付 佳

(廣東省中山市桂山中學(xué) 528400)

物理模型是高中教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，其能夠幫助學(xué)生發(fā)展他們的邏輯思維.同時，物理模型能夠通過直觀簡單的模型讓物質(zhì)運動變化的客觀規(guī)律變得更加清晰有條理，能夠幫助學(xué)生掌握問題的主要因素，理解課本中的基本物理規(guī)律.因此，教師可以從模型著手，通過各種物理實驗和模式創(chuàng)新，讓學(xué)生在遇到問題時運用建模思維思考問題，培養(yǎng)他們靈活思變的能力，從而有效解決物理難題.

一、物理模型的概念及意義

物理模型主要是通過理想化模型將復(fù)雜的物理規(guī)律簡單化，其內(nèi)容包括物理研究對象理想化、物理過程理想化、物理條件理想化.其不僅能夠幫助學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家追求真理的進(jìn)取精神和科學(xué)態(tài)度，還能激發(fā)學(xué)生對建模的興趣，構(gòu)建他們的物理建模創(chuàng)新思維.

二、高中物理教學(xué)過程中遇到的物理模型

1.過程理想化模型

過程模型主要是針對勻速直線運動、勻速變速運動、和諧運動等物理規(guī)律建立的模型，其主要包括拋體運動模型和圓周運動模型.拋體運動模型主要是為了解決平拋、類平拋、豎直上下拋這類問題，其需要運用牛頓運動定律以及運動的分解合成等知識點.例如，在研究帶電粒子運動時，由于粒子所受的重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場力，所以為了有效解決問題，在解決問題時重力作用可以省去，這樣就能實現(xiàn)過程理想化，提高解題的效率.而圓周運動模型則主要為豎直平面內(nèi)的圓周運動和天體運動等，其需要運用幾何關(guān)系、臨界知識點來解決相關(guān)問題.

2.對象理想化模型

對象模型可以分為輕桿、輕繩、輕質(zhì)彈簧模型、理想變壓器模型以及質(zhì)點模型.第一類模型主要是進(jìn)行三者的異同點比較.第二類模型的理想化狀態(tài)就是變壓器沒有能量損失.第三類模型則是將研究問題時忽略物體的大小和形狀對物體運動的影響，而且不僅小的物體能夠看成質(zhì)點，大的物體也能夠被看成質(zhì)點.例如牛頓就是將開普勒行星運動的太陽系模型和數(shù)學(xué)方法相結(jié)合，將宇宙萬物看成質(zhì)點，從而探究出萬有引力定律.

3.電磁學(xué)中的物理模型

電磁學(xué)中的物理模型包括混聯(lián)電路模型、復(fù)合場模型、電磁感應(yīng)模型以及變壓器模型.這些模型都是為了解決電壓、電流、電磁感應(yīng)等類似問題建立的，其能夠有效解決電磁學(xué)和力學(xué)的綜合性問題.

4.力學(xué)中物理模型

力學(xué)中的模型有傳送帶模型和斜面模型.學(xué)生可以通過這些模型的學(xué)習(xí)加深對牛頓運動定律、力的平衡以及力的摩擦等內(nèi)容的理解，解決相關(guān)問題.

三、怎樣建立學(xué)生的建模思維

建模教學(xué)是物理教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)，隨著新課程標(biāo)準(zhǔn)的提出，教師應(yīng)當(dāng)不斷鼓勵學(xué)生進(jìn)行獨立自主的科學(xué)探究，鍛煉學(xué)生的“建模”能力，從而提高他們獨立思考、解決問題的能力.因此高中物理教師應(yīng)當(dāng)從以下幾個方面實施建模教學(xué).

1.利用建立模型將問題化繁為簡，降低學(xué)生理解難度

在高中物理教學(xué)過程中，教師可以讓學(xué)生從題目的條件和涉及的物理規(guī)律出發(fā)，將需要解決的問題建立成理想化的物理模型.例如在解決與力學(xué)運動規(guī)律相關(guān)的問題時，教師可以讓學(xué)生結(jié)合生活實際建立抽象的質(zhì)點模型，這樣問題不僅能夠得到有效解決，將模型、問題與生活實際結(jié)合還能幫助學(xué)生加深對有關(guān)概念和物理規(guī)律的記憶，學(xué)生的思維也能得到很好地擴(kuò)散，這有助于培養(yǎng)他們的思維靈活性和分析問題的能力.

2.利用物理模型概括總結(jié)類型問題，進(jìn)行比較學(xué)習(xí)

在高中物理的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生會遇到很多相類似的問題，有效將這些問題進(jìn)行比較學(xué)習(xí)能夠提高學(xué)生解題的效率，提高他們舉一反三思考問題的能力.例如，在學(xué)習(xí)“類平拋運動”時，教師可以讓學(xué)生對平拋運動電子的初始狀態(tài)和受力特點與帶電粒子垂直進(jìn)入電場后的情況進(jìn)行比較分析，讓學(xué)生通過他們之間的相同點和不同點掌握此類問題的解決規(guī)律.而且理想化模型的建立就是為了抓住問題的本質(zhì)，進(jìn)而解決問題.所以教師要教會學(xué)生在分析物理問題建模時，抓住問題的主要矛盾，舍去次要矛盾，這樣問題才能得到根本的解決，學(xué)生的物理綜合素質(zhì)才能得到提高.

3.加強(qiáng)物理信息題的訓(xùn)練，讓學(xué)生運用建模思維解決問題

信息題的訓(xùn)練能夠幫助學(xué)生建立建模思維.信息題的解決首先要獲取有效信息，在這個過程中學(xué)生要找到主要信息和有用的信息，然后將這些信息與學(xué)習(xí)的物理規(guī)律進(jìn)行合理結(jié)合.接著學(xué)生要整理這些信息，將信息中的背景以及生活內(nèi)容剔除，并將其轉(zhuǎn)化為物理過程，這也是解決問題的關(guān)鍵一步.在整理信息之后，學(xué)生就可以對問題進(jìn)行建模，此時學(xué)生要利用已有的信息和物理條件并結(jié)合自身學(xué)習(xí)情況建立符合自己的物理模型，完成后學(xué)生就可以列出相關(guān)方程解出答案.

總而言之，物理模型的建立不是一個簡單的過程，其包含很多嚴(yán)密的思維方法的運用以及與各種物理規(guī)律的有效結(jié)合.建模能夠幫助學(xué)生加深對物理基礎(chǔ)知識以及物理規(guī)律的理解和記憶，能夠在一定程度上發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，提高學(xué)生的解題能力.所以在分析問題時，教師要循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確的思考，讓學(xué)生根據(jù)問題提供的條件建立合理的物理模型，讓學(xué)生能夠有效解決復(fù)雜的物理問題.

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