浅谈高中物理的规律美

金璐

物理学科中数学规律的应用是十分普遍的，这也是高考要考察的内容之一。本文将以正比例函数的规律应用为例，浅谈正比例函数的规律在高中教学与高考中的应用，以及其所展现的规律之美。

一直以来，高考在考查知识的同时注重考查能力，并把对能力的考查放在首要位置。通过考查知识来鉴别考生能力的高低，但不把某些知识与某种能力简单地对应起来。

高中阶段，学生在认识、理解新的物理概念、物理规律时，很多时候会借助到数学工具。既利用数学工具进行理论推导，又借助数学语言进行表达。故此，让学生体会数学规律在物理中的应用之美，既是培养学生抽象审美能力的有效途径，也是培养物理学科素养的重要内涵。

本文将以正比例函数的规律在物理教学中的应用为例，浅析物理学中的数学规律美。

1 什么是正比例函数？

一般地，两个变量x、y之间的关系式可以表示成形如y=kx的函数（k为常数，x的次数为1，且k≠0）（简称f（x）），那么y就叫做x的正比例函数。当k>0时，函数值y随着自变量x的增大而增大。当k<0时，自变量x的值增大时，y的值则逐渐减小。

2 正比例函数规律在高中物理中的应用

正比例函数的最直接应用就是比值定义法。这是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。如密度、场强等。

比值法适用于物质属性或物体运动特征的定义。如：电场强度E、电容C等。其属性由本身所决定。又如：速度v、加速度a等。都是用变化量与所用的时间之比表示变化快慢的特征。

学习比值定义法要注重物理量的来龙去脉。如为什么要研究，怎样研究，能得到的结论等。同时还要展开类比与想象，进行逻辑推理，从而引起思维的飞跃，在类比中加深理解。

人教版高中物理共涉及到16个比值定义法的物理量：

【必修1】速度、加速度

【必修2】线速度、角速度、功率

【选修3-1】电场强度、电势、电势差、电容、电动势、电阻、磁感应强度

【选修3-2】感应电动势、自感电动势

【选修3-4】折射率

3 正比例函数规律在高考中的考察与应用

通过以上的总结不难发现，正比例函数的规律在高中物理教学中有着大篇幅的使用，相似的规律应用也体现了对学生此方面能力的要求。这就必然会体现在高考的导向性功能中。

高考所考察的理解能力和应用数学处理物理问题的能力在《考试大纲》中是这样要求的：要理解物理概念、物理规律的确切含义；能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法。要在理解题意和相关物理过程的基础上，准确应用所学物理公式。还要能够根据具体问题列出物理量之间的关系式，进行推导和求解，并根据结果得出物理结论。

4 抽象规律（正比例函数规律）的美

我国著名的绘画大师吴冠中曾表示过：抽象美是形式美的核心，人们对形式美和抽象美的喜爱是本能的。我小时候玩过一种万花筒，那千变万化的彩色结晶纯系抽象美。彩陶及钟鼎上杰出的纹样，更是人类童年创造抽象美才能的有力例证。若是收集一下全国各地区各民族妇女们发髻的样式，那将是一次出色的抽象美的大联展。

学科抽象规律的本质是对一种自然界规律的逻辑总结，其最直接的表现是具有高度统一的简洁表达，如正比例函数通常可以写作 的形式，它表达所定义出的物理量与B成正比（B可以是许多物理量的乘积，并非某一单一物理量），与C成反比（C可以是许多物理量的乘积，并非某一单一物理量），比例系数为K。而其物理内涵则指定义出的物理量A与B、C均无关，是由其他因素决定的，其逻辑关系仅体现可以借助这樣的表达式对A进行求解，是A的计算式。

科学家在追寻自然规律的同时也相信，自然规律本身应该是和谐、统一的，不应具有繁杂的表达。正是在追寻物理简洁的表达过程中，用到了数学语言的规律表达，甚至在物理研究的过程中还促成了数学学科中微积分的诞生等等。

学生在学习学科知识的同时要学会对知识的理解与应用，同样地，在认知规律的同时要学会欣赏这种抽象、概括的凝练之美，只有对这种“不易察觉”的美有了直观的认识，才有可能进一步地去寻找生活中的类似的美。科学就是人类探寻自然规律的总结，学会欣赏人类的结晶之美，就是对自我的认可与悦纳。在这样的人格渲染下，便可以拥有一双寻找美的眼睛，就具备了更高层次的学习能力。例如：通过以上对高中物理比值定义法定义的物理量的总结，可以帮助学生区分形式上类似、但本质完全不同的物理概念，加深对这一表达方法的理解。这既是一种学习方法也是一种审美技巧，在物理课堂，教师传授的不仅是学科知识，更应该有对自然认知的情操与理念，而科学规律的抽象之美是学生在课堂之外较难接触到的，所以物理课堂应该肩负起更多的职责，向学生传达、展示更多的学科之美。

（作者单位：北师大大同附中）