劉雪峰

【摘要】物理模型在實際的教學過程中是充當物理知識的載體而存在的。物理模型的構(gòu)建不僅能夠幫助學生快速、扎實的掌握基本的物理知識，還有助于幫助學生向外延伸，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。本文對常見的物理模型、物理模型在教學中的運用及實踐創(chuàng)新等做出了探討。

【關(guān)鍵詞】物理模型 運用 創(chuàng)新實踐

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）04-0166-01

一、“物理模型”的概念

自然現(xiàn)象中事物之間復雜的相互聯(lián)系，一方面反映了必然聯(lián)系的規(guī)律性，同時又存在著許多偶然性，使我們的研究產(chǎn)生了復雜性。例如，在研究物體的機械運動時，實際上的運動往往非常復雜，不可能有單純的直線運動、勻速運動、圓周運動。為了使研究變?yōu)榭赡芎秃喕?，我們常采取先忽略某些次要因素，著重突出事物的本質(zhì)，建立一種科學的行之有效的思維方法，人們就創(chuàng)建了“物理模型”。如引入勻速直線運動、勻變速直線運動、勻速圓周運動和簡諧運動等理想化的運動。

“物理模型”的建立是一個創(chuàng)造性過程，對物理模型的認識和理解也是一個創(chuàng)造性的過程?？梢?，引導學生真正認識和理解甚至建立“物理模型”，顯然是培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力的不可多得的途徑。

那么，怎樣把握好“物理模型”去培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力呢？

二、中學物理中常見的物理模型

物理模型是物理思想的產(chǎn)物，是科學地進行物理思維并從事物理研究的一種方法。就中學物理中常見的物理模型，可歸納如下：

1.研究對象的模型化。物理中的某些客觀實體，如質(zhì)點，舍去物體的形狀、大小、轉(zhuǎn)動等性能，用一有質(zhì)量的點來描繪，這是對實際物體的簡化。類似質(zhì)點的客觀實體還有剛體、點電荷、薄透鏡、彈簧振子、單擺、理想氣體、理想電流表、理想電壓表等等。

2.物理條件的模型化。當研究帶電粒子在電場中運動時，因粒子所受的重力遠小于電場力，可以舍去重力的作用，使問題得到簡化。力學中的光滑面、熱學中的絕熱容器、電學中的勻強電場、勻強磁場等等，都是把物體所處的條件理想化了。

3.物理狀態(tài)和物理過程的模型化。例如，力學中的自由落體運動、勻速直線運動、簡諧運動、彈性碰撞；電學中的穩(wěn)恒電流、等幅振蕩；熱學中的等溫變化、等容變化、等壓變化等等都是物理過程和物理狀態(tài)的模型化。

4.物理實驗理想化。在實驗的基礎(chǔ)上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，根據(jù)邏輯推理法則，對過程進一步分析、推理，找出其規(guī)律。例如，伽利略的理想實驗為牛頓第一定律的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。

三、物理模型在教學中的運用

1.建立模型概念，理解概念實質(zhì)。

建立和正確使用物理模型可以提高學生理解和接受新知識的能力。例如，我們在運動學中建立了“質(zhì)點”模型，學生對這一模型有了充分的認識和足夠的理解，為以后學習質(zhì)點的運動、萬有引力定律、物體的平動和轉(zhuǎn)動，以及電學中的“點電荷”模型、光學中的“點光源”模型等奠定了良好的基礎(chǔ)。使學生學習這些新知識時容易理解和接受。

2.認清條件模型，突出主要矛盾。

條件模型就是將已知的物理條件模型化，舍去條件中的次要因素，抓住條件中的主要因素，為問題的討論和求解起到搭橋鋪路、化難為易的作用。例如，我們在研究兩個物體碰撞時，因作用時間很短，忽略了摩擦等阻力，認為系統(tǒng)的總動量保持不變。

3.構(gòu)造過程模型，建立物理圖景。

過程模型就是將物理過程模型化，將一些復雜的物理過程經(jīng)過分解、簡化、抽象為簡單的、易于理解的物理過程。例如，為了研究平拋物體的運動規(guī)律，我們先將問題簡化為下列兩個過程：第一，質(zhì)點在水平方向不受外力，做勻速直線運動；第二，質(zhì)點在豎直方向僅受重力作用，做自由落體運動。

