中學(xué)物理模型教學(xué)淺析
中學(xué)物理模型教學(xué)淺析
王愛(ài)臣
（山東省濟(jì)南市商河縣漢苗中學(xué)）
摘要：物理學(xué)是研究自然界物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和相互作用的科學(xué)，物理模型是物理學(xué)中非常重要的概念。在物理學(xué)的研究和教學(xué)中，物理模型處處都能發(fā)揮關(guān)鍵作用。事實(shí)上，整個(gè)物理學(xué)都是由物理模型構(gòu)建起來(lái)的。本文著重探討物理模型在教學(xué)中的意義以及如何在中學(xué)物理教學(xué)中建立和應(yīng)用這些物理模型。
關(guān)鍵詞：物理模型；教學(xué)；問(wèn)題解決
物理學(xué)是研究自然界物質(zhì)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的自然科學(xué)。物理事實(shí)和現(xiàn)象千變?nèi)f化，所發(fā)現(xiàn)的物理規(guī)律也應(yīng)該準(zhǔn)確地描述自然現(xiàn)象。但有些規(guī)律對(duì)于生活中的運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)非常復(fù)雜，并不存在簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)或勻速運(yùn)動(dòng)，如牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律。要使認(rèn)識(shí)成為可能，就必須在大量經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)推理、抽象和概括，建立物理模型。因此，建立物理模型，學(xué)會(huì)解決問(wèn)題，在一定條件下，不僅用來(lái)處理某些實(shí)際物理問(wèn)題，而且是一個(gè)增長(zhǎng)智慧、創(chuàng)新的過(guò)程。
1. 實(shí)物模型在教學(xué)中的意義
《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出，有效的學(xué)習(xí)活動(dòng)不能單純地依賴模仿和記憶初中物理的模型，動(dòng)手實(shí)踐、自主探索、合作交流是學(xué)習(xí)的重要方法。在生活和教學(xué)中，對(duì)于很多物理現(xiàn)象，都需要我們建立和正確運(yùn)用物理模型，是改進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方法的一種創(chuàng)新和突破，是提高學(xué)生理解和接受新知識(shí)能力的巧妙思維方式之一。因此初中物理的模型，在物理教學(xué)過(guò)程中，要運(yùn)用或自主搭建物理模型，體會(huì)物理的魅力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的自信心。正確建立和運(yùn)用物理模型，有利于在教學(xué)中把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化、明確化，使抽象的物理問(wèn)題更加直觀、具體、形象、生動(dòng)，凸顯物理現(xiàn)象的主要本質(zhì)；正確建立和運(yùn)用物理模型對(duì)提高學(xué)生的思維和解決問(wèn)題的能力有重要作用。
2. 中學(xué)物理教學(xué)中正確建立物理模型
物理模型是用科學(xué)的方法進(jìn)行物理思維和物理研究的方法。物理模型可以形象直觀地描述物理現(xiàn)象網(wǎng)校頭條，把復(fù)雜的自然現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為正確建立的物理模型。物理概念、物理定律和應(yīng)用將在此基礎(chǔ)上發(fā)展和創(chuàng)新。
案例1：物理概念模型。
物理現(xiàn)象中的一些客觀實(shí)體，例如點(diǎn)光源、粒子以及微觀粒子結(jié)構(gòu)模型等，都忽略了物體的形狀、大小等屬性，突出其主要特征，并用有意義的點(diǎn)來(lái)描述其位置，這是對(duì)實(shí)際物體的簡(jiǎn)化。
案例二：物理定律建立的前提條件的理想建模。
在研究運(yùn)動(dòng)物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)時(shí)，常把不受外力作用的前提理想化，以簡(jiǎn)化問(wèn)題，然后再通過(guò)進(jìn)一步的分析推理得到規(guī)律。例如在聲學(xué)中，在探討聲音傳播的條件時(shí)，常把真空條件理想化。
案例 3：物理現(xiàn)象發(fā)生過(guò)程的理想建模。
例如光學(xué)中光的傳播路徑、描述磁場(chǎng)的磁通線等都是物理過(guò)程的理想模型。
案例四：將物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型。
從理論上講，自然界的一切規(guī)律都可以用數(shù)學(xué)工具來(lái)解決。當(dāng)我們建立應(yīng)用物理模型時(shí)，其實(shí)就是在不斷地建立表達(dá)物理現(xiàn)象和物理過(guò)程規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。比如，在研究晶體的熔化圖像、液體的沸騰圖像、探索歐姆定律的過(guò)程中，都是把它們轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)圖像，定量分析量與量之間的關(guān)系。
3.在中學(xué)物理教學(xué)中正確運(yùn)用物理模型
1、建立物理模型可以直觀地了解概念的本質(zhì)；概念的定義是物理現(xiàn)象的本質(zhì)在人們思維中的反映。物理現(xiàn)象的本質(zhì)是合理的，理解起來(lái)有些困難。這樣，就建立物理概念模型，使其形象、具體、生動(dòng)；但大多數(shù)物理模型都是建立在理想化的基礎(chǔ)上的，因此模型在一定條件下是適用的、有效的。雖然建立物理模型可以大大簡(jiǎn)化問(wèn)題的處理，但現(xiàn)實(shí)世界中的許多物理現(xiàn)象都偏離了這種“理想模型”。在一定的環(huán)境條件下，實(shí)際事物可以理解為“理想模型”，但必須具體問(wèn)題具體分析。例如，研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，可以忽略地球的形狀和大小，因此可以把地球當(dāng)作“質(zhì)點(diǎn)”來(lái)處理；但研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)，地球上各點(diǎn)的自轉(zhuǎn)半徑不同，不能忽略地球的形狀和大小，不能把地球當(dāng)作“質(zhì)點(diǎn)”來(lái)處理。
2、隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，人們對(duì)物理現(xiàn)象本質(zhì)的認(rèn)識(shí)不斷深化和發(fā)展，物理模型也在不斷發(fā)展和完善。例如原子核結(jié)構(gòu)模型的提出就是一個(gè)不斷完善的過(guò)程。
四、在中學(xué)物理教學(xué)中正確運(yùn)用物理模型應(yīng)注意的問(wèn)題
1.注重從學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知能力出發(fā)，循序漸進(jìn)。
2、實(shí)施實(shí)體模型建設(shè)要注意結(jié)合新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，欲速則不達(dá)。
3、利用多媒體展示實(shí)物模型要注意機(jī)械性和單一性。
4.注重引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，避免僵化、枯燥。
可見(jiàn)，由于物理現(xiàn)象的多樣性和多變性，它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和所表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象往往是復(fù)雜的，我們不可能一下子就認(rèn)識(shí)清楚。這就要求我們更加廣泛地運(yùn)用科學(xué)的物理模型，使事物的規(guī)律具體化、形象化，便于我們理解和掌握。建立正確的科學(xué)物理模型，可以使我們對(duì)物理現(xiàn)象和本質(zhì)的認(rèn)識(shí)更加全面深入，對(duì)物理規(guī)律的分析和理解更加清晰。因此，物理模型在教學(xué)中具有重要的意義和價(jià)值。
參考：
李華南,張健.物理模型在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用[J].菏澤學(xué)院學(xué)報(bào),2013(05).
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