物理概念是物理思维的基本单位和有力工具，准确理解物理概念是进一步学习物理的关键。本文所提出的“物理概念的立体化学习”，旨在帮助大家在物理学习中更好地建立起科学的物理概念，夯实物理学习的基础。

一、物理概念立体化学习的含义

所谓“立体化学习”，指在物理学习中，对每一个概念作纵向、横向、立向分析，以把握物理概念的本质特征，揭示概念间的内在联系，形成认识能力的飞跃。

对概念作纵向分析，就要认识概念引入的必要性和事实依据，明确物理概念的定义方法，挖掘概念的内涵。(1)在概念学习中，要明确相关概念引入的目的。如“速度”是贯穿运动学的基本概念，为什么要引入这个概念？物体的位置变化可用位移表示。但不同物体在相同的时间内位移不同，位置变化不同，有的物体位置变化快（如汽车），有的物体位置变化慢（如自行车），为了区分不同物体的位置变化快慢，就必须引入“速度”这个概念。只有搞清引入某一概念的真正意图，才能对要研究的问题有深入的了解，才能说真正地掌握了一个物理概念。又如对“加速度”这个概念，我们知道日常生活中物体运动速度时常是变化的：在汽车的启动和制动过程中，从速率表上的示数可以知道速度是变化的；物体在不同倾斜度的斜面上从静止至滚下时速度是变化的……物体运动速度变化的快慢程度用什么量度呢？以汽车的速率表的数值变化和所用时间的关系分析，对不同汽车，在相同时间内速率表数值的变化可不同、发生相同速率变化时经历的时间也可能不同，因而速度变化的快慢程度要用速度的改变与发生这个改变所用的时间的比值来量度。初步明确建立概念的过程，对形成加速度的概念无疑是大有裨益的。

(2)物理概念主要有两大类：一类是根据物理现象用词语直接表达的概念，如共点力、受迫振动、内能、点电荷、光谱等。它们不但直接影响对物理问题的表达，而且是进一步学习新知识的基础。如“共点力”概念不清，静力平衡以及动力学的问题就难以处理。另一类是用数学语言表达的概念(又称为物理量)，如加速度a=Δv/Δt、动能Ek=1/2mv2等等。对这些量的表达式，要明确式中符号所代表的含义、各量的单位及其适用条件。如重力势能的表达式E=mgh，是基于物体的重力恒定这一条件，只在高度及纬度变化不太大时才成立。

(3)明确概念的内涵即明确概念所反映的物理现象或过程所特有的本质属性。对于定量概念其内涵一般包括：是描述什么的物理量？是否矢量？它的大小和方向(对矢量)是如何定义的？单位是什么？是状态量还是过程量？如何测量？等等。如加速度引入的目的是为了描述物体速度变化的快慢，定义式为a=Δv/Δt，国际制中的单位是米/秒2，是矢量，一个物体的加速度由它所受的合外力与质量决定，教材专门安排了测定匀变速直线运动物体加速度的实验(测量方法之一)。

横向分析物理概念，可以是对概念作横向比较，例如位移和路程、速度与加速度、动量和动能、电场强度与电势、电势与电势能等都有本质的区别与联系，弄清它们的区别与联系，可以加深对概念本质的理解；横向分析也可以是对相似概念采用类比的方法学习，例如学过电场线的概念，理解电场线的性质后，再学习磁感线，可利用表格将电场线与磁感线类比，得出磁感线的概念和性质。这样，可达到对概念的全方位、多角度的认识。

立向的能力提高，一方面要通过正确地运用概念，有针对性的解决有关问题，使物理的抽象上升为理性的具体。如右图中，木块A和木块B一起沿着倾角为θ的斜面加速下滑，试对木块A作受力分析。若能正确分析，则对摩擦力的方向与接触面的关系、加速度方向与合外力的关系就有进一步的理解。另一方面，要注意物理概念发展的阶段性，通过反复加深认识的过程，在越来越广泛的知识和背景上来把握概念。例如对质量概念：初中阶段认为物体所含物质的多少叫质量；学习运动定律后，由a= F/m，质量是物体惯性大小的量度——惯性质量；由万有引力定律，质量是物体产生引力大小的量度——引力质量；相对论质能方程认为质量和能量之间存在着必然的联系，质量是物体所蕴藏的能量的量度——能量质量。

二、几个物理概念立体化学习的剖析

1、力

［纵向］

力的本质——力是物体对物体的作用

力的特性——物质性、相互性、矢量性、独立性

力的三要素——大小、方向、作用点

力的作用效果——使物体发生形变或改变物体运动状态

力的分类——按力的性质或作用效果分

［横向］

(1)力的物质性是认识电场、磁场物质性的基础。

(2)对力的概念的理解包括对各种性质力（重力、弹力、摩擦力、电场力、安培力、洛仑兹力等）的理解，还包括力作用于物体产生不同的效果的理解。同一性质的力可产生不同的效果，同一效果的力可具有不同的性质。

