物理模型的作用、分類及應(yīng)用

王中龍

【關(guān)鍵詞】 物理教學(xué)；物理模型；作用；分類；應(yīng)用

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標(biāo)識碼】 A

【文章編號】 1004—0463（2016）04—0109—01

物理模型是人們?yōu)榱搜芯课锢韱栴}的時候更加方便和更好理解，從而揭示物理現(xiàn)象的本質(zhì)，而對所要研究的對象進行一種比較簡化的模擬和描述。高中物理教材中有很多模型，比如電力線模型、理想氣體模型、自由落體模型等等。下面，筆者對物理模型分類的重要性及其實際應(yīng)用詳細(xì)闡述。

一、 物理模型在教學(xué)中的作用

1. 有助于聯(lián)系實際。高中物理課程的一個目標(biāo)就是要學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識和技能而且要熟練掌握這些技能與知識，并能在實際生活中靈活應(yīng)用。在高中物理教學(xué)中建立物理模型，能夠讓學(xué)生切身體會到物理知識在實際生活中的應(yīng)用，認(rèn)識到物理知識與社會的聯(lián)系，加深學(xué)生對物理學(xué)科的親切感，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

2. 有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的物理研究方法。首先，在建立物理模型以及處理物理過程的時候，都要分析物理問題。通過建立物理模型，能夠培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力，讓學(xué)生分清主次，抓住物理現(xiàn)象的本質(zhì)，并運用科學(xué)的思維方式去解決物理問題，有助于學(xué)生掌握科學(xué)研究物理的方法。其次，在高中物理教學(xué)中建立物理模型，一方面可以培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，另一方面還能幫助學(xué)生解決實際生活中遇到的問題，同時有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。

3. 有助于培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力。高中物理最常見的模型是過程模型和對象模型，也是高中物理課堂中非常重要的知識。教師在物理教學(xué)中只要抓住了重點內(nèi)容，明確了過程模型和對象模型之間的關(guān)系，就找到了知識點之間的紐帶和聯(lián)系。如，學(xué)生學(xué)習(xí)了質(zhì)點模型、力的模型之后，教師引導(dǎo)學(xué)生進行總結(jié)，學(xué)生頭腦中就會形成模型的結(jié)構(gòu)圖，加深對物理知識的理解。學(xué)生頭腦中一旦有了知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，就很容易遷移所學(xué)物理知識，使其成為自己的東西。

二、物理模型分類

1. 對象模型。該模型主要是針對研究對象的特點，放棄非本質(zhì)的、次要的因素，抓住本質(zhì)的、主要的因素，然后建立一個能反映研究對象的本質(zhì)屬性且便于研究的新形象。對象模型在高中物理教材中非常常見，比如理想流體、剛體、單擺、彈簧振子、質(zhì)點、磁力線、電力線、近軸光線、點光源。對象模型在高中物理教學(xué)中有著不可替代的作用。

2. 過程模型。建立過程模型主要是為了研究比較復(fù)雜的物理問題，是以物體運動變化的過程為基礎(chǔ)，然后根據(jù)研究的需要以及問題的性質(zhì)，找出物理過程的主要因素，從而建立能夠反映物理現(xiàn)象本質(zhì)的過程。在高中物理教材中，過程模型也非常常見，如等壓變化、等容變化、彈性碰撞、簡諧振動、自由落體運動。

三、 物理模型在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用

1. 動量守恒定律——“人船模型”。 “人船模型”的特點是，在系統(tǒng)的某個方向沒有受到外力或者是不受外力的時候，在這個方向或者是系統(tǒng)動量就會呈現(xiàn)守恒狀態(tài)，也稱為動量守恒。相互作用之前處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)相互作用之后才發(fā)生運動。根據(jù)“人船模型”，可以總結(jié)出動量守恒定律：O=m1v1-m2v2，然后可以得到O=m1-m2，從而得到m1S1-m2S2。在這個公式中，可以發(fā)現(xiàn)S1、S2是兩個物體的位移.這個公式說明了，在任何一段時間里面，系統(tǒng)中的兩個物體位移的大小和他們的質(zhì)量成反比。教師通過實際構(gòu)建“人船模型”，可以讓學(xué)生直觀進行理解，把比較抽象的物理知識變得更加直觀，也便于總結(jié)出相關(guān)規(guī)律，還能在今后遇到相關(guān)的物理題型或者是物理現(xiàn)象時，想到該模型，從而根據(jù)這個模型的相關(guān)知識去進行構(gòu)思，從而得到正確的答案。

2. “子彈擊打木塊”。該模型由兩個物體構(gòu)成了一個系統(tǒng)，當(dāng)該系統(tǒng)受到的外力的合力為零而且系統(tǒng)受到的相互作用力是一對恒力的時候，這種類型的題就可以用“子彈擊打木塊”模型來進行模擬。教師可以在課堂上給學(xué)生構(gòu)建這個“子彈擊打木塊”的模型——把木塊放在光滑的水平面上，一顆子彈從水平方向射進木塊中：

雖然物理現(xiàn)象非常多，但是與這類問題相似的情況都可以用這個模型來進行解答。當(dāng)教師給學(xué)生建立完這個模型之后，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出這個模型中涉及到的物理知識——運動學(xué)、動力學(xué)、能量、動量的規(guī)律以及對這個模型的圖象進行描述，讓學(xué)生深刻地理解這個模型所體現(xiàn)的知識點。

編輯：謝穎麗