李由奇

物理概念是反映物理現(xiàn)象、物理過程本質屬性的一種抽象，是在大量觀察、實驗的基礎上，運用邏輯思維的方法，把一些事物本質的、共同的特征集中起來加以概括而形成的。

在物理概念中，定量地反映物理現(xiàn)象和過程本質屬性的概念屬定量概念，我們把這類物理概念稱為物理量。物理量能夠定量地反映客觀事物(物體、物質、物理現(xiàn)象、物理過程、物理事實)的物理性質或特征，既反映出客觀事物的質的特征，又從量的角度反映客觀事物的性質，是量度物質屬性和描述其運動狀態(tài)時所用的各種參量。物理量又是構成物理公式、法則和規(guī)律等的基本單元，是物理概念的重要組成部分。因此，在教學過程中，物理量教學是教學中的重要一環(huán)。搞好物理量教學，對提高學生的知識水平、發(fā)展思維能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神、提高整體素質等都極其重要。在教學中要抓住以下十個要點：

一、物理量意義是什么?

首先要明確物理量的引入目的，即為什么要引入該物理量，它是用來反映、描述或表征什么的。如速度是用來表示物體運動快慢和方向的物理量。比熱是反映物質的吸熱(或放熱)本領的物理量。電場強度是用來描述電場強弱和方向分布的物理量。電動勢是用來表征電源將其它形式的能轉化為電能本領的物理量。

在引人物理量時，還要注意物理量形成過程中滲透的科學方法。如合力與分力的建立過程中體現(xiàn)了等效方法，電場強度與電勢的建立過程中運用了比較與鑒別的邏輯方法等。

二、屬于哪種物理量?

物理量從不同的角度出發(fā)有不同的分類方法。從物理量反映的屬性來分：第一類是量度物質屬性的物理量，如密度、比熱、電場強度、電勢、磁感強度等；第二類是反映物體屬性的物理量，如質量、電阻等；第三類是描述物質運動狀態(tài)所用的物理量，如速度、加速度、溫度、壓強等。從認識論的角度物理量可分為：第一類是以物理現(xiàn)象為基礎而概括、抽象出的具體物理量。如力、速度、加速度、折射率等。第二類是以物理現(xiàn)象和物理過程的理性認識為基礎而建立的抽象物理量。如能量等。第三類是以科學推理的高度思維為依據而抽象出的特殊物理量。如時間、空間等。從物理量的構成上可分為兩類：基本物理量是由人們根據需要選定的，在不同學科中和不同時期，選定的基本物理量有所不同。1971年以后，在國際單位制中，有長度、質量、時間、熱力學溫度、電流強度、發(fā)光強度和物質的量等七個基本物理量。根據物理量的定義由基本物理量組合而成的是導出物理量，導出物理量和基本物理量(或導出物理量)還可以組成新的導出物理量。從根本上說，所有的導出物理量都是由基本物理量組成的。例如，在力學范疇內，所有的物理量都由長度、質量和時間這三個基本物理量組成。

三、定義是什么?

物理量的定義是準確反映其意義的恰當、簡煉的文字敘述。教學時需字斟句酌，要求學生在理解其物理意義的前提下采用理解記憶，最好抓住關鍵字句用自己語言來準確敘述，切忌死記硬背。如功的定義為：力對物體所做的功，等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦三者的乘積。比熱的定義為：單位質量的某種物質，溫度升高(或降低)1K時所吸收(或放出)的熱量。電場強度的定義為：放入電場中某點的點電荷受到的電場力跟它的電量的比值，叫做該點的電場強度，簡稱場強。

物理量定義后要進一步揭示其本質特征，實現(xiàn)觀念上的突破。如給出向心力的定義后，進一步指出向心力不是什么新的性質的力，而是重力、彈力、摩擦力等的一個或幾個力的合力在法線方向上的分力。

四、定義式怎樣寫?

定義式是物理量的數學表達式，反映它跟其它物理量間的數量關系，可當作公式使用，要明確公式中各物理量的表示符號。如比熱的定義式為c=Q/m·△t，功的定義式為W=Fscosθ，電場強度的定義式為E=F/q，磁感強度的定義式為B=F/IL。

五、定義式屬于哪種?

物理量的定義式可分為兩類：一類跟定義式中其它物理量之間沒有比例關系，其定義式為量度式。另一類跟定義式中其它物理量存在比例關系，其定義式為決定式。如密度、比熱、電場強度、電勢、電容、磁感強度等的定義式為量度式，力矩的定義式M=FL為決定式。值得注意的是有些物理量的定義式雖為量度式，但從定義式出發(fā)可導出在特定條件下的決定式，如真空中點電荷周圍的電場強度的決定式為E=kQ／r²，平行板電容器電容的決定式為C=εS／4πkd。

六、數值有無絕對含義?

