高中物理教學(xué)中物理模型的構(gòu)建與應(yīng)用

黃一兵

【摘要】物理模型的構(gòu)建與應(yīng)用在高中物理教學(xué)中起著十分重要的作用，是培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力和創(chuàng)新思維能力的重要途徑。本文結(jié)合物理模型構(gòu)建在高中物理教學(xué)中的作用性，探討高中物理教學(xué)模型構(gòu)建的基本原則和具體案例，以為廣大教研人員提供可參考建議。

【關(guān)鍵詞】高中物理教學(xué) 物理模型 構(gòu)建與應(yīng)用

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2015）04-0150-01

一、物理模型構(gòu)建在高中物理教學(xué)中的重要作用性

1、模型構(gòu)建將抽象的物理概念化繁為簡(jiǎn)

物理模型是對(duì)物理規(guī)律和物理概念知識(shí)的抽象化描述，其結(jié)合物理知識(shí)發(fā)現(xiàn)與研究的根本目的，從物理思維和科學(xué)研究的角度對(duì)原型客體進(jìn)行本質(zhì)化的再現(xiàn)。物理模型是去表現(xiàn)抓住事物主要矛盾的基本物理研究方法，合理的運(yùn)用物理模型，可以將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，以發(fā)現(xiàn)事物本在的物理規(guī)律。

2、在高中物理教學(xué)中運(yùn)用模型構(gòu)建法可幫助學(xué)生更深刻的掌握物理知識(shí)

結(jié)合具體的物理教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建特定的物理模型有助于將抽象的物理定律進(jìn)行生動(dòng)的形象化表現(xiàn)，這對(duì)引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力有著極其重要的促進(jìn)作用。例如物理教學(xué)中構(gòu)建電場(chǎng)線(xiàn)對(duì)電場(chǎng)的描述模型、原子核結(jié)構(gòu)對(duì)α粒子散射影響原理的物理模型等可以將抽象的物理概念形象化，以深化學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的認(rèn)知與掌握。此外，物理教學(xué)是一個(gè)系統(tǒng)的整體，各單元知識(shí)相互關(guān)聯(lián)，利用物理模型構(gòu)建來(lái)引導(dǎo)學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)有利于疏導(dǎo)整個(gè)教學(xué)過(guò)程，如在電場(chǎng)物理知識(shí)教學(xué)中構(gòu)建“勻速電場(chǎng)”物理模型，學(xué)生在對(duì)此模型進(jìn)行深入理解的基礎(chǔ)上，可更快速的理解磁場(chǎng)中的勻速磁場(chǎng)物理概念。

3、運(yùn)用物理模型進(jìn)行問(wèn)題分析，可提高學(xué)生解決具體物理問(wèn)題的思維能力

具體物理問(wèn)題的分析與解決，都離不開(kāi)對(duì)物理本質(zhì)的把握與主、次矛盾的抽取。在高中物理教學(xué)中，具體物理問(wèn)題物理模型的構(gòu)建，都需要教師對(duì)模型的設(shè)計(jì)思路和物理定律的運(yùn)用進(jìn)行詳細(xì)解析以逐步的培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的物理思維能力。經(jīng)過(guò)反復(fù)的訓(xùn)練以培養(yǎng)學(xué)會(huì)對(duì)復(fù)雜物理知識(shí)進(jìn)行具體化的分析、獨(dú)立解決并合理運(yùn)用物理模型進(jìn)行再研究、再學(xué)習(xí)。

二、物理模型的構(gòu)建原則

物理模型的構(gòu)建可以具體的反映具體事物的物理本質(zhì)，抽取原型的主要物理特征，并以科學(xué)知識(shí)和物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為支撐。因此，高中物理教學(xué)中物理模型的構(gòu)建必須科學(xué)、合理、有理有據(jù)，不能盲目、隨意的進(jìn)行構(gòu)建，其遵循的原則如下所示：

1、反映研究對(duì)象的本質(zhì)特征

以理想氣體模型為實(shí)例進(jìn)行分析，在構(gòu)建物理模型的過(guò)程中我們必須抽象出氣體模型的本質(zhì)特征：（1）氣體分子體積相比氣體體積可以忽略；（2）氣體分析的無(wú)規(guī)則物理運(yùn)動(dòng)性：（3）氣體分子之間及其與器壁之間的碰撞可視為彈性碰撞。在電場(chǎng)、磁場(chǎng)等物理模型構(gòu)建中亦是如此，在構(gòu)建物理模型的同時(shí)讓學(xué)生更深入的理解物理概念與定律如何客觀、真實(shí)的反應(yīng)事物原型。