4.轉(zhuǎn)換物理模型，深入理解模型。

通過對理想化模型的研究，可以完全避開各種因素的干擾，在思維中直接與研究對象的本質(zhì)接觸，能既快又準確地了解事物的性質(zhì)和規(guī)律。例如，建立起“單擺”這一理想化模型后，理解了單擺的周期公式，可以解決類似于單擺的一系列問題：在豎直的光滑圓弧軌道內(nèi)作小幅度滾動的小球的周期問題；在豎直的加速系統(tǒng)內(nèi)擺動的小球的周期問題；在光滑斜面上擺動的小球的周期問題等。

四、物理模型的主要功能及創(chuàng)新實踐

（1）可以使問題大為簡化，從中較為方便地得出物體運動的基本規(guī)律。

（2）可以對模型討論的結(jié)果稍加修正，即可用于實際事物的分析和研究。

（3）有助于對客觀物理世界的真實認識，達到認識世界，改造世界，為人類服務的目的。

以上是教師駕馭“物理模型”教學首先要明確的幾個問題。那么，在物理教學中又如何利用“物理模型”教學去培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力呢？

1.利用“物理模型”教學培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力是兩個不同的概念，有時意識比能力更重要。以上我們已經(jīng)談到，物理模型的建立很具創(chuàng)新性，教師應該把建立物理模型的這種創(chuàng)新的思路啟發(fā)地訴之于學生，這樣對學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)才是有益的。

2.利用“物理模型”培養(yǎng)正確的思維方法，從而培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

正確的思維方法是提高思維能力的基礎(chǔ)，良好的思維能力是創(chuàng)新能力的保證，只有正確的思維才談得上有良好的創(chuàng)新。但是由于年齡的關(guān)系，中學生一般只注意知識的學習，并不關(guān)心自己的思維方法是否正確，更不能自覺地糾正一些不正確的思維方法，這就影響了思維發(fā)展。因此，指導學生運用正確的思維方法是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力首要任務?！拔锢砟Ｐ汀钡慕?，是一種嚴密的正確的思維方法，其思維過程非常明顯，分析好每一個“物理模型”的建立思維很重要，以“質(zhì)點”這個物理模型為例，為什么要將物體簡化為質(zhì)點？在什么時候什么物體可以簡化為質(zhì)點？質(zhì)點的概念很簡單，如果只教會學生質(zhì)點的概念，而沒有使學生明確這種建立物理模型的思維過程以及運用物理模型建立概念的基本方法和思路，這將是教學上的重大失誤！

分析好每一個“物理模型”的建立思維固然重要，但更重要的是引導學生去領(lǐng)悟這種思維過程，去品味這種思維過程，教學中，通過對物理模型的設(shè)計思想及分析思路的教學，能培養(yǎng)學生對較復雜的物理問題進行具體分析，區(qū)分主要因素和次要因素，抓住問題的本質(zhì)特征。

3.中學物理教材中有許多物理知識比較抽象，學生往往不易理解和接受，并會因此而失去學習的信心。但如果借助“物理模型”教學，通過采用模型方法，突出物理問題的主干，學生建立起清晰的物理圖像，使物理問題化難為易，化繁為筒，這樣不單起到降低教學難度增強學生學習的自信心的作用，同時還潛意識地培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。

最后需要強調(diào)的一點是，在“物理模型”的建立和分析的教學過程中，要摸清學生各種錯誤的思維方法，及時予以糾正。例如，學生受了絕對化的片面思維方法的影響，不理解物理學中采用的理想化的思維方法，以為理想化不精確，脫離實際，有時對教師導出的某公式所采用的近似方法表示不可理解，在實驗中追求百分之百的精確度。這里我們就要及時指出物理模型的特點和功能，使學生明確物理模型的科學性，明確物理模型的條件性。及時糾正這類學生的思維方法，這也是培養(yǎng)和鍛煉創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的好途徑。

總之，采用理想化的客體（即物理模型）來代替實在的客體，可使我們對物理本質(zhì)的理解更加細致深入，對物理問題的分析更加清晰明了。所以，物理模型在教學領(lǐng)域有著重要的價值，物理模型是培養(yǎng)學生創(chuàng)造性的很好素材。