高中物理教學的模型構(gòu)建

【摘 要】隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，培養(yǎng)實用型的技術(shù)人才顯得尤為重要。物理作為與日常生產(chǎn)生活密不可分的學科，一再強調(diào)理論與實踐相結(jié)合的重要性，因此高中物理教學模型的構(gòu)建至關(guān)重要，構(gòu)建統(tǒng)一的理想模型和解題模型，能夠降低教學難度，提升教學質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】高中物理;教學模型;力學

【中圖分類號】G633.7 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009（2015）46-0048-02

【作者簡介】羊丹丹，江蘇省靖江高級中學（江蘇靖江，214500）教師。

高中物理的教學，可謂是與日常生產(chǎn)生活緊密相連，為了能夠滿足社會對人才的基本需求，高中物理教學也一再強調(diào)理論與實踐相結(jié)合的重要性。然而，就目前高中物理教學的現(xiàn)狀來看，學生在接受高中物理教學之后，只能對理論性的東西有所涉及，實際生活中的問題很少涉及。所以通過構(gòu)建物理教學模型作為高中物理教學的切入點，通過設(shè)計形象化、立體化的物理模型來降低高中生學習物理的難度，這對于提升學生對物理理論知識的認知、提高實際動手能力具有非常重要的現(xiàn)實意義。

一、高中物理教學模型構(gòu)建的基本原則

由于高中物理對于學生的邏輯思維能力、個人理解能力以及空間想象能力的要求都很高，具有一定的學習難度，因此在高中物理教學過程中構(gòu)建物理模型的主要目的是利用形象化的實際體現(xiàn)將抽象的、無形的物理概念具體化，從而降低學生的學習難度，提高學生對高中物理理論與實際生活之間關(guān)系的認知。在構(gòu)建高中物理教學模型時，需要遵循一定的原則。

首先，構(gòu)建物理模型需要突出主要問題。在構(gòu)建物理模型時，必須要拋棄不會對結(jié)果產(chǎn)生較大影響的因素，避免因為考慮太多而使得原本應該簡化的物理模型更加復雜。

其次，所構(gòu)建的物理模型必須依附于問題本身。在解決不同類型的問題時，必須要考慮到物理題目本身的意義，不能主觀臆斷隨意選擇，最終造成模型構(gòu)建不準確。

最后，構(gòu)建物理模型必須遵守科學本質(zhì)。物理模型是為了簡化復雜的有難度的理論知識，但是教師也不能一味地追求簡化而違背了科學本質(zhì)。

二、高中物理教學模型的構(gòu)建與應用

高中物理教學模型的構(gòu)建與應用，是在高中物理教學模型構(gòu)建原則的基礎(chǔ)上，按照一類問題的解決方法和途徑，建立最基本的物理教學模型的概念和思路。然后在此基礎(chǔ)上，針對具體的題目，構(gòu)建專門的教學解題模型，并以此為契機，針對同一題型不同題目的問題的解決方法進行歸納與介紹，從而使學生從根本上理解高中物理的基本理論，掌握不同題目的解題方法。本文以力學中產(chǎn)生彈力或者拉力的輕繩、輕質(zhì)彈簧等實際描述的題目所形成的物理模型的構(gòu)建與應用進行舉例。

1.教學模型的構(gòu)建。

在實際生活中，我們所說的彈簧、繩等力的傳遞介質(zhì)都是有實際質(zhì)量的，會對各種力學物理現(xiàn)象產(chǎn)生非常重要的作用。如果考慮到傳遞介質(zhì)自身的力對力學物體產(chǎn)生的影響，這就會極大地增加學生學習難度，也超出了高中生的學習范圍，所以輕繩、輕彈簧等在高中物理教學中有以下假定：（1）力量傳遞介質(zhì)自身質(zhì)量忽略不計，且彈力或拉力方向與輕繩或輕彈簧平行。（2）輕繩不會由于自身拉力或彈力的變化而使長度發(fā)生變化，在其可承受范圍內(nèi)，可以在固定長度內(nèi)隨意改變拉力或彈力的大小。（3）輕彈簧則會根據(jù)自身拉力或彈力變化而發(fā)生變形。當然，在彈簧可承受范圍內(nèi)，可以根據(jù)其長度使用胡克定律來計算其拉力或彈力的大小。胡克定律是彈簧在發(fā)生形變時，彈力的大小F跟彈簧伸長（或縮短）的長度x成正比，即F=kx，其中k為彈簧彈力系數(shù)，x為該彈簧被拉伸或者壓縮時，與無連接物的正常情況下長度之差，而彈簧彈力系數(shù)的公式為：k=NR4/4nr3。其中，N為彈簧金屬絲剪切模量，R為彈簧金屬絲橫截面半徑，n為匝數(shù)，r為繞匝的半徑。（4）對于輕繩來說，如果是同一根繩而中間無結(jié)點，那么其拉力在此繩任何位置上恒等。如果有結(jié)點，則看作兩條獨立的繩，拉力是否相等則根據(jù)題目的實際要求。

