动 能 、势 能 、电场 能 等,我 们 已经 习 惯 于这种表达方式 了,并且这种表达方式能帮助我们 区分 各种不 同的物理 现象。然 而,它们 在 教 学 中至 少 存 在 着 两 方 面 的误导作用.有 些 能量 形 式 的名称(如电能 、化 学 能 、 热能)会 误导我 们不 同的能量形 式是 不 同的物理量,尤其 是 当我们 同时运用能量转换器(如我们通 常这样说,“发 电 机把热能转换成 电能,电池把化 学 能转 换成 电能”)这 个 名 称 时;有些能量形式的名称(如电场能 )会 误 导 我们 能量是 一种物理实在,尤其是 当我们 同时运用 能量储 存 器 这 个 名 称 时, 如果我们像对待其他物理量(如电荷量 、质 量 等 )一 样 来对待能量这个物理量 的话,我们 就会 觉得 上述 能量 形 式 的说法确实会给人 以错误 的印象,能量 是一种 物理 实在, 或不 同的能量形 式 是 不 同 的物 理 量.比 如,我们 不 会 根 据 在 电荷量传递 的过程 中不 同的 电荷携 带者来 给 电荷 量 这 个 物理量 取 不 同名 称:电子 电荷 、质 子 电荷 、α 离 子 电荷 等;我们 也不 会 根 据 质 量 储 存 在 不 同 的地 方 而 给质 量 这 ——73
——、厂ol。
34No.2
(2013)PHYSICs TEACHER
物 理 教 师 第34卷第2期
⒛13年 个 物 理 量 取 不 同 的 名 称 :人 体 质 量 、石 头 质 量 、土 豆 质 量 等 。 实 际上,在所 谓 的“能 量 转 换 器”(energy transformer) 中,物理 量 实 际 上 并 没 有 转 换 .能 量 是 广 延 量(extensive quanuty),又 叫 实 物 型 物 理 量 (substance-1ike phy“calquantity).我们 发 现,能量 总 与 至 少 一 个 别 的 实 物 型 物 理 量 同时 流 动 .例 如,在用 绕 有 绳 子 的 电 动 机 来 提 升 一 个 重 物 时,能量 与 电荷 量 一 起 从 电 源 流 入 电 动 机 ,再 与 动 量 一 起 通 过 绳 子 流 到 重 物.由此,有人 提 出,把与 能 量 一 起 流 动 的物 理 量 叫做 能 量 携 带 者 (energy caroer),并 把“能 量 转 换 器”这一名 称 改 为“能量 收发 器”(mergy“an∞⒍ver)。 EOl
显 然,将“能 量 形 式”改 为“能 量 携 带 者”和 将“能 量 转 换 器”改 为“能 量 收 发 器”后,在一 定 程 度 上 能 消 除 人 们 对 能 量 的错 误 理解 .然 而,这里 我 们 仍 然 运 用 了 比喻 的方 法, 只不 过 这 种 比喻更 能使 我 们 正 确 理 解 能 量 这 一 物 理 量 .因 此,我们 仍 要 提 醒 学 生,不要 将 它 当作 物 理 实 在 来 看 待,
2,3
质 点 和 点 电荷 在 物 理 教 科 书 中,与质 点 这 一 名 称 有 关 的 概 念 有 2 个:一个 是 对 转 动 可 忽 略 的 物 体 的 抽 象,在英 文 词 汇 中 用 “particle” 表 示;[l°]另一 个 是 与 质 量 这 个 物 理 量 有 关 的 概 念,即有 质 量 的 物 质 点 ,在 英 文 词 汇 中 用“mass point”表 示.E11]无论 是 哪个 概 念,都不 利 于 学 生 对 相 关 物 理 量 的 正 确理 解. 除 了功 和 热 量,所有 物 理 量 都 是 描 述 系 统 状 态 的.我 们 又 可 以把 这 些 物 理 量 分 成 与 点 、线 、面 、体 有 关 的4类