大部分物理量的數值都是確定的，但保守力場中的勢能及其與勢能相關的各物理量的數值是相對的。如質量、比熱、電場強度、電容等的數值是確定的。重力勢能、分子勢能、電勢能、電勢等的數值是相對的，隨零勢點的選擇不同而異，在應用中主要用到的是它們的變化量，其數值是絕對的。要了解物理量的數值，就要掌握物理量數值的測量和測量方法或實驗方法，掌握物理量的測量工具。

七、是矢量還是標量?

既有大小，又有方向，且符合平行四邊形定則運算的物理量叫做矢量。只有大小，沒有方向，符合代數運算法則的物理量叫做標量。如電場強度是矢量，其大小等于單位電量電荷在該點受到的電場力大小，方向與正電荷受力方向一致，所以電場強度亦可理解為單位正電荷所受到的電場力。當矢量在一條直線上時，在規(guī)定正方向后可用正、負號表示矢量的方向。比熱、電勢、電容等是標量，標量也可以有正、負，標量的正、負不表示方向，只表示比零值高還是低。電流強度、電動勢等，雖然既有大小，又有方向，但它們可直接相加減，符合代數運算法則，也屬于標量。

八、單位是什么?

根據使用方便、盡可能符合近代物理觀念、并且有制成物質范型及復制的可能性原則制定出的基本物理量的單位，叫做基本單位。通過與基本物理量之間的關系來確定的其它物理量的計量單位，叫做導出單位。對導出單位，要弄清它是由哪些基本單位組合而成的。有些導出單位還有專門名稱。各物理量除有國際制單位外，還有常用單位，要注意它們之間的換算關系。如在國際單位制中，比熱的單位是J／kg·K，它與基本單位的組合關系為1J／kg·K=1m²／s²·K，常用單位有J／kg·℃，cal／g·℃等。電場強度的單位是N／C，它與基本單位的組合關系為1N／C=1m·kg／s³·A，常用單位還有V／m。

九、在具體事例中的含義

如鋁的比熱是8.79×10²J／kg·K，它表示質量為1kg的鋁，溫度升高(或降低)1K時，吸收(或放出)的熱量是8.79×10²J。查表得鋁的比熱大于鐵的比熱，從而可得出相同質量、升高相同的溫度，鋁比鐵吸收的熱量

要多的結論。又如電場中某點的場強為1N／C，方向水平向右，它表示該點電場的強弱和方向。由此可知，電量為1c的正電荷在該點受到的電場力為1N，方向水平向右。電量為－2.0×10^-2C的負電荷在該點受到的電場力為2.0×10^-2N，方向水平向左。鉛蓄電池的電動勢是2V，表明在把化學能轉化為電能時，在鉛蓄電池內每移動1c電量，能提供2J的電能。鉛蓄電池的電動勢比干電池的電動勢大，表明它把化學能轉化為電能的本領比干電池的大。

十、物理量的內涵和外延

物理量的內涵是反映物理現(xiàn)象的本質屬性，是該事物區(qū)別于它事物的本質特征。例如，電勢是描述靜電場能的性質的物理量，其大小可用公式U=ε/q來量度，它決定于電場本身的性質，而與檢驗電荷無關。電勢同電勢能、電場強度概念不同，電勢能描述電荷在電場中所具有的勢能，用公式ε=qU來量度，其大小既與電場有關，又與引入電場中的電荷電量有關。電場強度是反映靜電場力的性質的物理量，用公式E=F／q來量度，電場強度的大小也只與電場本身有關，而與檢驗電荷無關。電勢和電場強度是從不同角度描述電場性質的物理量，其反映電場的本質是不同的。

物理量的外延則是指所反映的物理現(xiàn)象本質屬性的對象，即通常所說的運用條件和范圍。例如，電勢的概念只適用于靜電場，而不適用于交變電場，其定義式U=ε／q中的q是引入靜電場中的檢驗電荷的電量，而不適用于非檢驗電荷，公式中的ε是把檢驗電荷從電場中該點移到零勢能位置電場力所做的功。由此可見，掌握物理量的外延就是理解其適用條件，定義式應用范圍和公式中各個物理符號的具體物理意義和各量的單位。

物理量和其它易混淆的物理量之間的聯(lián)系和區(qū)別，就是從物理量的內涵和外延來說明。明確了前面九個要點的具體內容，則不難說明跟易混淆的其它物理量之間的關系，分析時主要從前面的幾個要點人手。如位移與路程、比熱與熱量、熱能與溫度，電場強度與電場力，電勢與電勢能，電場強度與電勢等，它們各自間的區(qū)別就很容易分析了。

綜前所述，物理量教學須從物理量的引人、形成的科學方法、定義、定義式、數值、測量及測量方法、運算法則、單位、內涵和外延、用途和適用范圍、形成后能解決什么樣的問題等，從不同的角度對物理量進行深化和擴展。