楊正祥

現(xiàn)行高中物理教材中，無(wú)論哪一部分內(nèi)容都以物理模型為基礎(chǔ)向?qū)W生傳授知識(shí)，可以說(shuō)，物理模型是中學(xué)物理知識(shí)的載體。在高中物理教學(xué)中對(duì)物理模型進(jìn)行構(gòu)建，既是學(xué)生獲得物理知識(shí)的一種基本方法，更是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的主要途徑。物理模型是物理學(xué)家在對(duì)原形客體本質(zhì)有一定認(rèn)識(shí)后對(duì)客體進(jìn)行一系列研究和思考，然后建立的一個(gè)基于一類問(wèn)題的解決方法的有效模型，模型化可以使很多物理問(wèn)題得到有效的簡(jiǎn)化和解決。作為教師，無(wú)論是以教學(xué)生知識(shí)的角度還是以教學(xué)生應(yīng)試技巧的角度，都應(yīng)對(duì)此加以思考。對(duì)此，許多同仁們提出了許多優(yōu)秀的意見(jiàn)和方法。我作為一名一線教師，也在此提出一些膚淺的思考，不足之處，敬請(qǐng)見(jiàn)諒。

一、物理模型化的含義

物理模型化是指建立物理模型，研究和學(xué)習(xí)物理知識(shí)、分析和處理物理問(wèn)題的一種方法，人們?cè)谔幚韽?fù)雜物理問(wèn)題時(shí)將復(fù)雜的實(shí)際情況轉(zhuǎn)化成容易接受的簡(jiǎn)單的物理情境，從而形成一定的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，即建立物理模型，物理模型可分為以下幾類。

（一）結(jié)構(gòu)模型

即將一些不具備實(shí)體的物理量由抽象理解轉(zhuǎn)化為形象描述，如電場(chǎng)線、磁感線等。

（二）過(guò)程模型

指對(duì)物理過(guò)程進(jìn)行抽象分析，設(shè)定物理情境，解決物理問(wèn)題，如平拋運(yùn)動(dòng)、天體運(yùn)動(dòng)等。

（三）問(wèn)題模型

即對(duì)一類問(wèn)題歸納總結(jié)，形成解決該類問(wèn)題的方法模型，如子彈打木塊、人船模型等。

（四）實(shí)物模型

將一個(gè)實(shí)物抽象成一個(gè)概念，能夠完成思維實(shí)驗(yàn)的模型，如質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、理想電容器等。

二、運(yùn)用物理模型求解物理問(wèn)題的基本步驟

怎樣運(yùn)用物理模型分析處理物理問(wèn)題？基本步驟可歸納為：仔細(xì)審題。認(rèn)清物理現(xiàn)象、物理過(guò)程和物理情境，尋找物理規(guī)律，找出物理問(wèn)題中的關(guān)鍵因素；以知識(shí)為鏈接。尋找已知的相關(guān)知識(shí)和物理規(guī)律，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行綜合分析，仔細(xì)審查，考慮可能和規(guī)律相關(guān)的物理情境，簡(jiǎn)單地說(shuō)，即將抽象物理情境轉(zhuǎn)化為物理模型；選擇相關(guān)物理知識(shí)和規(guī)律求解問(wèn)題。

三步中，第二步是關(guān)鍵，即如何把物理現(xiàn)象和情境物理模型化，下面通過(guò)兩個(gè)簡(jiǎn)單例子說(shuō)明。

例1：如圖，一小段光滑圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角小于10°，其對(duì)應(yīng)的圓半徑為R，且圓弧長(zhǎng)遠(yuǎn)小于其半徑，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A從圓弧左側(cè)自由滑下。同時(shí)，在圓弧正中央的圓心處另有一個(gè)相同小球B自由落下（不計(jì)阻力），問(wèn)兩小球到圓弧底所用時(shí)間哪個(gè)長(zhǎng)？

