宋鳳川

摘 要： 所謂物理模型就是人們?yōu)榱搜芯课锢韱栴}的方便和探討事物的本質(zhì)，通過對各種實和現(xiàn)象的分析、綜合、比較、分類等思維過程，根據(jù)研究對象和問題的特點，抓主要因素，忽略次要因素，對研究對象所進行的一種簡化的描述和模擬。構(gòu)建模型，應(yīng)用規(guī)律，是解題的關(guān)鍵，合理的物理模型是解決物理問題的一種行之有效的方法。

關(guān)鍵詞： 物理模型 創(chuàng)造性思維 分解速度

應(yīng)用模型物理模型是一種理想化的物理形態(tài)，是物理知識的直觀顯現(xiàn)。構(gòu)建模型就是把實際問題進行簡化，簡化為理論上的東西，比如在教運動學的時候，不研究汽車本身，你就可以把汽車簡化為一個點的運動的模型，比如衛(wèi)星運動，你有時候可以簡化成圓周運動等，就是把實踐問題中的一些不必要的東西簡化，留下與你要求的東西相關(guān)的東西，比如研究杠桿，題目是用鋼板翹你可以簡化為一根桿等。通常所說的明確物理過程，把過程轉(zhuǎn)化為一幅清晰的物理圖景，就是為了構(gòu)建物理模型，針對模型的特征，利用相應(yīng)的規(guī)律解決。當我們說“這是哪一類問題時”，實際上就隱含著這是“屬于哪一類物理模型”的意思。

建立物理模型（簡稱“建?！保?，就是將實際問題中的具體的、表面紛繁復雜的研究對象或物理過程，去除表面現(xiàn)象、深入本質(zhì)，將其歸納、轉(zhuǎn)化為簡單的我們熟知的一些具有代表性的、理想化的模型，這樣就可以順利地利用我們已有的知識、方法，處理這一實際的問題。例如，我們要研究某一列動車組從南京直達上海用了多少時間，由于動車的長度跟滬寧之間的距離相比，可以忽略不計；動車各部分的運動差異，也對我們研究的問題沒有影響，我們可以把這列動車看做是一個理想化的模型——質(zhì)點；而動車沿途的運動過程雖然很復雜，但一般可以簡化為加速、勻速、減速的理想過程，這樣研究動車運動問題就簡單、方便了。

質(zhì)點是最常見的力學模型，點電荷是研究靜電場的模型、點光源是光學問題的模型；理想氣體是熱學的物理模型，彈簧振子、單擺是簡諧運動的模型，盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)是行星模型。具體處理物理問題時，可以根據(jù)特征構(gòu)建相應(yīng)模型。例如彈簧模型、斜面模型、反沖模型、豎直面圓周運動模型、塊板模型、活塞氣缸模型、線圈磁場模型等。模型特征越明顯，解決時就越容易。因此，抓特征是構(gòu)建模型的關(guān)鍵，而構(gòu)建模型的過程、類比、等效等方法十分有用，在高中物理總復習階段，我有意識地將所面對的問題構(gòu)建成相應(yīng)的模型，收到較好的效果。

在理解概念的基礎(chǔ)上，物理解題要經(jīng)過把實際問題模型化，最后再還原的過程。之所以要模型化，是因為客觀世界中物體間的相互作用相當復雜，我們不可能面面俱到。因此，在分析和研究物理現(xiàn)象時要忽略物理過程中的次要因素，抓住主要矛盾進行抽象，得出物理模型——理想模型。目前理想模型的分類，說法不一，我認為理想模型主要有五種類型：一是實體模型：如質(zhì)點、剛體、理想氣體、點電荷、點光源、光線等。二是介質(zhì)模型，如輕彈簧、輕繩、輕桿、機械波等。三是條件模型，如光滑，阻力不計等。四是系統(tǒng)模型，如絕熱系統(tǒng)、動量守恒系統(tǒng)、簡諧運動系統(tǒng)等。五是（運動）過程模型，如勻速直線運動、勻變速直線運動、平拋運動、豎直上拋運動、斜拋運動、爆炸、彈性碰撞、完全非彈性碰撞等。

