高中物理教學(xué)中的模型構(gòu)建及其實踐

魯月華

(福建省泉州市泉港區(qū)第六中學(xué) 362200)

在高中物理課堂中，一定程度上，物理模型就是物理課堂的靈魂所在，這一教學(xué)模式通過對問題分析和運用講解對學(xué)生進行學(xué)習(xí)引導(dǎo)，可以培養(yǎng)學(xué)生的思考能力和創(chuàng)造能力，也可引導(dǎo)學(xué)生物理知識在實際生活中進行運用.在實際的教學(xué)應(yīng)用過程當中，又存在著一定的影響因素，特別是學(xué)生對一個個模型的掌握能力，所以模型構(gòu)建和相關(guān)實踐就要重點研究了.

一、高中物理教學(xué)中模型構(gòu)造與實踐的意義

物理模型的構(gòu)造，能夠簡化物理問題的解決，可以將一些復(fù)雜的問題簡單化，人對實際存在的問題抱有的原有的看法不能夠很好的解決問題的時候，構(gòu)建物理模型對現(xiàn)實世界當中原有現(xiàn)實事物進行物理描述，然后加以研究，被描述的對象就成了構(gòu)造的模型，然后對模型加之實踐研究，就形成了以構(gòu)造數(shù)學(xué)模型為主的這一教學(xué)模式.這一科學(xué)方法的依據(jù)就是人能夠通過模型的建立獲得原有客體事物的深刻規(guī)律，在教學(xué)中經(jīng)常使用，能夠使教學(xué)問題簡化，進而簡便學(xué)生對復(fù)雜問題的研究.模型的構(gòu)造，又能夠使學(xué)生形成形象思維，可以對一個事物進行描述，然后轉(zhuǎn)變思維方式，以提高學(xué)生對物理問題的掌握情況.模型的建立還有相關(guān)實踐可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，能夠培養(yǎng)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣，部分學(xué)生還能依照模型和實踐作出相關(guān)物理規(guī)律的總結(jié)，這就大大提高了模型實踐教學(xué)的效率.

二、怎樣構(gòu)建物理模型與其實踐

建立物理模型的本質(zhì)在于對研究事物本質(zhì)的把握，能夠正確的作出形象的物理模型并能夠容易實踐.物理模型就是把原事物形象的作出理想的模型，便于研究得出結(jié)論，是對同類型事物地規(guī)整總結(jié).以氣體為例，從分子運動的理論看，理想的氣體與相關(guān)事物構(gòu)造形成的分子模型是相互對應(yīng)的.教師應(yīng)該重視遷移教學(xué)，以此來提高學(xué)生的抽象理解能力，讓學(xué)生在知識中找到規(guī)律并總結(jié)，找出模型與原物體的異同構(gòu)建物理模型，一定要實事求是的以物理實驗為依據(jù)，不能夠隨意的構(gòu)建模型，在適用的防偽范圍之內(nèi)進行構(gòu)建，然后對其進行修改和調(diào)整，這樣更能夠準確的得到需要的物理規(guī)律結(jié)論，以理論依據(jù)和試驗為依據(jù)，這樣構(gòu)建的模型和所形成的實驗也容易讓人信服.

三、高中物理模型構(gòu)造的常見模型

1.物理對象模型

實際的物體在一定的條件下可以形象的被描述為理想的描述對象，即物理對象模型.這種模型之中的兩種模型對象又有實體對象和場對象的區(qū)別.實體對象模型主要有：輕彈簧、輕桿和輕繩、光滑的表面、單擺、彈簧振子、平行板電容器、純電阻、理想氣體、點光源、原子模型等.場對象模型有：勻強電場、勻強磁場、真空等.以質(zhì)點為例，質(zhì)點是一個有質(zhì)量的幾何點.質(zhì)點問題研究過程中，可以忽略物體的大小和形狀.例：在研究地球運動時，地球繞太陽公轉(zhuǎn)的問題可忽略地球的大小、形狀，把地球看成是一個有質(zhì)量的點.按照質(zhì)點的問題來考慮，就可以得到許多的觀測數(shù)據(jù).這主要是因為地球到太陽的平均距離是遠大于地球的半徑，地球上各個點對于太陽運動可以看成是相同的.但是在地球自轉(zhuǎn)研究過程中，地球的大小和形狀就是影響這一運動的主要因素，不能忽略，質(zhì)點不能反映這一地球運動的實質(zhì).