. 那 些 强 度 量(如温 度 、速 度 、电势 等 )与 点 有 关,它们 都 是 指 系统 内某 一 点 的.电 势 差 是 电 场 强 度 沿 某 一 路 径 的 积 分, 所 以像 电势 差 这 类 物 理 量 与 线 有 关 。像 电流 、动 量 流 、能 流 等 物 理 量 与 通 道 的横 截 面 积 有 关 .还 有 一 类 物 理 量 与 体 积 有 关,它们 分 布 在 一 定 的空 间,有相 应 的 密 度 .这 类 物 理 量 就 是 我 们 前 面 提 到 过 的 广 延 量,又叫 实 物 型 物 理 量 .这 些 物 理 量 包 括 质 量 、动 量 、电荷 量 、熵 、物 质 的量 等. 对 于 第1个
质 点 概 念,虽然 它 与 质 量 无 关,但与 力 有 关 .当 几 个 力 作 用 在 一 个 质 点 上 时,由于 质 点 没 有 大 小, 在 这 些 力 的作 用 下 这 个 质 点 当 然 不 会 转 动 .从 这 一 点 上 来 说,一个 没 有 转 动 的 物 体 可 以 简 化 为 一 个 质 点 .然 而, 根 据 牛 顿 第 二 定 律 的微 分 形 式F=巡
笛⒓=誓
9我们 可 以 看 出,力就 是 动 量 流,是一 个 与 面 积 有 关 的 物 理 量 。动 量 流(力)怎 么 可 以通 过 一 个 没 有 大 小 的 质 点 呢?这
是 导 致 学 生 在 理 解 力 这 个 概 念 时 感 到 困 惑 的 原 因.在 学 习 力 的 概 念 时,我们 总 要 向 学 生 强 调 力 的3要
素 :大 小 、方 向 和 作 用 点 。然 而,在解 释 一 些 实 际 现 象 时,力会 使 学 生 感 到 捉 摸 不 透, 现 在,我们 很 容 易 看 出第2个
质 点 概 念 的 缺 陷.因 为 质 量 是 广 延 量,是与 体 积 有 关 的 物 理 量,因此 我 们 很 难 将 这 样 的物 理 量 与一 个 体 积 为0的
点 联 系起 来. 在 流 行 的物 理 教 科 书 中是 这 样 来 定 义 点 电荷 的: “ 当带 电体 间 的距 离 比它 们 自身 的 大 小 大 得 多,以致 带 电体 的形 状 、大 小 及 电荷 分 布 状 况 对 它 们 之 间 的作 用 力 的影 响 可 以忽 略 时,这样 的 带 电体 就 可 以看 做 带 电 的 点, 叫做 点 电荷(point cllarge).” [12] ——74
—— 显 然,点电荷 的 概 念 也 存 在 同 样 的 缺 陷.自然 界 中 不 存 在 纯 电荷 的物 理 实 在,电荷(量)其 实 是 描 述 带 电体 某 一 属 性 的物 理 量 .包 括 电 子 在 内,仅仅 用 电 荷 量 来 描 述 它 是 不 够 的,因此,点电荷 跟 质 点 一 样,也是 将 一 个 广 延 量 与 一 个 体 积 为0的
点 联 系 起 来 ,如 果 按 照 上 面 的 定 义,这种 带 电体 既 不 仅 仅 是 点 电荷,同时 也 是 质 点,因为 带 电 体 也 是 有 质 量 的,甚至 还 有 动 量 、能 量 等.2.4
热 质 我 们 知 道,热质(cal。Ⅱc)是 历 史 上 的一 个 错 误 概 念 。然 而,知道 它 为什 么是 错 的也 具 有 很 深 远 的教 学 意 义 。 在18世纪 中叶,苏格 兰 医 生 布 莱 克 (Joseph Black)提 出 了这 样 的观 点,温度 是 热 的 强 度(the intensity of lleat), 因而是 强 度 量;热量 (the amount of heat)则 不 同,是广 延 量.后来,他开 创 了量 热 技 术 ,根 据 他 的测 量 结 果,他提 出, 热 是 一 种 物 质 .后 来 法 国科 学 家 拉 瓦 锡(Lav。 `忆 r)把 它 取 名 为热 质,El3] 热 质 说 能 够 非 常 容 易 地 解 释 当 时 已 知 的许 多 热 现 象, 物 体 有 一 定 的温 度,是因为 物 体 内部 都 渗 透 着 一 定 量 的 热 质;物体 温 度 的变 化 是 由于热 质 的流 人 或 放 出引起 的, 在18世
