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物理模型在中學教學中的探析
物理模型在中學教學中的探析
王愛臣
（山東省濟南市商河縣韓廟中學）
摘 要：物理學是研究自然界物質運動和相互作用的一門科學，而物理模型是物理學中一個非常重要的概念，在物理的研究和教學中，物理模型處處都能起到關鍵作用。其實，整個物理學就是由一個個物理模型搭建而成的。重點介紹物理模型在教學中的意義以及在中學物理教學中如何建立并應用這些物理模型。
關鍵詞：物理模型；教學；解題
物理學是研究自然界的物質、相互作用和運動規(guī)律的自然科學，物理事實和現(xiàn)象是千變萬化的，發(fā)現(xiàn)的物理規(guī)律也應準確地描述自然現(xiàn)象。但有些規(guī)律，例如在認識牛頓第一運動定律時，因對于生活中的運動，其過程非常復雜，不會有單純的直線運動、勻速運動。為了使認識成為可能，必須在大量經(jīng)驗事實的基礎上，通過推理抽象概括建立物理模型。因此，建立物理模型，學會解題，在一定條件下，既是用于處理某些物理實際問題，也是一個增長智慧創(chuàng)新的過程。
一、物理模型在教學中的意義
《普通高中物理課程標準》中明確指出有效的學習活動不能單純地依賴模仿和記憶，動手實踐、自主探究與合作交流是學習的一種重要方法。而在生活和教學中，對于很多物理現(xiàn)象，需要我們建立和正確地使用物理模型。它是提高學生學習方式的創(chuàng)新和突破，是提高學生理解和接受新知識的能力巧妙的思維方式之一。因此，在物理教學過程中，我們都應利用或自主的構建物理模型，感悟物理的魅力，提高學生學習的興趣和學習的自信心。正確建立和使用物理模型有利于在教學中把復雜問題簡單化、明了化，使抽象的物理問題更直觀、具體、形象、鮮明，突出了物理現(xiàn)象的主要本質；正確建立和使用物理模型對學生的思維提高、解題能力的提高都起著重要的作用。
二、在中學物理教學中正確建立物理模型
物理模型是科學地進行物理思維并從事物理研究的一種方法。利用物理模型可形象直觀描述物理現(xiàn)象，把復雜的自然現(xiàn)象轉化成一個正確建立的物理模型，物理概念、物理規(guī)律和應用就會在這基礎上形成發(fā)展和創(chuàng)新。
案例一：物理概念模型。
物理現(xiàn)象中的一些客觀實體，例如點光源、質點和微觀粒子結構模型——都是不考慮物體的形狀、大小等性能，突出它主要的特性，用有意義的點來描繪它的位置，對實際物體的簡化。
案例二：物理規(guī)律成立的前提條件理想模型化。
當研究運動的物體保持勻速直線運動狀態(tài)時就是把沒有受到外力作用的前提條件理想模型化，使問題得到簡化，然后進一步分析、推理得到規(guī)律。例如聲學中在探究聲音傳播的條件時就是把真空這個條件理想化了。
案例三：物理現(xiàn)象發(fā)生的過程理想模型化。
例如，光學中光傳播路徑，描述磁場的磁感線等都是物理過程的理想模型。
案例四：物理現(xiàn)象轉換成數(shù)學模型。
自然世界的一切規(guī)律原則上都可以在數(shù)學中找到解決問題的工具。我們在構建應用物理模型的同時，事實上是不斷地建造表現(xiàn)物理現(xiàn)象及物理過程規(guī)律的數(shù)學模型。例如，在研究晶體的熔化圖像、液體的沸騰圖像時，在探究歐姆定律過程中都是轉化成數(shù)學圖像定量分析量的關系的。
三、在中學物理教學中正確應用物理模型
1.建立物理模型，能直觀理解概念實質；概念定義是物理現(xiàn)象的實質在人們思維中的反映，物理現(xiàn)象的本質是理性的、有些難以理解。這樣建立了物理概念模型，使之形象、具體、生動；但物理模型大都是以理想化為基礎建立起來的，所以模型在一定條件下是適用和成立的。建立物理模型，雖然可使問題的處理大為簡化，可在現(xiàn)實世界中的許多物理現(xiàn)象與這種“理想模型”有偏差，在一定的環(huán)境條件下，可以把實際事物當作“理想模型”來認識，但也要具體問題具體分析。例如，在研究地球繞太陽公轉運動的時候，即地球的形狀、大小可以忽略不計，這樣就可以把地球當作一個“質點”來處理；但在研究地球自轉時，地球上各點的轉動半徑不同，地球的形狀、大小不可以忽略，不能把地球當作一個“質點”來處理。
2.隨著社會的發(fā)展和不斷進步，人們對物理現(xiàn)象的本質認識也是不斷深入和發(fā)展的，物理模型也是不斷發(fā)展、不斷完善的。例如，原子核式結構模型的提出就是一個不斷完善的過程。
四、在中學物理教學中正確應用物理模型時應注意的問題
1.注意從學生已有的認知能力開始，循序漸進。
2.注意結合新課標的要求，實施的構建物理模型，欲速則不達。
3.注意在利用多媒體展示物理模型時的機械、單一性。
4.注意引導培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力，避免僵化、呆板。
可見，由于物理現(xiàn)象具有多樣性和變化性，它們的運動規(guī)律和表現(xiàn)的現(xiàn)象往往也是復雜的，我們不可能一下子把它們認識清楚、明白。這就需要我們更廣泛地采用科學物理模型來認識，使事物的規(guī)律具體、形象、生動，便于我們去認識和掌握它們。建立正確的科學物理模型能使我們對物理現(xiàn)象和本質的理解更加全面深入，對物理規(guī)律的分析理解更加清晰明白。所以，物理模型在教學中有著重要的意義和價值。
參考文獻：
李化南，張健。物理模型在中學物理教學中的應用［J］。菏澤學院學報，2013（05）。
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