比值定义法在初中物理教学中的思考

鲍银平 庞志远

一、引言

眾所周知，在初中物理教学中有很多利用比值定义法来定义的物理量，比如速度、密度、电阻等。这也充分体现出在比值定义法是比较重要的，所以物理教师应该在教学过程中渗透比值定义法的思想。这就要求物理教师们对比值定义法有较为深刻的理解，但当提到初中教师比值定义法的本质时，却是没有几个能回答上来。

上述问题反映了我们教师对比值定义法的本质缺乏深入的了解。这既体现在对物理概念的研究上，又体现在教材的编写上。所以针对这一问题我们教师有必要搞清楚比值定义法的本质及其衍生出的教学等一系列问题。

二、比值定义法的思维本质

在初中物理教材中，比值定义法并没有明显的提出来，比如学生首次涉及到比值定义法是学习速度时，它本表示路程与时间的比，而课本上根本就没有提到比值的概念，只是简单的表示为单位时间的路程，从中可以看出编写教材的人认为比值定义较为抽象，初中学生接收比较困难但这样处理很难让教师重视比值定义法的教学。学生第二次学习比值定义法是在学习密度，表达为：“某种质量的物体，质量与体积之比”虽然这有了比值，但它引出密度的逻辑路线并没有遵循比值定义法，所以学生在这里还不能学到比值定义法。

三、比值定义法的功能

1.比值定义法的两类物理功能

一类是借助某些物理量的变化与其所需时间的之比来表示物理量的变化速率，反映物质外在状态和作用，是一种状态量或作用量，比如速度等，速度是路程的变化与其所需时间之比表示，反映物质运动的快慢这样一种状态。另外一类是两个量的比值为常数，它反映了事物的本质属性。与比值中物理量的变化无关，其大小随物体的变化而变化，比如密度，密度反应的是物质的固有属性，与它定义式中的质量和体积无关。

2.区别比值定义式与数学决定式

物体在与外界发生作用时，总会表现出一些性质或特征，或是表现为运动状态特征，或是表现为物质的固有属性，我们就可找出与该性质有关的相应的两个或几个物理量，然后运用比值定义法得到一个新的物理量，但是还需要具备一些客观条件：一是可以测量间接反映物理量特征的各种物理量。二是物理量之间的比值必须保持定值，但不是以数学比值方式表述的就是比值定义法。

3.比值定义法的特征及作用

物理量是反映物质本质属性的最基本的量，是不会因为定义它的量的变化而变化，也就是说比值定义的物理量具有一定的稳定性。比如：功率是做的功与时间的比，单是这样说的话，可能有学生会有错觉的认为功率与做的功成正比，与时间成反比，直到进一步学习了才知道这是错误的。就像速度既与路程无关，也与时间无关一样。所以比值定义法一般还可以表示快慢。因此，用比值定义法时对物理量进行学习时，要十分明白的知道各个物理量之间的关系，这样我们就可以用比值定义法来明确的表示出物质的属性和特征。

四、速度和密度的概念教学

速度与密度是初中学生最先接触到运用比值定义法定义的物理概念，也是后面学习其它知识，尤其是用比值定义的概念的根基。所以教师在教速度与密度时渗透比值定义法尤为重要。

1.速度概念的教学策略

速度是学生首次涉及到用比值定义法定义的物理量，所以在速度的概念教学过程中尤其应体现比值定义的方法和思想。我们都知道速度是表示物体运动状态的物理概念，有两种方法比较物体运动快慢，显然，这两种方法采用的都是控制变量法。但当路程和时间都不同时，控制变量法便起不到作用了，这时我们便用路程与时间的比值来表示运动的快慢，这就是比值定义法，这样我们就得到了一个新的物理量——速度，即单位时间的路程。在教学过程中应循序渐进深化学生的认知水平，运用比值定义法构建速度的概念，揭示速度的物理意义。

2.密度的概念教学

密度是初中物理最重要的基本概念，它是后续学习液体压强，浮力等知识的基础，所以关于密度的教学极其受一线教师的重视。密度教学一般采用的则是实验探究法。

教师提出具有相同体积，且外表涂有相同颜色的铝和铜，如何区分的问题。这就说明要区分不同种物质就需要确定质量与体积这两个物理量，所以为了引出比值定义法，教师就可提示在研究问题时常采用控制变量法，这样学生就会想到相同的体积比较质量，然在让学生回顾速度的比较方法，这样自然而然的引出比值法来解决问题，避免教材上直接提出比值定义法的无奈之举。

五、比值定义法需要注意的问题

我们既然知道了什么是比值定义法，就要学会运用比值定义法，但是要想做到这点，就需要格外的注意几点问题。

1.各物理量的关系

我们知道事物的联系一般可以由因果关系、相关关系、共变关系来描述，因果关系是现象之间决定与被决定的关系。相关关系是现象之间存在一定的联系，但可能有因果关系也可能没有，而共变关系是一个现象随着另一个现象的变化也一致地变化。生活中的“无关”可能这三种都有，但物理的无关就是特指无因果关系，但一般有相关关系或共变关系，比如密度是描述物体疏密轻重程度，而体积描述物体空间的广延性，质量是描述物体的轻重，三个物理量间存在相互联系即相关关系但不存在因果关系，所以语意不同是造成理解困难的原因。

2.单位的问题

比值法定义的物理量的单位一般由参与定义它的物理量一起决定[10]即是复合单位，比如速度的是由路程与时间决定的，所以速度的国际单位是米每秒，密度的单位由质量与体积决定，所以它的国际单位是千克每立方米。而功率的单位虽然为瓦，看似与定义它的物理量功和时间没有关系，但规定了1瓦等于1焦耳每秒，所以它们实质上是一样的。