賈繼明

一、問題的提出

在高中物理教學(xué)中，經(jīng)常有學(xué)生向我反映：“上課聽得懂，但下來不會做題；很多來源于實(shí)際的問題看不懂，不知道說些什么，不知道要運(yùn)用什么規(guī)律，但老師講了以后又覺得并不是很難?！眴栴}出在什么地方呢？我們先來看一下解決物理問題的一般方法，可歸納為以下幾個環(huán)節(jié)。

其中最關(guān)鍵的、也是較困難的環(huán)節(jié)是由問題情景構(gòu)建出物理模型。不知道題目說些什么，無從下手，實(shí)際上就是這個環(huán)節(jié)出了問題。

科學(xué)的基本活動就是探索和制定模型。伽利略在他的理想實(shí)驗(yàn)中構(gòu)建了光滑表面這一理想模型，為慣性定律的發(fā)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。哥白尼的日心說；法拉第的磁感應(yīng)線……各種各樣得到實(shí)踐驗(yàn)證的模型的建立使得人類的認(rèn)知不斷在深度和廣度上發(fā)展。

理想的物理模型，既是物理科學(xué)體系中光輝的典范，也是解決現(xiàn)實(shí)物理問題不可或缺的依據(jù)。物理模型是對基礎(chǔ)知識的高度概括，具有典型性、方法性和美學(xué)性等特征，它集基礎(chǔ)知識與基礎(chǔ)規(guī)律于一體，不僅僅是知識的結(jié)晶，還是思維的結(jié)晶，最能考查出一個學(xué)生對物理知識的理解深度和廣度，以及思維品質(zhì)和創(chuàng)新能力。物理教師在完成教學(xué)任務(wù)的過程中，一定要重視對學(xué)生建模意識的培養(yǎng)，只有這樣，才能使學(xué)生在解決物理問題時能清晰地構(gòu)建出情景條件的物理模型，迅速找到解決問題的方法，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生靈活思變、創(chuàng)造性思維的能力。

二、物理模型知識綜述

所謂物理模型，就是對所研究的對象和過程摒棄無關(guān)因素，忽略次要因素后，所建立起來的能反映物理事物本質(zhì)特征的抽象模型。物理模型實(shí)際上就是由理想的對象參與的理想過程。這種物理模型一般由原始的物理模型構(gòu)成。原始的物理模型可分為如下兩類。

把實(shí)際的研究對象和過程通過抽象、理想化、簡化、類比等方法轉(zhuǎn)化成理想的物理模型，然后加以研究，這是物理學(xué)的基本方法之一，叫作物理建模。在教學(xué)活動中培養(yǎng)學(xué)生的建模意識實(shí)質(zhì)上是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維能力，因?yàn)榻；顒颖旧砭褪且豁?xiàng)創(chuàng)造性的思維活動，它可以培養(yǎng)學(xué)生的想象能力、直覺思維能力、猜測、轉(zhuǎn)換、構(gòu)造等能力，這些能力正是創(chuàng)造性思維所具有的最基本的特征。

三、物理模型與建模能力的培養(yǎng)

首先，要求教師必須認(rèn)真研究教材，吃透教材，把握住各種物理模型建立的過程、條件和方法。以物理模型作為教學(xué)切入點(diǎn)，將最基礎(chǔ)、最典型的物理知識、物理問題介紹給學(xué)生，并通過建立物理模型，將研究方法也展示給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生思考、感悟以至升華。

其次，面對一些較復(fù)雜和生疏的物理問題，要指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用“類比、等效、簡化、組合”等方法將熟悉的物理模型遷移至新問題中，這對解決新問題可收到事半功倍的效果。

例：如圖3所示，長為L、質(zhì)量為M的小船停在靜水中，一個質(zhì)量為m的人立在船頭，若不計(jì)水的粘滯阻力，當(dāng)人從船頭走到船尾的過程中，船和人對地面的位移各是多少？

析和解：這是典型的物理模型——“人船模型”，它的特征是船和人組成的系統(tǒng)水平方向不受外力作用，水平方向動量守恒，那么平均動量也守恒。設(shè)人和船對地的位移分別為 和 ，整個過程所用時間為t，選人前進(jìn)的方向?yàn)檎较?，根?jù)動量守恒定律有

人和船對地的位移跟它們的質(zhì)量成反比。這個結(jié)論不僅對“人船模型”適用，只要是一個原來處于靜止?fàn)顟B(tài)的系統(tǒng)，在系統(tǒng)發(fā)生相對運(yùn)動的過程中，某一方向的動量守恒，這個結(jié)論都適用。

再則，學(xué)生通過前兩個方面的不斷訓(xùn)練，熟能生巧后，教師應(yīng)不失時機(jī)的指導(dǎo)學(xué)生小試牛刀，去構(gòu)建一些全新的物理模型，逐步開拓其思路，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

例：（2008年全國理綜1-19） 已知地球半徑約為6.4×106m，空氣的摩爾質(zhì)量約為29×10-3 kg/mol，一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓約為1.0×105Pa。利用以上數(shù)據(jù)可估算出地球表面大氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

A.4×1016m3 B.4×1018m3 C.4×1020m3 D.4×1022m3

分析：這道題與學(xué)生熟悉的物理問題有很大的不同，解題關(guān)鍵是構(gòu)建出合適的物理模型，然后用所掌握的物理規(guī)律求解。這是一道估算題，并不要求很精確，我們可以建立一個球體模型，認(rèn)為大氣對地球表面的壓力等于大氣層的總重。這個模型一旦建立起來，問題也就迎刃而解。

要提高學(xué)生的建模意識，應(yīng)讓學(xué)生明白，不僅要有扎實(shí)的物理基礎(chǔ)知識，而且還要擁有廣泛的物理生活知識，平時多關(guān)心、了解最新的科技動態(tài)，并通過聯(lián)想、理論聯(lián)系實(shí)際使自己所學(xué)的知識更扎實(shí)、更貼近實(shí)際，避免出現(xiàn)一問三不知的科盲現(xiàn)象和“指麥苗為韭菜”的書呆子現(xiàn)象，這也正是現(xiàn)代教育所期望的。