充分利用物理常数培养学生物理素养

充分利用物理常数培养学生物理素养

穆杨

关键词：物理常数；培养；素养

作者简介：穆杨，任教于广西北海市合浦县第二中学。

初中阶段的物理课程是普及公民的物理科学素养养成的教育。物理素养是人们对物理知识理解和掌握的程度，物理的思维方法，科学的态度、方法和精神等方面。物理学所研究的物质世界，从微观世界到宏观世界空间尺度跨过四十几个数量级。物理学中有很多重要的数据，按教学要求可分三类常数：基本物理常数、常用物理常数、常见物理常数。

在物理知识的大厦中,有30多个普适常数，中学物理课本中介绍了10个基本物理常数（1986年定），具体是：引力常量、阿伏加德罗常数、真空中的光速、基元电荷、电子的质量、原子的质量、中子的质量、普朗克常数、气体常量、玻尔兹曼常量等，物理常数为不同领域的区分提供了定量的标准，如光速=3×108m/s，是自然界的极限速度，任何速度都不能超过它；初中物理课本出现的基本物理常数有真空中的光速、基元电荷、电子的质量、原子的质量等，要求学生记住的只有真空中的光速；电子的质量、原子的质量只是出现在小资料里，只要学生了解；课文介绍了基元电荷，也只是了解的内容。

在初中物理中，常用的物理常数有：（1）光速：C＝3×108m/s(真空中)（2）声速：V＝340m/s(15℃)（3）人耳区分回声时间：≥0.1s（4）重力加速度：g＝9.8N/kg≈10N/kg.（5）标准大气压值：760毫米水银柱高＝1.01×105Pa（6）水的密度：ρ＝1.0×103kg/m3（7）水的凝固点：（8）0℃水的沸点：100℃（9）水的比热容：C＝4.2×103J/(kg·℃)（10）元电荷：e＝1.6×10-19C（11）一节干电池电压：1.5V（12）一节铅蓄电池电压：2V（13）对于人体的安全电压：≤36V（不高于36V）（14）动力电路的电压：380V（15）家庭电路电压：220V（16）单位换算：(a).1m/s＝3.6km/h

(b)1g/cm3＝103kg/m3(c)1kw·h＝3.6×106J

初中三册物理课本中，共为我们提供了21个小资料，分别介绍了一些介质中的声速、一些动物发声和听觉频率范围、人对不同声强的感觉、自然界的一些温度、几种液体的沸点、常见电流、常见电压、常见电阻值、常见电器的功率、一些物质的质量、一些液体、固体、气体的密度、一些物体的速度、一些运动物体的功率等等；还有像明视距离25cm,人体的正常体温是37℃等常用物理数字。

我们作为初中物理教师，在了解了以上几种物理常数和它在教材中的作用后，应怎样把握物理常数在初中的教学的渗透，让学生了解记忆、运用好物理常数，从而达到更好地学习物理，培养学生物理素养的目的。根据初中生的知识水平，笔者认为应注意以下几个方面

一、通过物理常用数字，认识物理世界

1、从熟记物理常用数字，认识物理世界。我们学习物理，以达到培养学生物理素养，可先从一些日常物理现象和物理常用的数字初步认识物理世界。因而要熟记物理常用数字是很必要的，形如小学生学习乘法，要熟记乘法口诀一样。上面提到的常用物理常数如光速：C＝3×108m/s(真空中)，声速：V＝340m/s(15℃)，一节干电池电压：1.5V，一节铅蓄电池电压U=2V，人体的安全电压：≤36V（不高于36V）等等。在学习和生活的过程中随时准确拿来，分析和解决日常生活物理问题。

2、从比较物理数据中认识物理世界。我们在教学中除要求熟记以上物理常用数字外，可以通过物理数字的比较，让学生更好地认识物理世界。如有关厚度和长度的数据：原子的半径为（0.5~3）×10－10m，一张纸的厚度为（0.7~1）×10-4m；一节货车长10m，北京到上海的距离为1.462×106m;；如在声现象学习了听力范围是20Hz~20000Hz，小于20Hz，大于20000Hz人就听不到了，小于20Hz为次声波，大于20000Hz超声波，可用图表帮助认识和记忆：

