淺談物理模型教學(xué)在高效課堂中的應(yīng)用

周俊華　黃敬軍

模型就是通過對問題現(xiàn)象的分解，利用考慮得來的原理吸收一切的主要因素，略去一切不主要的因素，所創(chuàng)造出來的一幅圖畫 .——錢學(xué)森

很多學(xué)生都認(rèn)為高中物理難學(xué)，上課一聽就懂，一做題就錯(cuò)，一考試就蒙，等試卷發(fā)回來一問老師就又“大夢初醒”，這是怎么回事呢？其實(shí)如果仔細(xì)研究會發(fā)現(xiàn)，做題過程中出現(xiàn)的所謂“實(shí)際問題”，只不過是在原有的“物理模型” 之上進(jìn)行的精心加工而已.而學(xué)生缺乏的“解決實(shí)際問題的能力”實(shí)際上是將“實(shí)際問題”還原成“物理模型”的能力.很多學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)總是以題論題，學(xué)會的只是一個(gè)個(gè)的題目而非真正掌握了解決物理問題的方法.而優(yōu)秀的學(xué)生之所以能快速解題，就是因?yàn)樗麄冋莆樟舜罅康奈锢砟Ｐ?，并能迅速地把新問題的[JP3]情景與相應(yīng)的模型聯(lián)系，然后用模型對應(yīng)的規(guī)律去解決問題.[JP]

所以物理教學(xué)中要重視模型教學(xué)，那么我們該怎么做呢？

首先要明確三個(gè)問題.

第一，什么是物理模型？所謂理想化的物理模型就是為了解釋和探索復(fù)雜的物理事物的本質(zhì)和規(guī)律，撇開問題中個(gè)別的非本質(zhì)因素，抽出主要的本質(zhì)因素加以研究，進(jìn)而建立一個(gè)輪廓清晰，主題突出的易于研究的對象和過程.

第二，怎樣建立物理模型？物理模型本身是抽象性與形象性的統(tǒng)一體，所以物理模型的建立過程是一個(gè)抽象思維與形象思維相結(jié)合的過程.

1.在物理模型建立的過程，首先要建立模型情景，如：學(xué)生看到擺鐘，自然會思考，擺鐘為什么會有計(jì)時(shí)功能？這就是單擺模型；看到汽車起動，自然聯(lián)想到質(zhì)點(diǎn)模型.

2.抽象概括出物理模型，對在生活中提出的一些物理問題、觀察到的物理現(xiàn)象以及提供的有關(guān)信息進(jìn)行研究，排除次要因素，進(jìn)行簡化或理想化.如：研究拋體運(yùn)動和汽車低速運(yùn)動時(shí)不考慮空氣阻力，單擺在擺角很小和不考慮空氣阻力時(shí)

之看成簡諧運(yùn)動.

3.找到物理模型滿足的物理規(guī)律.實(shí)踐表明，教會學(xué)生用模型對應(yīng)的全部規(guī)律去解決問題，才能讓學(xué)生輕松面對許多復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問題.

第三，物理模型主要分為哪幾種類型？

高中物理動力學(xué)研究的體系里，主要研究三個(gè)問題.什么是物質(zhì)？物質(zhì)怎樣運(yùn)動？物質(zhì)的運(yùn)動規(guī)律是什么？物理教學(xué)中把這幾個(gè)問題用物理模型來概括，主要概括為對象的模型，過程與狀態(tài)的模型，規(guī)律的模型.

1.對象模型

地球是一個(gè)龐大的天體，當(dāng)?shù)厍驀@太陽轉(zhuǎn)時(shí)可以把這個(gè)龐大的天體看做質(zhì)點(diǎn).電場中我們把帶電體抽象概括為點(diǎn)電荷，輕桿、輕繩、連接體等都是模型，通過建立對象模型，我們將具體形象的物體抽象概括為物理模型，在這個(gè)過程中，我們把對象簡化了.

2.過程與狀態(tài)模型

高中物理研究的一個(gè)重要問題就是物體經(jīng)歷什么樣的運(yùn)動過程以及在這個(gè)過程里過程量和狀態(tài)量之間有什么樣的關(guān)系，這是在一定的物理情境下來分析他們的過程以及相應(yīng)的關(guān)系.在物理學(xué)中常見的物體運(yùn)動模型里有追及相遇問題、傳送帶問題、物塊在長木板上滑行問題、臨界問題、子彈穿越木塊、彈性碰撞、完全非彈性碰撞等等.本來比較復(fù)雜的物理過程通過抽象概括形成模型，化繁為簡，形成過程與狀態(tài)等模型.

