付 佳

(廣東省中山市桂山中學(xué) 528400)

物理模型是高中教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，其能夠幫助學(xué)生發(fā)展他們的邏輯思維.同時，物理模型能夠通過直觀簡單的模型讓物質(zhì)運(yùn)動變化的客觀規(guī)律變得更加清晰有條理，能夠幫助學(xué)生掌握問題的主要因素，理解課本中的基本物理規(guī)律.因此，教師可以從模型著手，通過各種物理實驗和模式創(chuàng)新，讓學(xué)生在遇到問題時運(yùn)用建模思維思考問題，培養(yǎng)他們靈活思變的能力，從而有效解決物理難題.

一、物理模型的概念及意義

物理模型主要是通過理想化模型將復(fù)雜的物理規(guī)律簡單化，其內(nèi)容包括物理研究對象理想化、物理過程理想化、物理條件理想化.其不僅能夠幫助學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家追求真理的進(jìn)取精神和科學(xué)態(tài)度，還能激發(fā)學(xué)生對建模的興趣，構(gòu)建他們的物理建模創(chuàng)新思維.

二、高中物理教學(xué)過程中遇到的物理模型

1.過程理想化模型

過程模型主要是針對勻速直線運(yùn)動、勻速變速運(yùn)動、和諧運(yùn)動等物理規(guī)律建立的模型，其主要包括拋體運(yùn)動模型和圓周運(yùn)動模型.拋體運(yùn)動模型主要是為了解決平拋、類平拋、豎直上下拋這類問題，其需要運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律以及運(yùn)動的分解合成等知識點(diǎn).例如，在研究帶電粒子運(yùn)動時，由于粒子所受的重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電場力，所以為了有效解決問題，在解決問題時重力作用可以省去，這樣就能實現(xiàn)過程理想化，提高解題的效率.而圓周運(yùn)動模型則主要為豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動和天體運(yùn)動等，其需要運(yùn)用幾何關(guān)系、臨界知識點(diǎn)來解決相關(guān)問題.

2.對象理想化模型

對象模型可以分為輕桿、輕繩、輕質(zhì)彈簧模型、理想變壓器模型以及質(zhì)點(diǎn)模型.第一類模型主要是進(jìn)行三者的異同點(diǎn)比較.第二類模型的理想化狀態(tài)就是變壓器沒有能量損失.第三類模型則是將研究問題時忽略物體的大小和形狀對物體運(yùn)動的影響，而且不僅小的物體能夠看成質(zhì)點(diǎn)，大的物體也能夠被看成質(zhì)點(diǎn).例如牛頓就是將開普勒行星運(yùn)動的太陽系模型和數(shù)學(xué)方法相結(jié)合，將宇宙萬物看成質(zhì)點(diǎn)，從而探究出萬有引力定律.

3.電磁學(xué)中的物理模型

電磁學(xué)中的物理模型包括混聯(lián)電路模型、復(fù)合場模型、電磁感應(yīng)模型以及變壓器模型.這些模型都是為了解決電壓、電流、電磁感應(yīng)等類似問題建立的，其能夠有效解決電磁學(xué)和力學(xué)的綜合性問題.

4.力學(xué)中物理模型

力學(xué)中的模型有傳送帶模型和斜面模型.學(xué)生可以通過這些模型的學(xué)習(xí)加深對牛頓運(yùn)動定律、力的平衡以及力的摩擦等內(nèi)容的理解，解決相關(guān)問題.

三、怎樣建立學(xué)生的建模思維

建模教學(xué)是物理教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)，隨著新課程標(biāo)準(zhǔn)的提出，教師應(yīng)當(dāng)不斷鼓勵學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立自主的科學(xué)探究，鍛煉學(xué)生的“建?！蹦芰?，從而提高他們獨(dú)立思考、解決問題的能力.因此高中物理教師應(yīng)當(dāng)從以下幾個方面實施建模教學(xué).

1.利用建立模型將問題化繁為簡，降低學(xué)生理解難度

在高中物理教學(xué)過程中，教師可以讓學(xué)生從題目的條件和涉及的物理規(guī)律出發(fā)，將需要解決的問題建立成理想化的物理模型.例如在解決與力學(xué)運(yùn)動規(guī)律相關(guān)的問題時，教師可以讓學(xué)生結(jié)合生活實際建立抽象的質(zhì)點(diǎn)模型，這樣問題不僅能夠得到有效解決，將模型、問題與生活實際結(jié)合還能幫助學(xué)生加深對有關(guān)概念和物理規(guī)律的記憶，學(xué)生的思維也能得到很好地擴(kuò)散，這有助于培養(yǎng)他們的思維靈活性和分析問題的能力.

2.利用物理模型概括總結(jié)類型問題，進(jìn)行比較學(xué)習(xí)

在高中物理的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生會遇到很多相類似的問題，有效將這些問題進(jìn)行比較學(xué)習(xí)能夠提高學(xué)生解題的效率，提高他們舉一反三思考問題的能力.例如，在學(xué)習(xí)“類平拋運(yùn)動”時，教師可以讓學(xué)生對平拋運(yùn)動電子的初始狀態(tài)和受力特點(diǎn)與帶電粒子垂直進(jìn)入電場后的情況進(jìn)行比較分析，讓學(xué)生通過他們之間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)掌握此類問題的解決規(guī)律.而且理想化模型的建立就是為了抓住問題的本質(zhì)，進(jìn)而解決問題.所以教師要教會學(xué)生在分析物理問題建模時，抓住問題的主要矛盾，舍去次要矛盾，這樣問題才能得到根本的解決，學(xué)生的物理綜合素質(zhì)才能得到提高.

3.加強(qiáng)物理信息題的訓(xùn)練，讓學(xué)生運(yùn)用建模思維解決問題

信息題的訓(xùn)練能夠幫助學(xué)生建立建模思維.信息題的解決首先要獲取有效信息，在這個過程中學(xué)生要找到主要信息和有用的信息，然后將這些信息與學(xué)習(xí)的物理規(guī)律進(jìn)行合理結(jié)合.接著學(xué)生要整理這些信息，將信息中的背景以及生活內(nèi)容剔除，并將其轉(zhuǎn)化為物理過程，這也是解決問題的關(guān)鍵一步.在整理信息之后，學(xué)生就可以對問題進(jìn)行建模，此時學(xué)生要利用已有的信息和物理條件并結(jié)合自身學(xué)習(xí)情況建立符合自己的物理模型，完成后學(xué)生就可以列出相關(guān)方程解出答案.

總而言之，物理模型的建立不是一個簡單的過程，其包含很多嚴(yán)密的思維方法的運(yùn)用以及與各種物理規(guī)律的有效結(jié)合.建模能夠幫助學(xué)生加深對物理基礎(chǔ)知識以及物理規(guī)律的理解和記憶，能夠在一定程度上發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，提高學(xué)生的解題能力.所以在分析問題時，教師要循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確的思考，讓學(xué)生根據(jù)問題提供的條件建立合理的物理模型，讓學(xué)生能夠有效解決復(fù)雜的物理問題.

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