规范书写公式 体现物理学科思维

规范书写公式 体现物理学科 思维

王平平 李晓红

山东省烟台第一中学 264000 山东省烟台港城中学 264000

摘 要：物理公式，不仅用来计算，而且体现了物理的核心素养问题，针对物理公式书写不规范的问题，结合物理公式的实际意义，阐述了规范书写公式的重要性。

关键词： 物理公式书写规范 矢量的叉乘 科学思维

随着教学改革的推进，物理的教学目标从最初的“双基”到后来的“三维目标”再到现在的“核心素养”，教学目标越来越趋于合理化，新的教学目标体现了学科素养在教学中的重要性。物理的核心素养包括四个方面：物理观念，科学思维，科学探究、科学的态度和责任。其中科学思维是“从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律和相互关系的认识方式，是基于经验事实构建物理模型的抽象概括过程”。所以在物理的教学中，培养学生的科学思维，是非常重要的课堂教学目标。物理公式是人们长期观察自然界物体受力和运动，然后归纳总结形成规律性的表达式。因此物理公式的形成过程，就是科学思维的一种体现。

现在有的老师书只注重公式的运用和计算结果的对错，不注重公式的书写规范。比如在写安培力表达式时，写成了 ，而课本（人教版）的书写形式是 。那么 和 到底有没有区别呢？这个问题，不同的老师可能有不同的理解，有的老师认为应该按课本的形式写，这样比较正规；有的老师认为反正结果一样，写成哪种形式都可以，而且很多老师都这样写。笔者感觉还是应该按课本的形式写成 更合理，原因如下：

在高等教育出版社《高等数学》中，书写矢量表达式时，如果同时有矢量和标量出现，一般先写标量，后写矢量，即满足：b=a的形式（其中a和b矢量， 为标量）。在物理课本中公式的书写也遵循相同的规律，如牛顿第二定律 ， 为标量在前， 为矢量在后；电场力表达式： ， 为标量在前， 为矢量在后，其他公式也是一样。

笔 者认为按照课本形式书写，更为重要的是体现了物理核心素养的科学思维-----物理量之间的相互关系，即矢量的叉乘问题。叉乘又称为向量积，表达式是c=a×b，在方向上满足右手定则(如图所示)：右手伸开，拇指与四指垂直且在同一平面内，使四指指向第一个矢量a，然后四指向第二个矢量b的方向弯曲，那么拇指的方向就是第三个矢量c的方向。而安培力的公式： ，实际是 和 两个矢量的叉乘形式，表达式为： ，在大学课本《电磁学》中，其表达式为： F= ，其中 表示电流密度的方向， 表示磁场的方向，即安培力 的方向由 和 两个矢量的叉乘后的方向来决定，二者叉乘的方向满足右手定则， 因此 实际上是按照矢量叉乘的先后顺序来书写的。公式中矢量书写的顺序实际体现了物理量之间的叉乘关系，这就是物理的科学思维的表现。如果写成 ，一是不符合标量在前，矢量在后的常规书写顺序，二是也容易让人误解为是 的方向是 和 的叉乘方向，所得 方向正好与正确的方向相反。类似的公式还有洛伦兹力公式： ，是 和 叉乘的方向决定了 的方向，线速度的公式： 等等。

由此可以看出，如果公式书写不规范，对于高中知识来说，不会影响计算结果，但是不利于反映物理量之间的合理关系，使学生无法体会到物理公式中包含的科学思维，同时不利于学生到大学新知识的学习，偏离了课本编撰者的本意。如何规范书写物理公式和物理表达式，笔者认为应该做到以下几点：

（1）字母书写要规范，字母的大小写不要乱用。在物理中，大小写经常有特定的物理意义，比如：在电场中， 表示场强， 表示元电荷；电路中， 表示电阻的阻值， 通常表示电学原件的内阻等。

2. 如果表达式中有数字，矢量和标量，通常按照数字在前、标量居中、矢量最后的顺序书写，比如动能表达式： 。

3. 如果同一个物理量在不同的情形下出现多次，通常加上标或下标来区别，比如不同的电阻表示为 、 、 等。

4. 按照课本规范书写物理量，不要乱用字母。比如力用 表示，如果力较多，就加下标区分，而不要用 、 等字母表示了。

5. 如果遇到表达式出现了物理量的多次方，一般按照低次方在前，高次方在后的顺序书写，如中心天体质量的导出表达式： 。

“没有规矩，不成方圆”，物理公式在书写形式上还是要按照课本形式来规范书写，不仅合理，还体现了物理中特有的科学思维，也有利于让学生在今后的高校学习中有一个良好的过渡。

参考文献：

《电磁学》高等教育出版社 梁灿彬 秦光戎 梁竹健主编

《高等数学》高等教育出版社 同济大学教学教研室主编

《2017普通高中物理课程标准》 （2017年版） 人民教育出版社 中华人民共和国教育部