詹云

[關(guān)鍵詞]初中物理; 實(shí)驗(yàn); 分類(lèi)

模型在我們?nèi)粘Ｉ?、工業(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)研究中經(jīng)常會(huì)見(jiàn)到，對(duì)我們的生活及生產(chǎn)有著很大的幫助。生活情景化是物理學(xué)研究突出的特點(diǎn)，所以初中物理教學(xué)中我們需要把物理問(wèn)題所包含的情景及規(guī)律用建立模型的方法，把問(wèn)題簡(jiǎn)單化具體化，讓學(xué)生更容易理解和接受客觀(guān)現(xiàn)象背后所包含的復(fù)雜規(guī)律。

建立物理模型是研究物理學(xué)和物理教學(xué)的重要手段。教學(xué)中我們可以根據(jù)物理問(wèn)題中涉及的因素進(jìn)行分類(lèi)來(lái)建立有效的物理模型。強(qiáng)調(diào)主要的因素，合理忽略次要因素，簡(jiǎn)化復(fù)雜過(guò)程，把問(wèn)題簡(jiǎn)單化，理想實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ途褪墙⒃谶@一思想基礎(chǔ)上的一種教學(xué)方法。理想實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮诔踔形锢斫虒W(xué)中應(yīng)用廣泛，按照不同的分類(lèi)作用及目的，大致可以分成以下幾類(lèi)。

一、實(shí)驗(yàn)形象化、場(chǎng)景化

例如，研究磁場(chǎng)時(shí)引入磁感線(xiàn)，研究光的傳播時(shí)引入光線(xiàn)。把小磁針?lè)旁诖盆F的磁場(chǎng)中，小磁針受到磁場(chǎng)的作用，靜止時(shí)它的兩級(jí)指向確定的方向，在磁場(chǎng)中的不同點(diǎn)，小磁針靜止時(shí)指的方向不一定相同。說(shuō)明磁場(chǎng)是有方向性的。光在傳播過(guò)程中我們?nèi)庋蹮o(wú)法看清光路，磁場(chǎng)和光的概念相對(duì)都是比較復(fù)雜和抽象的，所以利用建立的磁感線(xiàn)模型和光線(xiàn)的模型，用箭頭的方向來(lái)表示磁場(chǎng)方向和光的傳播方向，給予形象化的情景，又可以突出重點(diǎn)，讓抽象的問(wèn)題變得生動(dòng)而具體，有助于學(xué)生對(duì)基本概念的熟悉掌握。

二、實(shí)驗(yàn)生活化、具體化

例如，盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型。原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)微小而精密，無(wú)法用肉眼直接觀(guān)察。關(guān)于原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，湯姆遜首先提出了棗糕模型，將電子比作棗子，蛋糕底座比作是原子核，后來(lái)盧瑟福提出了行星模型，就是將電子繞著原子核旋轉(zhuǎn)比作行星繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，不僅將轉(zhuǎn)動(dòng)的概念具體化，還可以將原子核和太陽(yáng)對(duì)應(yīng)，電子與行星對(duì)應(yīng)，強(qiáng)調(diào)微粒之間的大小關(guān)系。利用學(xué)生原本掌握的知識(shí)或常識(shí)加深對(duì)概念的理解，有助于學(xué)生更好地理解原子內(nèi)部的構(gòu)成以及電子和原子核的關(guān)系。

三、實(shí)驗(yàn)突出重點(diǎn)、省略次要

例如探究二力平衡條件的實(shí)驗(yàn)。假如選用小車(chē)作為觀(guān)察對(duì)象，分析原本小車(chē)的受力情況，重力和支持力平衡，豎直方向上確實(shí)對(duì)本實(shí)驗(yàn)不會(huì)造成影響，但是水平方向上小車(chē)受到的摩擦力會(huì)影響到總結(jié)得出的二力平衡條件，所以水平方向的摩擦力是本實(shí)驗(yàn)的主要矛盾，需要重點(diǎn)考慮，我們選擇用小卡片代替小車(chē)，既可以巧妙地避開(kāi)摩擦力的影響，又可以盡量減少重力對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響。實(shí)驗(yàn)中小卡片左右兩邊掛上等重的物體時(shí)才能平衡，說(shuō)明兩個(gè)力大小相等是要滿(mǎn)足的條件。將卡片旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度將不能保持平衡，說(shuō)明共線(xiàn)是一個(gè)條件，重物掛在卡片一邊不能保持平衡說(shuō)明兩個(gè)力方向相反是一個(gè)條件。將卡片剪斷，不能保持平衡，說(shuō)明同一個(gè)受力物體是一個(gè)條件。從而總結(jié)出二力平衡的條件：同體、等值、反向、共線(xiàn)。以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置都可以看作是一種理想實(shí)驗(yàn)的模型，共同點(diǎn)是抓住實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，考慮實(shí)驗(yàn)主要的影響因素，完成教學(xué)目的。

