■甘肅省永登縣第二中學 何謀仁

隨著課程改革的不斷深入，與STS 聯(lián)系的物理問題在教材和高考試題中逐漸顯現(xiàn)出來，培養(yǎng)學生的物理建模能力勢在必行。然而，在目前的實際物理教學中，學生物理建模能力的培養(yǎng)仍停留在教材表述和物理習題歸納的層面上，本文將對高中物理建模能力的培養(yǎng)踐行論述。

一、物理建模能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀分析

（一）利用教材表述陳述物理模型

現(xiàn)階段物理教材對物理模型建立主要是停留在表述階段，如：“質點”是高中物理教材中非常重要的物理模型之一，書中說“在某些情況下，真的可以不考慮物體的大小和形狀。這時，我們突出‘物體具有質量’這一要素，把它簡化為一個有質量的點，稱為質點。于是，對實際物體運動的描述，就轉化成對質點運動的描述?！苯炭瓢妗陡咧形锢肀匦?》是這樣說的：“經(jīng)驗告訴我們，在解決汽車從甲地行駛到乙地這類問題時，可以不考慮車輪的轉動情況。這樣，我們就可以把整個汽車當成一個‘點’來考慮。也就是說，在研究一個物體的運動時，如果被研究物體的形狀、大小在所討論的問題中可以忽略，就可把整個物體簡化為一個有質量的點，這個用來代替物體有質量的點稱為質點，對照兩個版本的描述，我們不難看出，教材對質點這一物理模型的建立都傾向于陳述式的表達。

（二）利用物理習題傳授物理模型

物理習題的求解過程不可避免要用到物理模型，為了繞開這一障礙，很多教師都是通過表述和描述“傳授”物理模型，如在講解彈簧類問題時，告訴學生“我們研究的彈簧都是輕質彈簧”；遇到與繩子和桿子有關的習題時又說“我們研究的繩子和桿都是輕質的繩和桿”，至于為什么，教師不講，當然學生也就錯過了建立物理模型的時機，只是死“套模”。

二、運用原始物理問題培養(yǎng)學生的建模能力

案列1：原始物理問題：在校運會上，高二的鉛球冠軍李勇同學的成績是10.20m，試估算鉛球被推出的過程中李勇同學對鉛球所做的功。

解決此原始物理問題，教師需要先要引導學生會建立物理模型。本題的研究對象為鉛球，首先將鉛球抽象為物理模型“質點”，接下來忽略空氣阻力，建立一個真空環(huán)境模型，最后，鉛球出手后的運動可視為斜拋運動模型。有了物理模型，還要估計利用同學的身高和查閱鉛球的質量，如：利用同學的身高估計為h=1.70m，查閱鉛球質量約為m=5kg，鉛球水平飛行的距離為s=10.20m，這樣，一個完整的斜拋運動的物理模型建立起來了，最后，根據(jù)斜拋運動的相關規(guī)律以及功能原理，代入對應物理量數(shù)值即可算出。

案例2：原始物理問題：描述一列火車從蘭州西到重慶北的運動情況。

我們知道，定量描述火車的運動，必須構建出火車的位移、速度和加速度與時間的函數(shù)變化關系來。數(shù)學研究的對象為點、線和面，而我們物理的研究對象是火車，這里就出現(xiàn)了一個矛盾，數(shù)學“不認識”我們的火車，這就客觀上要求我們必須將“火車”這一物理研究對象要轉化成數(shù)學能夠認識的對象“點”，即“質點”，這就是質點這一物理模型產(chǎn)生的根源。從蘭州西到重慶北環(huán)境路線十分復雜，這就需要我們對火車行駛的路徑要進行分段處理，如：我們可以近似地將從榆中站到渭源站這一段的路徑看作直線，轉彎處是曲線，我們可以近似將其做圓弧來處理，如果這樣劃分過于粗略，我們還可以將這一段繼續(xù)劃分成若干段，其中有直線、圓弧，直到結果基本符合事實為止，這就是環(huán)境條件模型，是將實際復雜的曲線軌跡轉化為若干段簡單的直線和圓弧的集合體，在這一原始問題中，直線運動和圓弧運動就是物理模型。