2、抽取原型主要因素

物理是一門(mén)研究物質(zhì)世界最基本存在和運(yùn)行形式的學(xué)科，而物質(zhì)世界的各種自然現(xiàn)象又不是孤立而存在的，事物之間的相互聯(lián)系的復(fù)雜性使得我們?cè)跇?gòu)建物理模型時(shí)不可能面面俱到，這就要求我們要抓住事物的主要因素、主要矛盾而忽略次要因素、次要矛盾。例如，在研究物理的機(jī)械運(yùn)行這一物理知識(shí)中，現(xiàn)實(shí)世界中物體的運(yùn)動(dòng)不可能有單純理想化的直線(xiàn)、勻速、圓周運(yùn)動(dòng)，而往往是各種復(fù)雜非規(guī)則性運(yùn)動(dòng)。然而，在實(shí)際物理知識(shí)的研究中，我們必須抓住物體運(yùn)行的本質(zhì)規(guī)律、主要因素，以更具體的研究某一物理定律。這才引入了勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)和簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等理想化的物理模型。這就要求我們教學(xué)中構(gòu)建物理模型，需要指定某一特定的條件，抓住主要矛盾去分析和解決具體問(wèn)題。

3、以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)

物理模型的建立不能隨心所欲，它是具體物質(zhì)的本質(zhì)特征，以科學(xué)知識(shí)和物理實(shí)踐為基礎(chǔ)而建立的?？茖W(xué)、正確的物理模型的建立必須立足與物理實(shí)驗(yàn)，其修正、調(diào)整與完善乃至適用范圍都必須遵循與物理實(shí)驗(yàn)為客觀依據(jù)的基本原則。

三、高中物理教學(xué)中物理模型的構(gòu)建程序及案例

我們以高中物理教學(xué)中“帶電粒子在帶等量異號(hào)電荷間的平行板間的運(yùn)行”這一物理模型進(jìn)行具體分析物理模型的構(gòu)建程序和方法。

1、分析帶電粒子的基本物理特征

（1）帶電粒子的體積極?。唬?）本次物理模型的構(gòu)建的主要因素為研究帶電粒子在電場(chǎng)中的“平動(dòng)”這一運(yùn)動(dòng)規(guī)律；（3）帶電粒子所受的物理力在此理想物理模型中為重力和電場(chǎng)力兩種。

2、確定主次因素

抓住此物理模型的主要研究知識(shí)為帶電粒子的“平動(dòng)”，因此要忽略其“旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)”次要因素；抓住帶電粒子在帶等量異號(hào)電荷平板間的物理運(yùn)行這一特定環(huán)境，將其特性視為“勻強(qiáng)電場(chǎng)”，忽略板間運(yùn)動(dòng)的邊緣效應(yīng)；再者，從帶電粒子的受力因素上來(lái)分析，因帶電粒子的體積極小，其受到的重力相比其在平行板間的電場(chǎng)力可忽略不計(jì)，因此我們視“電場(chǎng)力”為主要因素，“重力”為次要因素。

3、抓住本質(zhì)特征，做出合理抽象

根據(jù)以上兩個(gè)條件的確立，在此物理模型中，我們將帶電粒子視為研究對(duì)象，即“質(zhì)點(diǎn)”。在其所受到的重力相比于電場(chǎng)力可忽略不計(jì)的條件下，可視為其只受到恒定的電場(chǎng)力作用。如此一來(lái)，這一物理模型所應(yīng)運(yùn)用的物理知識(shí)包括質(zhì)點(diǎn)的勻速運(yùn)動(dòng)、類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)、勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)等，確定哪一運(yùn)動(dòng)模型視帶電粒子的初始速度和受力方向而定。這樣，便可以結(jié)合已掌握的物理知識(shí)對(duì)這一具體物理問(wèn)題進(jìn)行分析與研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉海.高中物理模型構(gòu)建教學(xué)的理論與實(shí)踐研究[D]. 東北師范大學(xué) 2008

[2] 鄒圣云.高中物理模型教學(xué)的理論與實(shí)踐研究[D]. 貴州師范大學(xué) 2007