2.教學模型的應用。

使用構(gòu)建的力學通用模型，就可以解答實際的題目。但對于同一類型的力學題目，教師需要設(shè)計不同的解題模型，從而讓學生更加便捷地對問題進行解答，對物理理論知識有更加充分的了解。

如圖1所示，小車向前直線運行，加速度為a，車內(nèi)頂部有一輕繩懸掛一小球，該球質(zhì)量為m，該繩與垂直線呈θ角度，那么此時小球受到輕繩的拉力的方向是什么？大小是多少？

首先，在解答此題時，需要找到關(guān)注對象，并且了解其目前的狀態(tài)。對于此題而言，關(guān)注對象是小球。根據(jù)我們的生活經(jīng)驗，比如我們乘坐在車內(nèi)，車輛以什么穩(wěn)定狀態(tài)的速度運行，那么車內(nèi)的物體和車輛的狀態(tài)是一樣的，所以該小球也和車輛一樣，屬于同一整體，相對于地球來說是以a的恒定加速度做直線運動。

其次，根據(jù)關(guān)注對象所處的狀態(tài)，分析其受到的力。以實際生活來看，所有處在地球上的物體必然會受到重力，同時小球在車廂頂部被輕繩懸掛，必然受到繩子的拉力。由于該拉力的方向與繩子反向平行，根據(jù)生活經(jīng)驗可知，該繩子的拉力必然是沿繩子方向斜向上，與垂直向上的直線呈θ角度。

最后根據(jù)關(guān)注對象的狀態(tài)以及受到的力，繪制解題坐標模型，根據(jù)力的分解知識來解答此題目。

如圖2所示，其中坐標中心點為關(guān)注對象，即小球。該小球共受兩個作用力，分別是F和mg，其中mg為小球所受重力，F(xiàn)為軟繩的拉力，即求解的力。而ma為小球以a為加速度前進的力。由加速度可知，該力亦能求得，大小為ma。故而根據(jù)坐標模型對力F進行分解，可知，力F的θ角對邊為向上的力，因為小球在垂直方向上屬于靜止狀態(tài)，無加速度，故而與小球的重力大小相等，方向相反，水平方向的力與ma大小相等，方向相同，有如下公式：

Fcosθ=mg，F(xiàn)sinθ=ma

故而求得，F(xiàn)力的大小為：

F=m

3.教學模型的應用分析。

針對高中物理教學模型的構(gòu)建，需要遵循一定的原則來構(gòu)建，主要目的就是簡化物理復雜難懂的理論知識。在構(gòu)建物理教學模型時，要為同類型的題目構(gòu)建統(tǒng)一的理想模型，即在理論層面，教師需要忽略干擾項，然后按照理論的知識構(gòu)建統(tǒng)一的教學模型，幫助學生對物理理論知識和題目的理解。教師可以根據(jù)實際題目的內(nèi)容，按照統(tǒng)一的模型來專門為其設(shè)計解題模型，輔助學生理解和解答題目。

三、教學感悟

高中物理教學模型的構(gòu)建，不僅可以通過形象具體的物理模型來輔助學生們理解物理理論知識，而且可以降低學生的解題難度，最重要的是可以對同一類的題目為學生提供解答的方法，從而將高中物理教學質(zhì)量提升到一個全新的高度。

【參考文獻】

[1]胡鑫.淺談高中物理教學常見問題和對策[J]. 赤子：上中旬，2015（06）.

[2]曹顯華.淺談高中物理教學中的學法指導[J]. 科學咨詢：教育科研，2015（02）.