3.規(guī)律模型

上述運(yùn)動模型中我們研究物體在運(yùn)動過程中遵循什么樣的運(yùn)動規(guī)律，或者也可以說物體做什么運(yùn)動.比如自由落體運(yùn)動規(guī)律、勻速直線運(yùn)動規(guī)律、勻變速直線運(yùn)動規(guī)律、平拋運(yùn)動規(guī)律、勻速圓周運(yùn)動規(guī)律、簡諧運(yùn)動規(guī)律、碰撞中動量守恒等等.明確對象和物體運(yùn)動過程之后對研究對象受力分析，結(jié)合力與運(yùn)動之間的關(guān)系確定物體的運(yùn)動規(guī)律.

下面通過傳送帶問題來說明如何建立模型和運(yùn)用模型對應(yīng)的規(guī)律解決問題.

傳送帶問題是高中物理模型中的一種典型模型，對學(xué)生而言，這是一個(gè)難點(diǎn).這類問題主要有兩點(diǎn)需要突破：一是要正確對物體受力分析；二是要能正確判斷物體相對地面、相對傳送帶分別做什么樣的運(yùn)動.

典型例題

已知水平傳送帶長為L=10 m，以v0=4m/s的速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動，質(zhì)量為m=1 kg的小物體以初速度v=8m/s滑上傳送帶的左端，小物體與傳送帶間動摩擦因數(shù)μ=0.4.求物體離開傳送帶時(shí)的速度和物體在傳送帶上運(yùn)動的時(shí)間.

模型就是通過對問題現(xiàn)象的分解，利用考慮得來的原理吸收一切的主要因素，略去一切不主要的因素，所創(chuàng)造出來的一幅圖畫 .——錢學(xué)森

很多學(xué)生都認(rèn)為高中物理難學(xué)，上課一聽就懂，一做題就錯(cuò)，一考試就蒙，等試卷發(fā)回來一問老師就又“大夢初醒”，這是怎么回事呢？其實(shí)如果仔細(xì)研究會發(fā)現(xiàn)，做題過程中出現(xiàn)的所謂“實(shí)際問題”，只不過是在原有的“物理模型” 之上進(jìn)行的精心加工而已.而學(xué)生缺乏的“解決實(shí)際問題的能力”實(shí)際上是將“實(shí)際問題”還原成“物理模型”的能力.很多學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)總是以題論題，學(xué)會的只是一個(gè)個(gè)的題目而非真正掌握了解決物理問題的方法.而優(yōu)秀的學(xué)生之所以能快速解題，就是因?yàn)樗麄冋莆樟舜罅康奈锢砟Ｐ停⒛苎杆俚匕研聠栴}的[JP3]情景與相應(yīng)的模型聯(lián)系，然后用模型對應(yīng)的規(guī)律去解決問題.[JP]

所以物理教學(xué)中要重視模型教學(xué)，那么我們該怎么做呢？

首先要明確三個(gè)問題.

第一，什么是物理模型？所謂理想化的物理模型就是為了解釋和探索復(fù)雜的物理事物的本質(zhì)和規(guī)律，撇開問題中個(gè)別的非本質(zhì)因素，抽出主要的本質(zhì)因素加以研究，進(jìn)而建立一個(gè)輪廓清晰，主題突出的易于研究的對象和過程.

第二，怎樣建立物理模型？物理模型本身是抽象性與形象性的統(tǒng)一體，所以物理模型的建立過程是一個(gè)抽象思維與形象思維相結(jié)合的過程.

1.在物理模型建立的過程，首先要建立模型情景，如：學(xué)生看到擺鐘，自然會思考，擺鐘為什么會有計(jì)時(shí)功能？這就是單擺模型；看到汽車起動，自然聯(lián)想到質(zhì)點(diǎn)模型.

2.抽象概括出物理模型，對在生活中提出的一些物理問題、觀察到的物理現(xiàn)象以及提供的有關(guān)信息進(jìn)行研究，排除次要因素，進(jìn)行簡化或理想化.如：研究拋體運(yùn)動和汽車低速運(yùn)動時(shí)不考慮空氣阻力，單擺在擺角很小和不考慮空氣阻力時(shí)

之看成簡諧運(yùn)動.

3.找到物理模型滿足的物理規(guī)律.實(shí)踐表明，教會學(xué)生用模型對應(yīng)的全部規(guī)律去解決問題，才能讓學(xué)生輕松面對許多復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問題.