(3)滑动摩擦力与静摩擦力、重力和万有引力等概念的差异。

［立向］

(1) 相互作用这一本质特征可通过静止的物体间、运动的物体间、相互接触的物体间、非相互接触的物体间产生的作用来认识；

(2)力是否存在及方向的判断，除根据力是物体间相互作用、具体力的公式等直接判断外，在许多问题中还需看物体状态是否改变；

(3)学习万有引力、分子力、电磁力等概念后，必须把它们纳入到原有力的概念中；还要和原有的重力、弹力、摩擦力等概念相区分，与圆周运动、带电粒子的运动等具体运动形式相联系，形成一个有机的知识网络。

2、功

［纵向］

功是描述力对空间累积效果的物理量，是过程量、标量；

做功的两个不可缺少的因素：力和力的作用点的位移；

功的公式：W=FScosα，单位为焦耳；

正功和负功的含义：反映物体能量的增减。

［横向］

功与能量转化的关系(功的实质) ——功是能量转化的量度；合力与各分力做功的关系——合力做功等于各分力做功的代数和；功与冲量的比较。

［立向］

(1)功的正负可根据力和位移方向的夹角、力和瞬时速度方向的夹角、物体能量的变化情况来判断；

(2)用W=FScosα只能计算恒力的功。变力的功一般可用动能定理、功能关系、热力学第一定律、能量转化与守恒定律等求出，还可以用图象或Fs求得。

2、功

［纵向］

功是描述力对空间累积效果的物理量，是过程量、标量；

做功的两个不可缺少的因素：力和力的作用点的位移；

功的公式：W=FScosα，单位为焦耳；

正功和负功的含义：反映物体能量的增减。

［横向］

功与能量转化的关系(功的实质) ——功是能量转化的量度；合力与各分力做功的关系——合力做功等于各分力做功的代数和；功与冲量的比较。

［立向］

(1)功的正负可根据力和位移方向的夹角、力和瞬时速度方向的夹角、物体能量的变化情况来判断；

(2)用W=FScosα只能计算恒力的功。变力的功一般可用动能定理、功能关系、热力学第一定律、能量转化与守恒定律等求出，还可以用图象或Fs求得。

3、磁感强度

［纵向］

引入磁感强度概念的原因：通电直导线放入磁场中所受安培力与导线中电流强度、导线方向、导线在磁场中的位置等因素有关。

磁感强度的定义：在磁场中，垂直于磁场方向放置的一小段通电直导线，所受的磁场力与电流强度和导线长度乘积的比值。

数学表达式：B=F/IL，单位为特斯拉。

磁感强度的方向：该点的磁场方向相同，因而场强是矢量。

［横向］

(1)   磁感强度和磁场力的联系与区别；

(2)磁感强度定义与电场强度定义的比较；

(3)两个磁感强度公式B=F/IL与B=f/qv的区别，明确公式的适用范围。

［立向］

了解物理学史上磁场概念的建立过程；清楚有两种磁场：运动电荷产生的磁场和随时间变化的电场产生的磁场；磁感强度是矢量，遵守矢量合成分解的平行四边形定则。

通过以上几个概念的剖析可见，对概念作纵向、横向、立向的立体化分析，可加深理解相关概念的内涵、外延，更全部地认识概念，构筑立体化的知识体系。同学们在物理概念学习中应积极尝试这一学习方式。

3、磁感强度

［纵向］

引入磁感强度概念的原因：通电直导线放入磁场中所受安培力与导线中电流强度、导线方向、导线在磁场中的位置等因素有关。

磁感强度的定义：在磁场中，垂直于磁场方向放置的一小段通电直导线，所受的磁场力与电流强度和导线长度乘积的比值。

数学表达式：B=F/IL，单位为特斯拉。

磁感强度的方向：该点的磁场方向相同，因而场强是矢量。

［横向］

(1)   磁感强度和磁场力的联系与区别；

(2)磁感强度定义与电场强度定义的比较；

(3)两个磁感强度公式B=F/IL与B=f/qv的区别，明确公式的适用范围。

［立向］

了解物理学史上磁场概念的建立过程；清楚有两种磁场：运动电荷产生的磁场和随时间变化的电场产生的磁场；磁感强度是矢量，遵守矢量合成分解的平行四边形定则。

通过以上几个概念的剖析可见，对概念作纵向、横向、立向的立体化分析，可加深理解相关概念的内涵、外延，更全部地认识概念，构筑立体化的知识体系。同学们在物理概念学习中应积极尝试这一学习方式。