又如，例2：一輕彈簧一端豎起固定在地面上，一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球從其正方某點(diǎn)自由下落，從小球剛接觸到彈簧到壓縮至彈簧最低處的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的有（不計(jì)空氣阻力，且彈簧處于彈性限度內(nèi)）（ ）。

A、小球速度越來(lái)越大；

B、小球速度先增大后減小；

C、小球在最低處時(shí)，其加速度小于重力加速度g；

D、小球在最低處時(shí)，其加速度大于重力加速度g。

本題AB選項(xiàng)容易判定，由小球受力分析，不難得出小球在彈簧上先作加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，再作加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，故可知A錯(cuò)、B對(duì)，但對(duì)C、D選項(xiàng)的判定就比較困難，但認(rèn)真審題，“豎直輕彈簧，不計(jì)阻力等”，再與豎直彈簧振子聯(lián)系起來(lái)，就可將小球在彈簧上的運(yùn)動(dòng)與豎直彈簧振子的運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)起來(lái)，如圖，其中O為平衡位置，BC關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱，利用彈簧振子模型和運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性特征不難得出，其在最低處的加速度大于重力加速度g。

從以上2個(gè)例子可以看出，將物理問(wèn)題轉(zhuǎn)化為常見(jiàn)的物理模型是解決相應(yīng)問(wèn)題的關(guān)鍵，我們?cè)谇蠼庀鄳?yīng)問(wèn)題時(shí)需認(rèn)真審題，將相應(yīng)的物理問(wèn)題與常用、常見(jiàn)的物理模型對(duì)應(yīng)起來(lái)，利用常用模型的處理方法和思路以及所遵守的一般性規(guī)律處理某些物理問(wèn)題可事半功倍。

對(duì)高中生而言，物理模型的構(gòu)建要求不高，只要能正確地構(gòu)建出物理規(guī)律的直接模型就可以了，作為教師，就需要我們?cè)诮虒W(xué)中教會(huì)學(xué)生不斷加強(qiáng)對(duì)物理規(guī)律的認(rèn)識(shí)和理解，努力培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，多把自己構(gòu)建模型的思路講給學(xué)生，讓學(xué)生自己掌握構(gòu)建物理模型的基本方法，同時(shí)在教學(xué)中，可以傳授給學(xué)生構(gòu)建好的物理模型，特別是難度較大的模型結(jié)構(gòu)，給學(xué)生一定的提示，使他們能輕松地完成模型構(gòu)建。

三、構(gòu)建使用物理模型注意的事項(xiàng)

（一）物理規(guī)律的正確掌握

一旦構(gòu)建物理模型后便會(huì)被廣泛地應(yīng)用于解決類似問(wèn)題，一旦構(gòu)建中的任何規(guī)律出現(xiàn)了錯(cuò)誤，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)模型錯(cuò)誤，所以正確把握理解物理規(guī)律是構(gòu)建正確的物理模型的前提。

（二）模型的抽象和簡(jiǎn)化正確

為了能廣泛地應(yīng)用一個(gè)模型，我們要盡可能簡(jiǎn)單地完成物理模型的構(gòu)建。簡(jiǎn)化物理模型是目標(biāo)，但在簡(jiǎn)化過(guò)程中，必須注意簡(jiǎn)化的條件和基本模型，如過(guò)于簡(jiǎn)化，就會(huì)使模型不能直接使用，出現(xiàn)無(wú)效的情況。

（三）模型使用的匹配度

物理模型并不完全獨(dú)立，可能會(huì)有相似的模型存在，區(qū)分模型，并在使用時(shí)找出相匹配的模型，需要學(xué)生在平時(shí)多思考、多積累。

總之，物理學(xué)習(xí)必須講究方法，掌握正確的方法才能事半功倍，構(gòu)建和正確使用物理模型可以使物理學(xué)習(xí)難度降低，不管是學(xué)生還是教師，都需要認(rèn)真思考、總結(jié)。

（責(zé)編 唐琳娜）