第三，物理模型主要分為哪幾種類型？

高中物理動力學(xué)研究的體系里，主要研究三個(gè)問題.什么是物質(zhì)？物質(zhì)怎樣運(yùn)動？物質(zhì)的運(yùn)動規(guī)律是什么？物理教學(xué)中把這幾個(gè)問題用物理模型來概括，主要概括為對象的模型，過程與狀態(tài)的模型，規(guī)律的模型.

1.對象模型

地球是一個(gè)龐大的天體，當(dāng)?shù)厍驀@太陽轉(zhuǎn)時(shí)可以把這個(gè)龐大的天體看做質(zhì)點(diǎn).電場中我們把帶電體抽象概括為點(diǎn)電荷，輕桿、輕繩、連接體等都是模型，通過建立對象模型，我們將具體形象的物體抽象概括為物理模型，在這個(gè)過程中，我們把對象簡化了.

2.過程與狀態(tài)模型

高中物理研究的一個(gè)重要問題就是物體經(jīng)歷什么樣的運(yùn)動過程以及在這個(gè)過程里過程量和狀態(tài)量之間有什么樣的關(guān)系，這是在一定的物理情境下來分析他們的過程以及相應(yīng)的關(guān)系.在物理學(xué)中常見的物體運(yùn)動模型里有追及相遇問題、傳送帶問題、物塊在長木板上滑行問題、臨界問題、子彈穿越木塊、彈性碰撞、完全非彈性碰撞等等.本來比較復(fù)雜的物理過程通過抽象概括形成模型，化繁為簡，形成過程與狀態(tài)等模型.

3.規(guī)律模型

上述運(yùn)動模型中我們研究物體在運(yùn)動過程中遵循什么樣的運(yùn)動規(guī)律，或者也可以說物體做什么運(yùn)動.比如自由落體運(yùn)動規(guī)律、勻速直線運(yùn)動規(guī)律、勻變速直線運(yùn)動規(guī)律、平拋運(yùn)動規(guī)律、勻速圓周運(yùn)動規(guī)律、簡諧運(yùn)動規(guī)律、碰撞中動量守恒等等.明確對象和物體運(yùn)動過程之后對研究對象受力分析，結(jié)合力與運(yùn)動之間的關(guān)系確定物體的運(yùn)動規(guī)律.

下面通過傳送帶問題來說明如何建立模型和運(yùn)用模型對應(yīng)的規(guī)律解決問題.

傳送帶問題是高中物理模型中的一種典型模型，對學(xué)生而言，這是一個(gè)難點(diǎn).這類問題主要有兩點(diǎn)需要突破：一是要正確對物體受力分析；二是要能正確判斷物體相對地面、相對傳送帶分別做什么樣的運(yùn)動.

典型例題

已知水平傳送帶長為L=10 m，以v0=4m/s的速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動，質(zhì)量為m=1 kg的小物體以初速度v=8m/s滑上傳送帶的左端，小物體與傳送帶間動摩擦因數(shù)μ=0.4.求物體離開傳送帶時(shí)的速度和物體在傳送帶上運(yùn)動的時(shí)間.

模型就是通過對問題現(xiàn)象的分解，利用考慮得來的原理吸收一切的主要因素，略去一切不主要的因素，所創(chuàng)造出來的一幅圖畫 .——錢學(xué)森

很多學(xué)生都認(rèn)為高中物理難學(xué)，上課一聽就懂，一做題就錯(cuò)，一考試就蒙，等試卷發(fā)回來一問老師就又“大夢初醒”，這是怎么回事呢？其實(shí)如果仔細(xì)研究會發(fā)現(xiàn)，做題過程中出現(xiàn)的所謂“實(shí)際問題”，只不過是在原有的“物理模型” 之上進(jìn)行的精心加工而已.而學(xué)生缺乏的“解決實(shí)際問題的能力”實(shí)際上是將“實(shí)際問題”還原成“物理模型”的能力.很多學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)總是以題論題，學(xué)會的只是一個(gè)個(gè)的題目而非真正掌握了解決物理問題的方法.而優(yōu)秀的學(xué)生之所以能快速解題，就是因?yàn)樗麄冋莆樟舜罅康奈锢砟Ｐ?，并能迅速地把新問題的[JP3]情景與相應(yīng)的模型聯(lián)系，然后用模型對應(yīng)的規(guī)律去解決問題.[JP]

所以物理教學(xué)中要重視模型教學(xué)，那么我們該怎么做呢？

首先要明確三個(gè)問題.

