淺談高中物理教學(xué)中物理模型構(gòu)建與應(yīng)用策略

羅登勇

【摘要】物理模型是傳授物理知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的重要媒介，在高中物理教學(xué)實(shí)踐中，構(gòu)建和應(yīng)用物理模型，可有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，提高課堂教學(xué)成效。本文在分析物理模型構(gòu)建重要性及基本原則基礎(chǔ)上，以具體案例探討了物理模型建構(gòu)與應(yīng)用策略，以供參考。

【關(guān)鍵詞】高中物理；物理教學(xué)；物理模型

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）02-0127-01

高中物理具有抽象化和公式化的特點(diǎn)，學(xué)生難以直觀地進(jìn)行理解，此外，知識(shí)細(xì)微化程度也比較高。由于高中物理比較晦澀難懂，很多學(xué)生都感覺比較難學(xué)，有的學(xué)生甚至?xí)萑雽W(xué)習(xí)困境而產(chǎn)生厭學(xué)心理。物理模型是高中物理知識(shí)的重要載體，涵蓋了重要的物理內(nèi)容，是高中物理教學(xué)中的一個(gè)重點(diǎn)。高中物理教材所涉及的物理學(xué)原理和定律大多都是對(duì)物理模型行為的刻畫，這種理想化模型的構(gòu)建和運(yùn)用為研究物理問題提供了一個(gè)簡(jiǎn)單明了的思路，為學(xué)生深刻理解物理知識(shí)本質(zhì)創(chuàng)造了有利條件，可以促進(jìn)物理課堂教學(xué)效果與質(zhì)量的提升。

一、高中物理模型的類型

物理學(xué)科的研究對(duì)象是自然界物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和最普遍的運(yùn)動(dòng)形式。物理模型則是相同的類型同樣的性質(zhì)問題的核心歸整，它要打破固有的的思維定式，善于轉(zhuǎn)變思維發(fā)現(xiàn)和了解本質(zhì)。構(gòu)建物理模型過程中，盯主要去次要，簡(jiǎn)化復(fù)雜研究對(duì)象。下面將高中物理模型作分類，分別是實(shí)物模型、過程模型、試題模型。第一，實(shí)物模型。實(shí)物模型屬于實(shí)體系統(tǒng)，模擬或真實(shí)反映物質(zhì)構(gòu)造。它在物理學(xué)科中尤為普遍；電學(xué)中的絕緣體、純電阻等等。研究實(shí)物模型時(shí)，理解概念成功的關(guān)鍵是抓主因來建立模型。第二，過程模型。過程模型是指具體物理過程理想化后抽象出的物理過程。物理學(xué)科研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)變化過程不是想象的簡(jiǎn)單，無法做到樣樣兼顧。分主次抓主要，便會(huì)得到此類模型。例如勻速直線運(yùn)動(dòng)，勻變速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)、斜拋運(yùn)動(dòng)、彈性碰撞、絕熱過程、恒定電流等。第三，試題模型。試題模型是尋找知識(shí)點(diǎn)與知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，任題目怎樣的多樣化、多變化，但是萬變不離其宗，歸整點(diǎn)與點(diǎn)之間的的聯(lián)系，建立模型，根據(jù)題目自身地提示信息，找出題意，將其迅速劃分到一種或幾種模型的聯(lián)立，問題就會(huì)迎刃而解了。

二、物理模型構(gòu)建在高中物理教學(xué)中的重要作用

（一）將抽象的物理概念化繁為簡(jiǎn)，幫助學(xué)生深入理解和掌握物理知識(shí)

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，能夠突出問題的主要因素，將復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化，抽象的事物具體化，有助于學(xué)生在腦海中形成清晰的物理脈絡(luò)，深入理解物理知識(shí)的內(nèi)涵，使物理教學(xué)變得更加具體、形象。

（二）培養(yǎng)學(xué)生物理思維和探究方法，幫助學(xué)生更深刻地掌握物理知識(shí)

高中物理教材所涉及的各類物理模型，都是通過科學(xué)思維，去認(rèn)識(shí)本原世界的相關(guān)知識(shí)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。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)過程，如在電場(chǎng)物理知識(shí)教學(xué)中構(gòu)建“勻強(qiáng)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)中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)物理概念。

（三）優(yōu)化高中物理教學(xué)氛圍，提高學(xué)生解決物理問題的能力

物理知識(shí)可以被廣泛地應(yīng)用到生活的方方面面，高中物理教學(xué)的目的是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)世界本源的知識(shí)和規(guī)律，借助物理模型，可讓物理現(xiàn)象和規(guī)律具體化，激發(fā)學(xué)生探究學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

三、高中物理教學(xué)中物理模型構(gòu)建與應(yīng)用策略

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。

首先，分析帶電粒子的基本物理特征。（1）帶電粒子的體積極小；（2）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。

其次，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。

再次，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，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)、類平拋運(yùn)動(dòng)、勻加速直線運(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)這一具體物理問題進(jìn)行分析與研究。再如，對(duì)于速度 v定向連續(xù)移動(dòng)的電荷，也可以在v方向選取一橫截面積為s的柱體微元，則Δt時(shí)間內(nèi)通過s截面的電量即為以v Δt為高、s為底面積的柱體微元中的電荷的電量。柱體微元電荷表達(dá)式為：ΔQ=NeSvΔt。其中，N 為單位體積中的自由電子數(shù)，e為電子電量。有了這個(gè)微元模型的構(gòu)建后，問題研究的思路立刻變得清晰起來，這充分體現(xiàn)了微元模型對(duì)于物理教學(xué)可以發(fā)揮的輔助效用。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，物理模型的構(gòu)建，對(duì)高中物理教學(xué)具有非常重要的輔助作用。物理模型能夠?qū)⒑芏辔⒂^的、抽象的運(yùn)動(dòng)過程具體化與形象化，重現(xiàn)微觀的運(yùn)動(dòng)過程以及力的相互作用過程，有利于學(xué)生在潛移默化中形成正確的物理思維和良好的探究習(xí)慣，值得在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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