2.理想化實驗?zāi)Ｐ?/h3>

高中物理學(xué)習(xí)中，很容易碰見理想化模型，如：光滑、質(zhì)點、單擺、勻速直線運動、勻速圓周運動等等.這一系列理想化物理模型的產(chǎn)生，是人們長期生活研究的積淀，總結(jié)出來的經(jīng)典模型，它們對人們解決許多現(xiàn)實問題都起著至關(guān)重要的作用.我們知道，生活中的物理問題往往都是比較復(fù)雜的，我們?nèi)绻谝欢ㄇ闆r下對這些實際問題進行理想化處理，構(gòu)建與之適應(yīng)的物理模型，不僅可以高效地解決問題，也可以更深的對物理規(guī)律進行理解概括.例：例如伽利略實驗，同樣的小球從同種材料同種高度的斜坡上滑下，在摩擦力減小的情況下，運動的路程逐漸增大.伽利略實驗可以推理得知，小球在沒有摩擦力作用的情況下，會永遠做勻速直線運動，這一模型就是建立在理想的情況之下的，牛頓在此基礎(chǔ)上，又深化建立了牛頓第一定律.伽利略實驗得知的規(guī)律，推倒了延續(xù)千年的“力維持運動”的結(jié)論.

3.過程模型

過程模型是將實際物理運動過程，考慮其各方面的因素，使之成為典型的共性過程.例：勻速直線運動、勻加速直線運動、穩(wěn)恒電流、簡諧運動、絕熱過程等.他們從不同的側(cè)面和角度描述和揭示了各種問題實際過程的特征，也標志著物理學(xué)研究的深化.例：高中物理中一個非常重要的運動模型——單擺，它是由一根不可伸長的線，上面系上一個可以視為是質(zhì)點的物體擺球構(gòu)成，顯而易見，這是一個抽象化了的物理模型.在當單擺運動的時候，其回復(fù)的力由重力的切向分力提供.當單擺為最大擺角時，單擺運動就被稱為簡諧運動.單擺擺球的運動軌跡是一段圓弧，它的軌道半徑與等效擺長相等.對于許多形異質(zhì)同的單擺物體，不管有無“懸點”，只要搞清楚了圓弧軌道半徑，單擺的周期就可以計算.

4.圖像模型

物理模型中可以依據(jù)數(shù)學(xué)圖像而建立的圖像模型，在物理學(xué)習(xí)中很容易見到，相關(guān)如電學(xué)當中各個圖像.例如：運動學(xué)中的路程時間圖，速度時間圖、電學(xué)之中的交流電圖像，串聯(lián)、并聯(lián)，再像是實驗中的圖像，比如牛頓第二定律的a—F圖像、伏安法測電阻時使用的電流電壓圖像，還有在各類物理問題中所出現(xiàn)的圖像，都是比較典型的圖像模型，圖像模型可以使長篇的文字概括變?yōu)楹唵蔚膱D形符號，并且容易理解，這樣就達到了構(gòu)建物理模型的最初目的，然后還能夠更好的解決物理問題.

構(gòu)造物理模型下的物理教學(xué)已經(jīng)成為了當下物理教學(xué)當中必不可少的一部分，不但承載著整個物理教學(xué)體系的希望，而且是使物理知識走向更多學(xué)生的必經(jīng)之路.對于如何搭建這樣一條道路，教師還得深入研究，爭取讓模型構(gòu)造造福于每一個高中學(xué)子.物理模型構(gòu)造使學(xué)生孵化產(chǎn)生的更多的創(chuàng)新的新想法，都是具有推進作用的.所以，今天的物理教學(xué)之中的模型構(gòu)造，應(yīng)該深深刻在每一位老師的心中.