浙江 厲 杰

建立物理模型的情景式教學(xué)是以生動形象的教學(xué)情景激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒與學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)方法。在課堂教學(xué)中，教學(xué)情景是直觀與抽象、感性與理性、教材與生活的橋梁，利用教學(xué)情景能化解形象與抽象、新知與舊知、感性與理想之間的矛盾，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、分析與解決問題的能力，實現(xiàn)教與學(xué)的和諧統(tǒng)一。因而，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的心理和年齡特點創(chuàng)設(shè)不同的教學(xué)情境模型，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，誘發(fā)學(xué)生的情感共鳴，提高課堂教學(xué)的有效性。自新課程改革以來，建立物理模型的情景式教學(xué)被廣泛應(yīng)用于高中物理教學(xué)之中，為物理課堂教學(xué)增添了許多新亮點，并收到了良好的教學(xué)效果。

物理概念和規(guī)律具有抽象性和客觀性，而物理習(xí)題由于是描述一些理想物體的基本運動或基本狀態(tài)，所以具有理想性、具體性和形象性。為了溝通概念規(guī)律與習(xí)題的聯(lián)系，解題中就應(yīng)創(chuàng)設(shè)具有這種聯(lián)系的“圖景”，通過物理圖景，可以使物理過程變得更為形象和清晰，這對于啟發(fā)學(xué)生思維、正確理解物理概念及分析物理問題可以起到良好的輔助作用，同時也可以增加學(xué)生的研究興趣，提升物理水平，從而做到將復(fù)雜問題簡單化、抽象問題形象化。

一、物理解題時建立情景模型的必要性

1.物理模型是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的重要手段。而情景模型具有真實、直觀、便于分解解題步驟的特點，非常容易勾起學(xué)生的探索欲望。同時，情景模型又是物理現(xiàn)象、物理過程經(jīng)過抽象思維處理后在人腦中的產(chǎn)物。通過一個簡單的圖示，幾根線段展現(xiàn)出一個或多個物理過程，以直觀和富有規(guī)律的情景圖像呈現(xiàn)在學(xué)生面前，它結(jié)合了抽象思維，既富有啟發(fā)性，又富有哲理性，更容易激發(fā)學(xué)生的研究興趣，也更容易解決物理問題。

2.有助于培養(yǎng)學(xué)生探究與應(yīng)用知識的能力。物理模型教學(xué)是將新課程理念應(yīng)用于物理教學(xué)的突破口，它改變了傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)，從具體情景出發(fā)引導(dǎo)學(xué)生觀察物理現(xiàn)象、操作物理實驗、認知物理規(guī)律，有助于培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力、社會實踐能力。因而，可以通過物理實驗、生活場景、多媒體技術(shù)等創(chuàng)設(shè)物理情景，在物理情景中引導(dǎo)學(xué)生探究物理現(xiàn)象的成因、思考現(xiàn)象背后的物理規(guī)律，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生思考和分析問題的能力。從認知心理學(xué)來分析，大量的習(xí)題鞏固，簡單的機械作業(yè)，往往會使學(xué)生“疲于奔命”，逐步散失思考能力，對思維培養(yǎng)是極為不利的，長此以往，也會造成學(xué)生審題錯誤、漏看信息等大量低級錯誤。如果使用模型教學(xué)去創(chuàng)設(shè)物理情景，讓學(xué)生從不同的角度探索解決問題的途徑，就會再次點燃學(xué)生思維的火花，使學(xué)生再接再厲地完成訓(xùn)練，建立模型，體驗成功的喜悅，從而培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性和發(fā)散性。

二、如何有效發(fā)揮模型創(chuàng)設(shè)在物理教學(xué)中的“洪荒之力”

