初中物理模型在教學中的運用

摘要：在物理學中先建立物理模型，然后在一定條件下，用于處理某些實際問題。物理模型是在抓住主要因素忽略次要因素的基礎上建立起來的，它能具體、形象、生動、深刻地反映事物的本質和主流。

關鍵詞：物理模型；物理教學；學生參與

初中物理是一門研究物質最普遍、最基本的運動形式的自然科學。而所有的自然現象都不是孤立的，這種事物之間復雜的相互聯系，一方面反映了必然聯系的規律性，同時又存在著許多偶然性，使我們的研究產生了復雜性。

一、物理模型在教學中的作用

建立和正確使用物理模型可以提高學生理解和接受新知識的能力。例如，我們在運動學中建立了“質點”模型，學生對這一模型有了充分的認識和足夠的理解，為以后學習質點的運動、萬有引力定律、物體的平動和轉動，以及電學中的“點電荷”模型、光學中的“點光源”模型等奠定了良好的基礎，使學生學習這些新知識時容易理解和接受。建立和正確使用物理模型有利于學生將復雜問題簡單化、明了化，使抽象的物理問題更直觀、具體、形象、鮮明，突出事物間的主要矛盾。建立和正確使用物理模型對學生的思維發展、解題能力的提高起著重要的作用，可以把復雜隱含的問題化繁為簡、化難為易，起到事半功倍的效果。

二、初中物理中常見的物理模型

物理模型是物理思想的產物，是科學地進行物理思維并從事物理研究的一種方法。就中學物理中常見的物理模型，可歸納如下：

1.物理對象模型化。物理中的某些客觀實體，如質點，舍去物體的形狀、大小、轉動等性能，突出它所處的位置和質量的特性，用一有質量的點來描繪，這是對實際物體的簡化。當物體本身的大小在所研究的問題中可以忽略，也能當作質點來處理。類似質點的客觀實體還有剛體、點電荷、薄透鏡、彈簧振子、單擺、理想氣體、理想電流表、理想電壓表等等。

2.物體所處的條件模型化。當研究帶電粒子在電場中的運動時，因粒子所受的重力遠小于電場力，可以舍去重力的作用，使問題得到簡化。力學中的光滑面；熱學中的絕熱容器、電學中的勻強電場、勻強磁場等等，都是把物體所處的條件理想化了。

3.物理狀態和物理過程的模型化。例如，力學中的自由落體運動、勻速直線運動、簡諧運動、彈性碰撞；電學中的穩恒電流、等幅振蕩；熱學中的等溫變化、等容變化、等壓變化等等都是物理過程和物理狀態的模型化。

4.理想化實驗。在實驗的基礎上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，根據邏輯推理法則，對過程進一步分析、推理，找出其規律。

5.物理中的數學模型。客觀世界的一切規律原則上都可以在數學中找到它們的表現形式。在建造物理模型的同時，也在不斷地建造表現物理狀態及物理過程規律的數學模型。當然，由于物理模型是客觀實體的一種近似，以物理模型為描述對象的數學模型，也只能是客觀實體的近似的定量描述。例如，在研究外力一定時加速度和質量的關系實驗中，認為小車受到的拉力等于砂和砂桶的重力，其實，小車受到的拉力不正好等于砂和砂桶的總重力。只有砂和砂桶的總質量遠小于小車和砝碼的總質量時，才可近似地取砂和砂桶的總重力為小車所受的拉力，這是我們采取簡化計算的一種數學模型。單擺作簡諧運動時，為什么要求擺角小于10度？這是因為只有在這種情形下，單擺的回復力才近似與位移成正比，才滿足簡諧運動的條件。

三、物理模型與教學中的運用

1.建立模型概念，理解概念實質。概念是客觀事物的本質在人腦中的反映，客觀事物的本質屬性是抽象的、理性的。要想使客觀事物在人腦中有深刻的反映，必須將它與人腦中已有的事物聯系起來，使之形象化、具體化。物理模型大都是以理想化模型為對象建立起來的。建立概念模型實際上是撇開與當前考察無關的因素以及對當前考察影響很小的次要因素，抓住主要因素，認清事物的本質，利用理想化的概念模型解決實際問題。學生在理解這些概念時，很難把握其實質，而建立概念模型則是一種有效的思維方式。

2.認清條件模型，突出主要矛盾。條件模型就是將已知的物理條件模型化，舍去條件中的次要因素，抓住條件中的主要因素，為問題的討論和求解起到搭橋鋪路、化難為易的作用。條件模型的建立，能使我們研究的問題得到很大簡化。

3.構造過程模型，建立物理圖景。過程模型就是將物理過程模型化，將一些復雜的物理過程經過分解、簡化、抽象為簡單的、易于理解的物理過程。例如，為了研究平拋物體的運動規律，我們先將問題簡化為下列兩個過程：第一，質點在水平方向不受外力，做勻速直線運動；第二，質點在豎直方向僅受重力作用，做自由落體運動。可見，過程模型的建立，不但可以使問題得到簡化，還可以加深學生對有關概念、規律的理解，有利于培養學生思維的靈活性。