物理原理图在物理教学中的应用

物理原理图是指反映某一物理原理的图，（如力学中的物体受力分析图、电学中的电路图）。物理原理图与实物图、现象图存在着根本区别：实物图反映了实物的某些具体特征，着重于对实物的了解；现象图直接反映某种物理现象；而原理图则往往是在实物与或者现象图的基础上加工、抽象等思维的产物，是人脑对物理现象、过程本质的一种反映，是研究客观物理规律的一种行之有效的方法。物理原理图主要用于某种物理原理的分析（如电路图就有画出各个实际原件的实物电路和用简化符号表示各原件的原理电路图）。当然，在一些特殊情况下也有是两图和一，兼有实物图和原理图的功能。物理原理图在中学物理教学内容中占的比例很大，应用也十分广泛，尤其在中专阶段，它是帮助学生理解和掌握物理知识，培养思维能力的重要手段，所以在物理教学中具有十分重要的作用。
　　
　　一、培养学生正确运用科学抽象的方法
　　
　　所谓抽象思维能力是指对复杂的物理问题进行具体分析，区分主要因素和次要因素，进行合理简化的能力。在物理教学中，要特别注意培养学生建立合理的物理原理图的能力。在物理科学的研究中，建立合理的物理原理图具有十分重要的意义。合理的物理原理图是抽象思维的产物，是人脑对物理现象过程本质的一种反映，是研究客观物理规律一种行之有效的方法。我们所遇到的物理问题，往往包含着许多的因素和矛盾，具有多方面的特性。这就需要我们根据所要解决的特定问题，分析哪些因素是主要的，哪些因素是次要的，从而合理地忽略那些次要因素，突出主要因素加以研究。例如牛顿第一定律就是把物体在自然状态下所受到的各种各样的作用力（重力、摩擦力等），都假设不存在的情况下，物体在不受任何作用的运动状态是主要的，作用在物体上的各种外力是次要的，可以暂不考虑，这样进行研究当然是抽象的，但是因为抓住了主要矛盾，所以这种科学的抽象，其研究结果基本上是符合客观实际的。在中专阶段，培养学生初步建立物理原理图的能力应注意以下三个方面：①要使学生初步建立合理的物理原理图，对于学习和研究物理问题的重要性，以提高他们学习这种方法的自觉性；②要着重培养他们对比较复杂的物理问题进行具体分析，区分主要因素和次要因素，正确运用科学抽象的方法，进行合理简化的能力；③要使学生理解，任何物理原理图都有它一定的运用条件，因而在运用时一定要注意适用范围。
　　
　　二、帮助学生理解和掌握某些物理原理和规律
　　
　　有些物理原理、规律比较复杂、抽象，需要借助某些简单、形象和直观的图的分析来帮助学生理解和掌握。例如；为了帮助学生理解和掌握力和运动的合成和分解的原理，就要利用平行四边形或三角形法则。又如处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零这一结论比较抽象，为了使学生能正确地理解，就必须按导体刚进入电场、达到静电平衡状态前、后的过程，作出三个原理简图。然后利用这些简图来分析导体内部自由电荷在电场作用下定向移动，形成附加电场、并与原电场叠加，直到导体内部场强处处为零为止。这样学生也就能正确地理解结论。再如正弦交流电的变化规律较为抽象，为此我们必须作出线圈在磁场中旋转切割磁力线产生交流电的原理图，通过对图的分析帮助学生理解和掌握交流电的变化规律。
　　
　　三、培养学生分析和解决物理问题的能力
　　
　　利用物理原理图来分析和解决物理问题，是中学生、尤其是中专生应具备的基本能力之一。中专阶段，学生用到原理图来分析和解决的物理题目是很多的：力学中的受力分析、电学中的电路分析、光学中的光路分析处处要用到原理图来分析，通过分析提高学生分析和解决物理问题的能力。有相当一部分学生，感到物理难学。其中，他们不善于利用物理原理图来分析和解决物理问题，也是其中一个重要的方面。究其原因，就是因为他们：①没有很好地理解物理原理图的物理意义；②不善于变通，思维方式呆板；③没有养成良好的作图习惯，易出差错。对此，教师应首先帮助学生清楚地理解原理图的物理意义；要示范性地讲一些典型题目，要组织学生从不同角度、不同侧面练习一些灵活多样的这类题目；还要注意培养学生良好的作图习惯，如按一定顺序、比例尺寸等，干净美观地作好物理原理图。
　　
　　物理原理图直观、形象，但较之于实物和现象要抽象一些，它比较适合中专学生的思维方式和特征，是帮助学生理解和掌握物理原理、规律，培养学生分析和解决物理问题能力的重要手段。