2021年谈谈物理概念和物理量的区别

谈谈物理概念和物理量的区别

导语：我们可以将物理概念比喻成一个外表抽象，内涵复杂的“系统”。物理量只是对相应同名物理概念的量的表述，物理概念除了量的性质以外，还有其他很多质的性质.。

在已发表的文献中，关于物理概念教学的文章很多，但在这些已发表的文献中，许多 ___并没有区分好物理概念和物理量，混淆了两者的界限，其中尤以同名的物理概念和物理量为重，常见表述为“定量的物理概念，即物理量”或者“物理量就是定量的物理概念”.

其实，物理概念和物理量是有本质区别的：物理概念是物理教学量的前提，也是物理量的基础，物理量从属于与之相应的同名物理概念，没有物理概念，就谈不上物理量;物理量通常都有与其对应的同名物理概念，但物理概念不一定有与其对应的同名物理量，即使同名，两者也有很多不同，物理概念比物理量具有更加丰富的含义.下面从两个方面进行说明.

1.1 定义不同

物理概念是一类物理现象的共同特征和本质属性在人脑中概括和抽象的反映，是对物理现象和物理过程的抽象化和概括化的思维形

式.物理概念所反映的不再是个别的物理现象，也不再是具体的物理过程或物理状态，而是物理世界中具有本质属性的物理客体、物理

过程和物理状态的抽象与概括，故称为“概—念”.

量是对事物在数值上的具体表征与量度.物理量就是物理学中量度物质属性或描述物体运动状态及其变化过程的量.对于有单位的物理量，必须要同时用数字和单位来描述，否则不能产生任何物理意义.

由于其定义不同，其含义自然不同，物理概念和物理量是从不同

角度对物理现象、物理事实或物理过程的描述.

1.2 引入目的不同

一般地说，只要抽象出物理现象的本质属性及其共同特征之后，

并对其加以概括，也就形成了物理概念，它是对特征的'独特组合而形成的知识单元.根据物理现象本质属性和共同特征的不同，物理概念可以分为两种：一种是只有质的规定性的概念，如机械运动、简

谐运动、干涉、偏振等;另一种是既有质的规定性、又有量的规定性的概念，如速度、加速度、电场强度、电阻、电动势等.

对于第二种概念，除了表述其质的属性外，还要清楚表示其量的

属性，如何表示呢?这就促使人们对其抽象与概括的对象给以量度和

具体数值上的表示，由此，物理量才得以引入，并且它与相应的物理概念同名.由此可知，物理量的引入，要以已确立的同名物理概念作为它引入的基础，其目的只是定量化同名物理概念在量方面的属性，所以说，物理量从属于物理概念.物理量通常有与其对应的同名物理概念，但物理概念不一定有与其对应的同名物理量，物理概念的范围比物理量更广.

当然，由于量的本身包含有数和度的双重含义，作为每一物理量的引入，也就对相应物理概念的抽象与概括的对象，给予了具体数值上的定量表征与量度，当然也就使相应物理概念更加具有科学性，物理量是对物理概念必要的补充和定量化.

1.3 功能不同

物理概念是物理规律和理论的基础，因为物理规律揭示了物理概念之间的相互 ___和制约关系.例如，如果学生对力、质量、加速度这几个概念不清楚，那就无法掌握和理解牛顿第二定律，更谈不上能正确应用.可以说，如果没有一系列概念作为基础，就无法形成物理学体系.再如，如果没有电路、电流、电压、电阻、磁感应强度、电磁感应等一系列概念，就无法形成电磁学体系;如果没有光源、光线、实像、虚像等一系列概念，也就无法形成光学体系.

所以，物理概念是组成物理的基本元素，物理概念的学习在整个物理学习中处于核心的地位.

物理量给了相应物理概念在量值方面的含义，在一定条件下，物理量之间可进行数学运算，这为定义新的物理量提供了可能.由于每个物理量都有相应的符号，也使得物理表述更加简洁、美观，而且物理规律的定量表述，也使得物理学成为了一门定量的学科，使物理学的结论可以随时加以严格检验，这有利于人类认识自然，把握规律.物理概念和规律的定性表述与精确的数学定量表述相结合，构成物理学科的突出特点之一.

1.4 分类不同

物理量有基本物理量和导出物理量之分，但是物理概念却只有广义上的基础概念，没有基本概念一说.

___10月第11届国际计量大会确定了国际通用的国际单位制，简称SI制.在国际单位制中，总共选定了七个物理量做为基本物理量(其单位相应作为基本单位)，其余物理量是导出物理量，相应单位为导出单位.导出物理量是借助其它两个或两个以上物理量来定义的，它需要用一定的物理公式(数学表达式)来表达.

然而，虽然物理概念只有广义上的基础概念，没有基本概念的说法，但却有层次之分(说明：概念的其他分类方法，此文不做说明).概念之间可能是上位概念和下位概念的关系，也可能是并列关系，还可能是包含关系.明确概念之间的层次关系，我们才能更好的理解概念，这一点可以画概念图.比如，如果把能量当成是上位概念，那么它包括的势能，动能，内能等等就是其下位的概念，而势能中又包括重力势能，电势能，分子势能等更为具体的概念.理解物理概念的层次后，才能正确区分类似能量守恒和机械能守恒这些容易混淆的规律，学生在运用这些规律时候，才能不出问题或少出问题.

物理量与物理概念有时还具有着完全相同的命名，彼此相应，物理量与相应物理概念在表征与反映对象上具有同一性，在外观表现形式上具有对应性，但是，它们在物理意义以及含义上存在着本质的区别，这决定了它们在定义的方式方法上和在发挥的作用上存在着明显的各异性，这也是教师最容易混淆的地方.

例如，力是同名的物理概念和物理量.力作为物理量，定义为使1 kg的物体获得1 m/s2的加速度所需要的力为1 N;现代物理学还把力定义为物体动量的变化率;力是矢量;通常表述为拉力F=8 N，方向向东;力不是基本物理量等等.力作为物理概念，力的定义为物体对物体的作用;除了包含上述物理量的性质外，还有其他特征：力有物质性，也有相互性;它有大小、方向、和作用点三个要素;还有重

力、弹力、摩擦力、电场力等具体的力;有瞬时效果，有时间积累效果，有空间积累效果等等，概念有更加丰富的内涵和外延.

又如，功是高中的一个重要概念，也有相应的同名物理量.作为物理量，其定义式为W=Fscosθ，我们可以理解功有零功正功和负功之分;功与参照系有关;此式适用恒力，若是变力要做相应处理;功是标量;其单位是焦耳，各力功相加就是合力功，等等.但如果将功作为物理概念，仅理解上述各方面还不够!对于功的概念，只有在学生学习了功能关系或动能定理之后，才能明白 ___要用力与位移的乘积来定义功;也只有当学生学习了机械能守恒定律、热力学第一定律，能量守恒定律之后，才能真正领会功这个概念的本质：功是能量转化的一种量度，一切做功过程都是能量转化的过程.

再如，电阻既是一个概念，也是一个物理量.作为物理量，电阻的定义是R=UI，它提供了测量电阻的重要方法.作为概念，除了其大小，还要考虑电阻在电路中有哪些作用?电阻由什么决定?电阻的本质是怎么产生的?……其他很多同名概念都有类似特点.

由此可见，同名的物理概念，比相应的物理量更复杂，涉及面更广，除了包含相应物理量的信息外，还包含其他丰富的信息.