胡啟振

【摘要】物理模型是人們對客觀事物以及其運動和變化的高度抽象，是一種非常重要的科學研究方法，是人類智慧的偉大結晶。在高中物理中，有諸多物理模型，而物理模型的構建是教學的關鍵點，合理的構建過程可以使學生在認知上、能力上、情感上獲得巨大收獲.本文將從物理模型的概念、構建以及在教學中的作用等角度淺談高中物理中的物理模型。

【關鍵詞】物理模型 ?分類 ?構建 ?教學意義

【中圖分類號】G633.7 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）05-0178-01

1.概述

1.1物理模型的概念

物理模型是人們在探索自然界的物質(zhì)及其運動規(guī)律的過程中，逐漸形成的一種巧妙的思維方式和科學的研究方法，即采取忽略次要的非本質(zhì)因素，抓住主要的本質(zhì)因素，通過抽象思維或形象思維，運用理想化、簡單化和類比等方法，而建立起來的描述或物理對象、或物理狀態(tài)或物理過程的理想化模型。

1.2高中物理模型的分類

在高中物理的學習活動中，對于任一個物理問題，都要涉及到三個方面的內(nèi)容。第一，學習和研究的對象是什么？第二，學習和研究的對象處于什么狀態(tài)？第三，狀態(tài)變化的物理過程是怎樣的？基于此三點，物理模型可以分為以下三種類型：實體模型、狀態(tài)模型和過程模型。

1.2.1 對象模型：建立在客觀實體的基礎上，是根據(jù)所討論的物理問題的性質(zhì)和需要把客觀實體理想化。高中物理教學中常見的對象模型：質(zhì)點、輕繩、輕桿、輕彈簧、不可伸長的細線、恒力、光滑表面、理想氣體、理想流體、點電荷、檢驗電荷、勻強電場、平行板電容器、勻強磁場、電流、電流元、純電阻、理想二級管、理想變壓器、理想電流表、理想電壓表、點光源、薄透鏡、三棱鏡、光子、簡諧波、電磁波等等。

1.2.2 過程模型：自然界中各種物理現(xiàn)象的運動和變化過程極其復雜，為了突出事物運動和變化過程的主要因素，就舍棄了次要因素，把物理過程理想化，從而建立過程模型。如力學中的勻速直線運動、勻變速直線運動、勻速圓周運動、簡諧運動等;熱學中的等溫過程、等壓過程、等容過程、絕熱過程。

1.2.3 狀態(tài)模型：研究流體力學時，流體的穩(wěn)恒流動狀態(tài);研究理想氣體時，氣體的平衡態(tài);研究原子物理時，原子所處的基態(tài)和激發(fā)態(tài)等都屬于狀態(tài)模型。

此外，在習題教學中，應用以上模型抽象出來比較固定的問題模型，比如：行星運動模型、剎車模型、汽車啟動模型、完全彈性碰撞、完全非彈性碰撞、磁場中金屬桿平動切割模型等等。

2.高中教學中物理模型的構建

在高中物理教學中，合理地構建適當?shù)奈锢砟Ｐ停粌H能夠讓學生獲得科學知識，還能讓學生形成科學思維方法，更能讓學生體會到物理思維的魅力，激發(fā)學生學習的科學知識的興趣與熱情。故在高中物理教學中構建物理模型時，應遵循以下幾個原則。 2.1 遵循形象思維和抽象思維相統(tǒng)一的原則。建立物理模型在于要把握住研究對象的本質(zhì)特征，這就需要我們首先用抽象的思維，忽略對所研究問題無關的或影響很小的因素，保留對問題有決定性影響到主要因素，然后再利用形象的思維，得到在忽略次要因素以后的物理特征。比如質(zhì)點模型的建立，抽象掉對物體運動影響很小的大小和形狀之后，再利用形象思維，物體就變成了一個有質(zhì)量的點，從而建立質(zhì)點模型。

2.2遵循可靠事實和合理外推相統(tǒng)一的原則。物理模型是理想化的，事實并不存在，是人們思維的產(chǎn)物，但是不能脫離事實依據(jù)，憑空臆想出來，必須建立在大量的、可靠的實驗事實的基礎之上，在利用邏輯思維，合理推理，最終建立。比如“自由落體”這一運動模型的建立，伽利略首先從數(shù)學推理和實驗事實，得到小球在斜面上的運動時做勻加速直線運動，進而將斜面的傾角合理的推廣到90°，從而得出自由落體是勻變速直線運動的結論，最終建立自由落體這一物理過程模型。

3.物理模型的構建在高中教學中的重要意義

3.1 有助于學生理解物理概念、物理規(guī)律建構過程，并掌握其建構方法。通過對物理現(xiàn)象的分析、綜合、歸納、演繹，抓住主要的本質(zhì)因素，剔除次要的、非本質(zhì)因素，構建物理模型，并用物理量去量化，由物理概念之間的聯(lián)系，進而上升到物理規(guī)律。在這個建構過程中， 學生全程參與了知識的建構，不僅獲得知識的結論，進一步深化了對物理問題認識，更獲得了研究問題的科學建構方法。

3.2 有助于學生在解決物理問題中培養(yǎng)其探究意識，發(fā)展其探究能力。學生面對物理問題時，首先要從文字和圖形中獲取所需要的信息，使之圖景化。再以高中物理教材中所提供的模型出發(fā)，以探究的方式，通過分析、綜合、歸納、演繹、等效、類比、抽象、概括、遷移等思維方式去綜合加工，構建理想化的模型。然后分析物理模型，找到物理量關系，得出物理規(guī)律。物理模型建構是引導學生不斷探索的思維過程，不僅可提供學生的思維能力，還能很好地培養(yǎng)學生的探究意識，發(fā)展學生的探究能力。

3.3 有助于學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力。物理模型的建立過程就是一個創(chuàng)造的過程，一個依據(jù)對問題的觀察、思考后，用思維打造的理想化模型。它必須源于現(xiàn)實，又高于現(xiàn)實，就像是藝術創(chuàng)作，極富挑戰(zhàn)性和趣味性。故物理模型的建立過程在使學生獲得知識與方法的同時，又能激發(fā)學生的學習熱情和創(chuàng)新能力。

參考文獻：

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[2]鄭青岳.理想化方法[M].浙江教育出版社，1996.

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