纪,人们 普 遍 相 信 守 恒 原 理 。人 们 同 样 认 为, 热 质 在 所 有 热 学 过 程 中应 保 持 守 恒 .燃 而,有许 多 现 象 表 明,热质 是 不 守 恒 的.其 中最 主要 的现 象 是 摩 擦 生 热 .人 们 发 现,摩擦 作 为 热 的源 泉,能产 生 出不 可 穷 尽 的 热 量 来 。他 们 认 为,任何 与 外 界 隔 绝 的 物 体 或 物 质 系 统,能够 无 限 制 地 提 供 出来 的东 西,决不 可 能 是 具 体 的 物 质 .因 此,除了把 热 看 作 是 物 质 的“运 动”以外,似乎 很 难 把 它 看 作 是 其 他 任 何 东 西.[:] 然 而,有人 通 过 对 热 力 学 历 史 的 回顾 发 现,如果 我 们 不 把 热 质 看 作 是 一 种 物 质,而把 它 看 作 是 一 个 物 理 量,它 恰 好 就 是 克 劳 修 斯 提 出 的 熵 这 个 物 理 量 ;熵 和 布 莱 克 的 “ 热 量”其 实 是 一 个 物 理 量 的两 个 不 同名 称 而 已;卡诺 在 创 建 热 力 学 理 论 时 也 运 用 了这 个 物 理 量“热 质”(caloⅡque)这 一 名 称.[1还] 原 来,热质 说 的错 误 是 由于 人 们 把 它 看 成 是 一 个 物 理 实 在 了,而实 际上 它 是 一 个 物 理 量,是一 个 广 延 量;它与 一 般 的广 延 量 不 同,是一 个 半 守 恒 的 量:它可 以 产 生,但不 能 消灭,因此,广延 量 不 一 定 是 守 恒 量. 把 热 质 和熵 等 同 为 同 一 个 物 理 量 在 教 学 上 具 有 很 重 大 的意 义 。有 人 还 建 议,将人 们 在 日常 生 活 中 常 用 的“热” (heat)作为 熵 的 同义 词 来 使 用 。Els]这就 赋 于 熵 以 布 莱 克 的 热 量 或 卡诺 的热 质所 具 有 的可 想 象 性.“热”一 词 直 接 意 味 着 它 是 一 个 包 含 在 物 体 中并 能 从 物 体 流 出 或 流 人 的 量 。因 此,即使 以前 没 有 有 关 这 方 面 知 识 的人 也 有 可 能 形 成 熵 的 概 念,从而 形 成 掌握 它 的感 性 知 识 ,所 以,在熵 的教 学 中我 们 应 该 主要 地 把 精 力 放 在 熵 作 为 一 种 实 物 型 物 理 量 可 以 储 存 在 物 体 中这 一熵 的 图像 上,2.5
质 能 转 换 对 于 爱 因斯 坦 的 质 能 方 程E=勿
c2,在 一 般 的 物 理 教 材 中人 们 都 会 强 调E和
勿 的对 应 关 系.尽 管 如 此,学生 和 个 别 教 师 还 是 认 为 质 量 可 以转 换 为 能 量,或反 过 来 .甚 至 在 教 材 中仍 然 隐 约地 可 以看 出这 个 意 思,(下
转 第83页) ∴-第34卷第
2期
2013年
PHYSICs TEACHER
物 理 教 师Vo1.34No.2
(2013)q一
定小 于 饧. 解析:q(Ω
,只表 明电场方 向是 向上 的,由于不 知道 带 电粒子 的运动轨迹,我们无 法 判 断此微 粒 的受 力 方 向, 也就无法知道微粒 的电性,故选项(A〉错,EA>E:,说
明电场力做 负功,速度 方 向与 电场力方 向 的夹角大于90°,电场力方 向向上,粒子运动轨迹为 犭,故选 项 (C)对;但由于不知道微粒 的电性,我们无 法判 断 电场 的 方 向,也就不知道A、B两