理想模型是客觀世界找不到或很難找到，但又非常有用的模型。正確運用理想模型，可以使復雜問題的解決過程大大簡化，并降低難度。但是理想模型是在一定條件下抽象的，所以一定要注意適用范圍。例如，在研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)時可把地球視為質(zhì)點，而研究地區(qū)的自轉(zhuǎn)時就不能把它看做質(zhì)點。又如，實際氣體在溫度不太低、壓強不太大的情況下才可以視為理想氣體，超出這個范圍，就不能再把實際氣體看成理想氣體。對系統(tǒng)模型也是一樣，比如絕熱系統(tǒng)，由于現(xiàn)實中根本不存在絕熱系統(tǒng)，只有當氣體狀態(tài)變化很快，系統(tǒng)來不及和外界發(fā)生大量熱交換的情況下才可以視為絕熱系統(tǒng)。同樣，對過程模型，也要注意其適用條件和范圍，比如物體在地面附近水平拋出可視為平拋運動，離地面太遠時重力是一個變量就不能看成平拋運動。

準確把握物理模型的特點，對我們正確解題時十分有幫助的。比如，輕繩和輕桿連接著物體在豎直平面圓周運動，我們?nèi)绻罈U既能拉又能壓，而繩只能提供拉力這些特點，在最高點的最小速度就很容易判斷。在解決復雜得多的問題時，可以把分解成許多小的過程模型，并且注意速度是前后兩個過程的銜接量，使一個復雜問題變得非常清晰、簡單。那么，何為物理建模思想？物理建模思想就是我們常常在碰到問題的時候，不是直接構(gòu)建概念去處理，而是先放開與之無關(guān)的因素或者是影響很小的次要因素，抓住主要因素，透過問題的表象澄清事物的本質(zhì)，利用理想化的概念模型構(gòu)建解決和處理實際問題的一種思維體系的思想，諸如質(zhì)點、單擺、輕桿、理想氣體、點電荷等。我們在理解這些概念時，很難把握其實質(zhì)，而構(gòu)建概念模型思想則是一種高效解決問題的思維模式。正確物理模型思想構(gòu)建最大的益處是對我們的思維發(fā)展、處理問題的能力及我們的健康成長和今后的發(fā)展占據(jù)重要的地位與決定性的作用。

那么，如何培養(yǎng)學生構(gòu)建物理建模思想呢？培養(yǎng)“物理建模思想”是一個創(chuàng)造性過程，對物理模型的認識和理解是一個創(chuàng)造性的過程、一個培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力的過程?？梢娨龑覀冋嬲J識和理解甚至構(gòu)建“物理模型”的思想，是培養(yǎng)創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力的必要的有效的途徑。從日常學習體會到，培養(yǎng)“物理建模思想”可以從以下的漸進過程進行。物理建模思想構(gòu)建第一步：利用實體映射影像構(gòu)建模型存儲。物理中的某些客觀實體，如靜放在水平桌面上的粉筆盒，引導我們觀察它的各個點的運動情況和整個粉筆盒的運動情況。物理建模思想構(gòu)建第二步：利用對比重主忽次構(gòu)建模型存儲。物理建模思想構(gòu)建第三步：知識升化狀態(tài)-過程構(gòu)建模型存儲。物理建模思想構(gòu)建第四步：知識類化理想實驗構(gòu)建模型存儲。“物理建模思想構(gòu)建”是非常重要的，更重要的是引導我們領(lǐng)悟這種思索過程，感受這種思想的建構(gòu)過程。

總之，對概念和模型的掌握，是學習物理解題不可或缺的重要環(huán)節(jié)，只有真正理解和掌握物理概念和模型，才能在物理解題中統(tǒng)攬全局，成為物理解題的行家里手。

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