四、實(shí)驗(yàn)為輔、結(jié)合理論

例如，探究聲音的傳播條件，利用抽氣機(jī)將密閉玻璃容器中的空氣逐漸抽出，比較容器中音樂(lè)卡片發(fā)聲的大小變化，得出聲音不能在真空中傳播的結(jié)論，事實(shí)上實(shí)際操作中由于抽氣機(jī)無(wú)法將空氣完全抽干凈，我們只能聽(tīng)到逐漸變輕的聲音，是根據(jù)空氣越少，我們聽(tīng)到的聲音越小的現(xiàn)象科學(xué)的推理得出如果沒(méi)有空氣，即真空了，我們將聽(tīng)不到聲音，從而得出結(jié)論聲音不能在真空中傳播的。再如伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)，讓小球從一個(gè)斜面上滾下到另一個(gè)斜面，小球可以滾上比原來(lái)稍低的位置，把斜面的表面變光滑，小球的高度就更高一點(diǎn)，所以假如沒(méi)有摩擦力，小球?qū)L到出發(fā)時(shí)相同的高度。利用實(shí)驗(yàn)觀(guān)察到的現(xiàn)象，做出科學(xué)的推論，總結(jié)得出正確的規(guī)律。

牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律：一切物體在沒(méi)有受到外力作用時(shí)總保持靜止或者勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。對(duì)于前者，物體不受外力保持禁止，學(xué)生容易理解。對(duì)于后者不受外力作用時(shí)物體將做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)是理解的難點(diǎn)。小車(chē)從傾角相同的斜面上同一高度處由靜止滑下，滑到3個(gè)不同的接觸面上，分別是毛巾平面、棉布平面、木板平面。記下小車(chē)在不同平面上通過(guò)的距離，并將數(shù)據(jù)記錄在表格中。通過(guò)分析表格中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)小車(chē)滑到越是光滑的接觸面上，通過(guò)的距離就越長(zhǎng)，從運(yùn)動(dòng)到停下所要花的時(shí)間就越長(zhǎng)，即速度的變化越慢。由此我們可以推測(cè)出假如小車(chē)滑到摩擦力更小的玻璃上，通過(guò)的距離將更長(zhǎng)，從運(yùn)動(dòng)到停下所需時(shí)間也會(huì)越長(zhǎng)。假如小車(chē)是滑到一個(gè)光滑水平面上，那么小車(chē)通過(guò)的距離是無(wú)限長(zhǎng)的，速度變化是無(wú)限小的，即小車(chē)將做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，從而得到一切運(yùn)動(dòng)物體在不受外力時(shí)將做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)論。

以上4類(lèi)理想實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谖覀兂踔形锢斫虒W(xué)中經(jīng)常會(huì)碰到，選擇適合的教學(xué)方式可以激發(fā)學(xué)生的形象思維能力，分析推理能力，這些能力的培養(yǎng)對(duì)學(xué)生今后的學(xué)習(xí)是至關(guān)重要的。此外具體的運(yùn)用中我們可能還會(huì)碰到假設(shè)的一些場(chǎng)景，比如說(shuō)一個(gè)光滑的水平面，意思是不要考慮摩擦力，兩種液體混合時(shí)，不需要考慮到由于分子間的空隙而帶來(lái)體積的變化等都是假設(shè)的一些理想的狀態(tài)。正確理解這些假設(shè)的前提將更加有助于學(xué)生去解題，去掌握知識(shí)點(diǎn)。

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