構(gòu)建模型法在中學(xué)物理力學(xué)學(xué)習(xí)中的應(yīng)用研究

肖景養(yǎng)

【摘 要】 在中學(xué)教育體系中高中物理與其他學(xué)科相比，其涉及的力學(xué)內(nèi)容和教育的形式都較為復(fù)雜與困難，所以高中生在力學(xué)知識的學(xué)習(xí)過程中容易出現(xiàn)各種問題和錯誤。作為高中物理教師，應(yīng)該將構(gòu)建模型法應(yīng)用其中，以此彌補傳統(tǒng)教育的不足和缺陷，促進學(xué)生將模型與物理學(xué)習(xí)實踐相結(jié)合，進而更好地掌握現(xiàn)代化的學(xué)習(xí)方法。對此，本文將針對構(gòu)建模型法，從物理模型、運動模型等角度出發(fā)，制定有效的應(yīng)用策略。

【關(guān)鍵詞】 構(gòu)建模型法? 中學(xué)? 物理? 力學(xué)學(xué)習(xí)? 應(yīng)用研究

引言：《物理教學(xué)大綱》中明確指出：“教師應(yīng)該通過對概念的形成、規(guī)律的找出、模型的建立以及知識的運用等手段，完成最終分析實際問題、形成模型構(gòu)建能力的教育目標(biāo)。”由此可見，高中生的模型構(gòu)建能力是相對重要的，只有高中生掌握質(zhì)點、等效力等知識，才能分析某個物理問題的本質(zhì)原理。對此，教師應(yīng)該在物理力學(xué)教育中融入構(gòu)建模型法，以此激發(fā)高中生學(xué)習(xí)的主動性與積極性。

一、閱讀物理題目，研究物理模型

在高中物理教育工作中，構(gòu)建模型法的應(yīng)用形式和內(nèi)容較為復(fù)雜，學(xué)生需要在應(yīng)用之前了解物理題目中的相關(guān)要求與條件，并且找尋應(yīng)用的具體意義，從而分析何為研究對象，并站在研究對象的視角下，對物理模型進行一定的構(gòu)建。然而，當(dāng)高中生接觸力學(xué)知識時我們不難發(fā)現(xiàn)最困惑他們的還是研究對象不清楚的問題?；诖?，教師應(yīng)該引導(dǎo)并帶領(lǐng)學(xué)生多多閱讀題目，找出其中可能存在的對象，并根據(jù)所求的問題判斷何為真正的研究對象。例如物理受力知識點中，學(xué)生可以利用整體法和分離法，在審題的過程中針對可能存在的研究對象進行質(zhì)點、點電荷的分析，從而為研究對象建立物理模型。

以魯科版高一物理必修第一冊《力的分解》一課為例，在講述“力的正交分解”的相關(guān)知識時，教師可以讓高中生聯(lián)想自己拉行李箱時的作用力，并將其拉力進行分解，從而幫助學(xué)生更加直觀地感受物理題目的研究對象。沿水平與豎直兩個方向建立直角坐標(biāo)系，將人拉箱子的力F沿x軸和y軸兩個力進行分解并構(gòu)建物理模型，可以得出Fx=Fcos？茲和Fy=Fsin？茲，其中Fx是水平向前拉箱子產(chǎn)生的力，F(xiàn)y是豎直向上提箱子產(chǎn)生的力，進而使學(xué)生更加深刻地掌握力的相互作用和分解法。