3、从数量级对比，认识物理世界。如电子质量的数量级是10－27kg，原子质量的数量级是10－30kg，两者相差3个数量级，也就是1000倍；真空中的光速3×108m/s，声音在15℃的速度为340m/s，两者相差6个数量级，也就是1000000倍，从数量级中理解和记住常用的数据。

例如，九年级物理课本P8动手动脑学物理里，有两个问题：

1、银河系有多大？用什么长度单位表示最方便？

2、组成物质的分子有多大？用什么长度单位表示最方便？

解决以上问题要用到光年和纳米，课本中有一段话："银河系异常巨大，一束光穿越银河系需要十万年的时间"，光走一年的距离为一光年，即银河系有十万光年哪么宽，1光年＝3×108×24×365×3600m＝9.46×1015m；在课本P7"科学世界"里，有文字说"纳米是一个长度单位。1nm＝10－9m，一般分子的直径大约0.3~0.4nm",1光年与1纳米相差24个数量级，教师要让学生抓住这些物理常用数字，才能分析解决这两个问题，也从光年和纳米之间的数量级，体会到宏观世界和微观世界的巨大差别。。

二、利用物理相关数据，理解物理规律

1、充分利用常数之间的关系，理解物理知识。

如问题1：为什么远处打雷，我们总是先看到闪电才听到雷声？

连带问题：为什么远处同学拍球，我们听到球声与看到拍球的动作不同步？拓展问题：看到闪电听到雷声的时间为3秒，闪电离我们有多远？

其实打雷和闪电是同时发生的。如果雷电就在我们的头顶上发生，我们就可以看见同时进行的行雷闪电了。如果发出雷电的雨云在远处，那我们往往会先看到闪电，然后才听到雷响。这是由于光线的速度比声音快十万倍，光每秒走30万千米，声音每秒只走340米

分析：因为光速比声速大了1000000倍，光进入眼时间很小很小，这个时间可以忽略，闪电离我们的距离直接用声速乘时间即可。

又如问题2：在一根长铁管的一端打击一下，在长铁管的另一端可听到多少个声音？知铁管长为150米，到声音相隔的时间为多少？

分析：因为我们已知道声音在空气、铁管的传播速度分别是：340m/s（15℃）、5200m/s，可听到两个声音；并且利用声音在空气和铁管中的传播速度，计算出声音相隔的时间。

2、充分利用课本小资料，加深对物理知识理解

例如：八年级下册P17小资料，常见电阻值，人的双手间（干燥）电阻为1000至5000欧姆，人的双手间（潮湿）电阻为200至400欧姆。我们已知人体的安全电压：≤36V（不高于36V），这是对一般情况（人体干燥）来说，如果人体是潮湿的时候，双手触摸到36V的电压时，由I＝36/200＝0.18(A)，远大于人体的安全电流30mA，这时36V就不是安全电压了。

在电压相同条件下，通过潮湿手的电流是干燥手的5倍，故潮湿时更容易触电。拓展，人用测电笔测试220V电路时，因为测电笔内有一个1000000欧姆，通过人体的电流：

这远小于人体的安全电流，所以是安全的。

又如：九年级物理课本P15小资料“一些固体、液体、气体的密度”，如H2O，在冰状态（0℃）的密度是0.9X103Kg.m-3;纯水的密度是1.0×103Kg.m-3；因为同一种物质H2O固体密度比液体小，所以冰结在水面上。

物理常数数学和其他物理知识对初学者来说都是一种脱离学生思维结构的外在体系,只有将其生活化，并转化为学生的物理思维能力,才能避免出现“学而不用”的现象。

综上所述，我们作为初中物理老师，要把握好物理数字教学，充分利用物理数字，让学生更好地认识物理世界，学好物理知识，培养物理素养。

(作者单位：广西北海市合浦县第二中学536129)