点 电势的高低,故选项(D错
。 若该 电荷 的运动轨迹是 虚线 乙,可知微 粒所 受 的电场 力方 向向上,又由于微粒带正 电,可知 电场方 向向上,有 卿(Ω
,故选 项 (D)对. 变 式 题 :如 图12所
示 ,实 线 为 电场 线 、虚 线 为 带 电 粒 子 的 运 动 轨 迹,设带 电离 子 仅 受 电 场 力 作 用.由 图可 知(A)带
电粒 子 的带 电性 质. 图12(D带
电粒子所受 电场力 的方 向. (C)@、 犭两点 电势∷的高低.(D)带
电 粒 子 在u、犭两 点 电势 能 的 高 低 和 速 度 大小。 解 析:由于带 电粒 子 所 受 电场 力 就 是 粒 子 所 受 的 合 外 力 ,其 方 向既 要 与 电场 线 相 切 ,又 要 指 向弯 曲轨 迹 内部 ,根 据 这 一 特 点 可 判 断 电场 力 的方 向 ,故 选 项(D正
确 。 虽然可 以判断出带 电粒子所 受 电场力方 向,但由于 不知道 电场 的方 向,也就无法判 断带 电粒子 的电性 和@、 犭两点 电势的高低,故选项(A)、(C〉错。 若此微粒 由 曰运动到 犭,因电场 力做 负功,其动 能减 小,电势能增加;如果此微粒是 由 犭运动到 曰,因电场力做 正功,其动能增加,电势 能 减 小;故不 管粒 子运动方 向如 何,它在@点
的动能一定 比犭点 的大;它在 ￠点 的 电势能 一定 比犭点 的小,所以选项 (D)正 确。 (收稿 日期:2012-09-16〉 (上接 第74页) ,
比如 下 面 的 核 反 应 方 程:“:H+子
H—
→ 彦He+:n+
17.60MeV。”Es] 如果不作任何解 释,学生 就知道 这个 方程 的意思是: 在这个核反应 中,会释放 出17.60MeV的
能量,并 且,在教 材 中也是作这样 的解 释 的:“一 个氘核 与一个 氚核 结合 成 一个氦核时(同时 放 出一个 中子 ),释 放17.60MeV的
能 量,……”.由于学生知道这个反应前后有质量亏损,所以, 他们 自然就得 出这样 的结论:在这 个 反应 中,质量 转换 成 了能量, 实 际上,质量 和能量都是物理量,而不是物理实在,它 们之 间不可能存 在转换关 系.在 上 面所介 绍 的核反 应 中, 系统在反应前后 的静止质量减少 了.质 量 亏损所对应 的能 量表现为反应生成物的动能, 其实爱 因斯坦本人 也犯 过 这样 的错误:“根 据 狭义 相 对论,质量和能量是 同一事物 的不 同表现,这 是一般人都 不大熟悉 的概念.然 而,质能方程告诉我们,能量 等 于质量 与光速平方 的乘 积,即很 小 的质 量 可 以转 化 为很 大 的能 量,或反过来.”E4] 根据上面的讨 论,爱因斯 坦应 该 这样 说:很小 的质 量 对应很大的能量.3
小 结 在物理教学 中,我们经 常可 以看 到将物理实在和物理 量混为一谈 的情况.正 如海森堡所说:“科 学 是 由人们创造 的,这个 自明的事实却 常常被 忘掉 了,”E1臼因此,辨别 物 理 实在和物理量这两个概念,其意义不仅在 于物理语 言 的表 达上,还在于物理教学上.物 理概 念 (包 括 物理量 )和 它们 之 间的关系(模 型和理论)来 自于物理 实在所 表现 出来 的 现象.因 此,一位优 秀 的物理教 师应 该从 物理现象 开始来 展开物理教学,并由此 来 引 出物理 概念t物理量 以及 物理 模 型和理论.4
致谢 本文所表明的一些观点产生于跟德 国卡尔斯鲁厄大学F.Herrmann教
授和M忆hael P°hlig教 授,以及华东师范大学宣桂鑫教授 、北 京师范大学 董春 雨教 授 的讨 论 中.在 此 向他们表示衷心的感谢.
参考文献
:
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