二、結(jié)合運動過程，研究運動模型

在物理力學(xué)的知識中，研究對象的運動模型，就是探究對象的運動狀態(tài)，例如靜止?fàn)顟B(tài)、勻速直線運動或者勻加速直線運動等等，這些都表示對象的“運動”。對此，高中物理教師應(yīng)該帶領(lǐng)學(xué)生根據(jù)模型建立的方式快速地確定研究對象的運動狀態(tài)，從而找尋其中有關(guān)物理環(huán)境的知識點和運動規(guī)律，進一步明確物理公式的使用。同時，教師需要注意研究對象運動模型的構(gòu)建是學(xué)生學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，但是其中涉及的運用要素是相對復(fù)雜的，這就要求教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注對象的運動數(shù)形和運動改變方式，從而做好充足的前期研究工作，為模型的構(gòu)建奠定堅實的基礎(chǔ)和了解不同運動形式的規(guī)律和要求提供知識依據(jù)。

以魯教版高一物理必修第一冊《科學(xué)探究：加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》一課為例，教師可以借助PPT的手段，將多人推車的畫面以圖片或視頻的形式呈現(xiàn)給高中生，并且向他們說明在相同的推理下，汽車獲得的加速度與其質(zhì)量和所受外力有關(guān)。隨后，教師為學(xué)生準(zhǔn)備木板、薄墊塊、小車、細(xì)繩、重物、打點計數(shù)器、紙帶、電源、天平、砝碼以及刻度尺等試驗工具，讓高中生進行實驗裝置的設(shè)計，隨后，讓他們在小車質(zhì)量m不變的前提下，增加作用力的方式F，從而建立觀察小車在不同作用力下的運動軌跡與加速度，為每一種作用力與加速度的關(guān)系制作運動模型，從而明確加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系。

三、分析已知條件，研究參數(shù)模型

通常情況下，高中物理教師利用受力分析、運動分析等手段對研究對象的參數(shù)模型進行適當(dāng)?shù)墓浪?，從而根?jù)題目中的已知條件，找出其中隱含的數(shù)量信息。首先，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生閱讀物理題目，并且根據(jù)題目給出的已知條件找尋哪些力學(xué)參數(shù)是已知的，哪些是未知的，哪些是所求的，哪些又是干擾的信息等等。例如，在一個質(zhì)點自由落體的物理題目中，學(xué)生可以很容易地找到已知量和要求量，但其中還有一個隱含量，那就是重力加速度g，只有當(dāng)學(xué)生分析已知條件找到各種各樣的參數(shù)，才能建立一個較為完整的參數(shù)模型;其次，教師還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生站在研究對象的立場上對物理模型和運動模型進行一定的整合，借助這兩個模型可以更加快速地確定參數(shù)模型的范圍，這樣可以有效地解決已知條件不足的物理問題。

結(jié)束語

總而言之，在教學(xué)改革的背景下，我國中學(xué)物理教育內(nèi)容和形式都在發(fā)生著變化，模型的融入使得物理知識與實踐工作的聯(lián)系更加緊密，也可以吸引學(xué)生的注意力，促進他們積極主動地學(xué)習(xí)力學(xué)知識。對此，高中物理教師應(yīng)該明確構(gòu)建模型法的重要性，采取相應(yīng)的措施和手段應(yīng)用該方法，例如閱讀物理題目，研究對象的物理模型;結(jié)合運動過程，研究對象的運動模型等等，以此保障學(xué)生具有較強的實踐動手能力，最終促進其全面的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 杜彥麗.高中物理教學(xué)中利用模型建構(gòu)培養(yǎng)學(xué)生思維能力的策略[J].西部素質(zhì)教育，2020，601：67.

[2] 張繼.如何在物理復(fù)習(xí)課教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)——以“動量和能量的綜合問題：物塊+滑板模型”為例[J].西部素質(zhì)教育，2017，321：74-75.

[3] 陸永華.指向物理核心素養(yǎng)的“主線”深度教學(xué)實踐研究——以電磁感應(yīng)單桿模型微專題復(fù)習(xí)為例[J].物理教師，2020，4109：19-23.

※本文系三明市基礎(chǔ)教育科學(xué)研究2021年度課題《高中物理力學(xué)模型構(gòu)建教學(xué)理論與實踐研究》（課題立項批準(zhǔn)號：JYKT-21063）研究成果