第一，什么是物理模型？所謂理想化的物理模型就是為了解釋和探索復(fù)雜的物理事物的本質(zhì)和規(guī)律，撇開問題中個(gè)別的非本質(zhì)因素，抽出主要的本質(zhì)因素加以研究，進(jìn)而建立一個(gè)輪廓清晰，主題突出的易于研究的對象和過程.

第二，怎樣建立物理模型？物理模型本身是抽象性與形象性的統(tǒng)一體，所以物理模型的建立過程是一個(gè)抽象思維與形象思維相結(jié)合的過程.

1.在物理模型建立的過程，首先要建立模型情景，如：學(xué)生看到擺鐘，自然會思考，擺鐘為什么會有計(jì)時(shí)功能？這就是單擺模型；看到汽車起動，自然聯(lián)想到質(zhì)點(diǎn)模型.

2.抽象概括出物理模型，對在生活中提出的一些物理問題、觀察到的物理現(xiàn)象以及提供的有關(guān)信息進(jìn)行研究，排除次要因素，進(jìn)行簡化或理想化.如：研究拋體運(yùn)動和汽車低速運(yùn)動時(shí)不考慮空氣阻力，單擺在擺角很小和不考慮空氣阻力時(shí)

之看成簡諧運(yùn)動.

3.找到物理模型滿足的物理規(guī)律.實(shí)踐表明，教會學(xué)生用模型對應(yīng)的全部規(guī)律去解決問題，才能讓學(xué)生輕松面對許多復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問題.

第三，物理模型主要分為哪幾種類型？

高中物理動力學(xué)研究的體系里，主要研究三個(gè)問題.什么是物質(zhì)？物質(zhì)怎樣運(yùn)動？物質(zhì)的運(yùn)動規(guī)律是什么？物理教學(xué)中把這幾個(gè)問題用物理模型來概括，主要概括為對象的模型，過程與狀態(tài)的模型，規(guī)律的模型.

1.對象模型

地球是一個(gè)龐大的天體，當(dāng)?shù)厍驀@太陽轉(zhuǎn)時(shí)可以把這個(gè)龐大的天體看做質(zhì)點(diǎn).電場中我們把帶電體抽象概括為點(diǎn)電荷，輕桿、輕繩、連接體等都是模型，通過建立對象模型，我們將具體形象的物體抽象概括為物理模型，在這個(gè)過程中，我們把對象簡化了.

2.過程與狀態(tài)模型

高中物理研究的一個(gè)重要問題就是物體經(jīng)歷什么樣的運(yùn)動過程以及在這個(gè)過程里過程量和狀態(tài)量之間有什么樣的關(guān)系，這是在一定的物理情境下來分析他們的過程以及相應(yīng)的關(guān)系.在物理學(xué)中常見的物體運(yùn)動模型里有追及相遇問題、傳送帶問題、物塊在長木板上滑行問題、臨界問題、子彈穿越木塊、彈性碰撞、完全非彈性碰撞等等.本來比較復(fù)雜的物理過程通過抽象概括形成模型，化繁為簡，形成過程與狀態(tài)等模型.

3.規(guī)律模型

上述運(yùn)動模型中我們研究物體在運(yùn)動過程中遵循什么樣的運(yùn)動規(guī)律，或者也可以說物體做什么運(yùn)動.比如自由落體運(yùn)動規(guī)律、勻速直線運(yùn)動規(guī)律、勻變速直線運(yùn)動規(guī)律、平拋運(yùn)動規(guī)律、勻速圓周運(yùn)動規(guī)律、簡諧運(yùn)動規(guī)律、碰撞中動量守恒等等.明確對象和物體運(yùn)動過程之后對研究對象受力分析，結(jié)合力與運(yùn)動之間的關(guān)系確定物體的運(yùn)動規(guī)律.

下面通過傳送帶問題來說明如何建立模型和運(yùn)用模型對應(yīng)的規(guī)律解決問題.

傳送帶問題是高中物理模型中的一種典型模型，對學(xué)生而言，這是一個(gè)難點(diǎn).這類問題主要有兩點(diǎn)需要突破：一是要正確對物體受力分析；二是要能正確判斷物體相對地面、相對傳送帶分別做什么樣的運(yùn)動.

典型例題

已知水平傳送帶長為L=10 m，以v0=4m/s的速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動，質(zhì)量為m=1 kg的小物體以初速度v=8m/s滑上傳送帶的左端，小物體與傳送帶間動摩擦因數(shù)μ=0.4.求物體離開傳送帶時(shí)的速度和物體在傳送帶上運(yùn)動的時(shí)間.