建立正確的模型是情景教學(xué)的基礎(chǔ)，沒有正確的模型只會誤導(dǎo)學(xué)生，浪費大量的時間精力去求解一個錯誤的答案。

圖形是物理解題中最常用、也是最簡單的模型建立方法。用簡單的數(shù)學(xué)圖形和線段勾勒出一幅物理情景，將抽象的文字信息融入直觀的圖形中，可以讓學(xué)生在短時間內(nèi)提取更多的有效信息，提高解題效率。圖形在人們的視覺認知中起到了非常重要的作用，這從新版物理教材和物理習(xí)題中也可見一斑，同時，各地高考試卷中也是多數(shù)考題都配有圖象或圖表，可見圖示在物理學(xué)習(xí)和考試中占據(jù)著非常重要的位置。

解決一個物理問題，我們大致可以把思維過程分為兩步。首先是審題明確研究對象，定性分析階段，提取題干中的有用信息，從所給的物理過程、物理情景中建立問題的物理模型、物理圖象，然后是定量分析過程，即利用物理學(xué)知識求解問題。從這里可以看出來，沒有很好的形象思維訓(xùn)練，平時沒有養(yǎng)成畫圖示習(xí)慣的同學(xué)，無法在第一階段建立正確的物理情景，也就無法快速、準(zhǔn)確地解決物理問題。

以下是一道學(xué)生錯誤率極高的競賽題，借此來體驗一下正確創(chuàng)設(shè)物理情景的重要性。

【題目】四個半徑為R、質(zhì)量相等的光滑小球放在一個表面光滑的半球形碗底內(nèi)，四小球球心在同一水平面內(nèi)，用另一個完全相同的小球置于四個小球之上，為使下面四小球相互接觸不分離，碗半徑應(yīng)滿足什么條件？

圖1

對于模型而言，圖1并不是一個好的模型建設(shè)方法，所以建立正確的模型是解題的前提。

圖2 圖3

NEA2=(NCAcos45°)2+(G+NCAsin45°)2

又因圖5中表示三力的矢量所組成的三角形與圖4中△DCA相似，有:

圖4 圖5

以上解得的r1為系統(tǒng)臨界平衡時對應(yīng)的碗面半徑。當(dāng)r1增大時，圖4中碗面對A球的支持力的作用點E將向右移，A所受重力與彈力的合力對E點的力矩不為零，使A球向左轉(zhuǎn)動，四球?qū)⒎珠_，原平衡破壞；反之，當(dāng)碗面半徑r1減小時，碗面對A球支持力的作用點將向左移，A球?qū)⒁蛴肄D(zhuǎn)動，下面四球之間會出現(xiàn)的彈力阻止上述轉(zhuǎn)動發(fā)生，原平衡得以維持。

但是，當(dāng)碗口半徑太小時，其上無法放上四球而平衡，對應(yīng)于能使四球在碗口上面平衡的碗口最小半徑的情況，應(yīng)為碗口邊緣剛好能支于E、F兩點，即此時EF兩點間的距離為碗口的直徑。則碗口半徑:

物理過程是指“研究對象”發(fā)生物理變化的歷程，這個過程可能是持續(xù)性的，也可能是短暫性的，我們就是要分析其中規(guī)律，幫助學(xué)生創(chuàng)設(shè)物理模型。在物理圖景中所體現(xiàn)的是：通過對實際過程的想象和模擬，所出現(xiàn)的連續(xù)、動態(tài)的變化過程。應(yīng)該說，正確分析物理過程是建立清晰、正確物理圖景的關(guān)鍵。

在物理模型創(chuàng)設(shè)中，我們也可以借鑒數(shù)學(xué)的解題方法，如數(shù)學(xué)高次方程的解題方法是三次化二次、二次化一次這樣逐一降級的拆解過程。其實建立物理模型解題也是一樣，就是把難的問題向已經(jīng)學(xué)過的知識簡化，用已知的簡單模型去描述抽象的物理情景，一個中等難度的物理題目可以由多個物理情景構(gòu)成，每一個情景完整地表述一個問題，可以應(yīng)用獨立的方程或方程組。