例談高中物理模型教學(xué)法

新課程的改革，對物理教師的教學(xué)方法提出了更高的要求。經(jīng)過多年的教學(xué)實踐，筆者總結(jié)出模型化教學(xué)法，可化抽象為形象、復(fù)雜為簡單，使學(xué)生能深刻體會物理的規(guī)律性與系統(tǒng)性，從而得心應(yīng)手地解題。

一、什么是物理模型

物理模型是指物理學(xué)研究的最基本單元。為了抓住事物的主要矛盾，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，在物理學(xué)研究中，通常把實際問題理想化。物理學(xué)中的理想模型可以分為四類：對象模型、結(jié)構(gòu)模型、過程模型和環(huán)境模型。高中物理中，對象模型有質(zhì)點、理想氣體、點電荷、電源等；結(jié)構(gòu)模型有盧瑟福原子模型等；過程模型有勻速直線運動、勻加速直線運動、平拋運動、圓周運動、簡諧運動、機械波、碰撞等；環(huán)境模型有勻強電場、勻強磁場、真空環(huán)境、無摩擦環(huán)境等。

二、物理模型的建立

錢學(xué)森說過：“模型就是我們對問題現(xiàn)象的分析，利用我們考究得來的機理，吸收一切主要的因素，略去次要的因素所創(chuàng)造出來的一幅圖畫。”物理學(xué)研究的是極其紛繁復(fù)雜的自然現(xiàn)象及其發(fā)展變化的規(guī)律。我們研究的每一個對象，它涉及到的因素是非常多的，為了我們探究方便和易于抓住本質(zhì)而從復(fù)雜的物理現(xiàn)象和物理過程中抽象出研究對象的簡化描述或模擬即物理模型。上述抽象及簡化的過程就是物理建模。教師在教學(xué)中除了講清課本給出的熟知的一些模型外，還要根據(jù)各種知識的特點和規(guī)律進行歸納后建立一些物理模型。比如斜面模型、彈簧模型、圓周運動模型、滑塊與傳送帶模型、平拋運動模型、萬有引力模型、渡河模型、人船模型、子彈打木塊模型、碰撞模型、電荷在電場中的運動模型、電荷和導(dǎo)體在磁場中的運動模型、光電效應(yīng)模型等。

三、物理模型的應(yīng)用

在物理教學(xué)中為達到舉一反三的效果，常常把研究的對象或?qū)嶋H的過程抽象成物理模型。教師在教學(xué)中要有意識地引導(dǎo)學(xué)生把該物理模型遷移到其他物理情景中去應(yīng)用。

（一）物理模型的建立

例：一顆質(zhì)量為m1的子彈以速度v1射入靜止于光滑水平地面上的質(zhì)量為m2的木塊，并篏入木塊中，求子彈與木塊的共同速度及系統(tǒng)損失的動能。

解：對子彈和木塊所組成的系統(tǒng)研究，由于在水平方向所受的合外力為零，滿足動量守恒定律，有：m1v1=(m1+m2)v

可得共同速度v=m1v1 m1+m2

在相互作用的過程中最終他們具有共同的速度，系統(tǒng)動量守恒或某方向上的動量守恒，系統(tǒng)動能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能或其它形式的能。

（二）物理模型的遷移應(yīng)用

在力學(xué)中建立起上述模型后就可以引導(dǎo)學(xué)生將這個模型遷移到其它情境中去。

1.力學(xué)模型解決電學(xué)問題

例：質(zhì)量分別為m1和m2的兩個相距甚遠的帶正電小球a和b（設(shè)無窮遠處電勢能為0），當(dāng)讓a小球以速度v1沖向b，問當(dāng)兩球相距最近時的共同速度v和此刻兩球的電勢能Ep。

2.力學(xué)模型解決熱學(xué)問題

例：質(zhì)量分別為m1和m2的兩個相距甚遠的孤立分子a和b（設(shè)無窮遠處分子勢能為0），讓a分子以速度v1沖向b，問當(dāng)兩分子相距最近時的共同速度和此刻兩分子的勢能E。

四、模型化教學(xué)應(yīng)注意的問題

要貫徹好模型教學(xué)法，讓學(xué)生能夠真正意義上理解并掌握它，教師在平時的物理教學(xué)中應(yīng)當(dāng)強化模型的思想，把各個模型講解透徹，尤其要強調(diào)各個模型的條件與適用范圍，提醒學(xué)生牢牢記住模型規(guī)律的一般性與特殊性；模型不是一成不變的，在平時的練習(xí)中，教師應(yīng)當(dāng)誘導(dǎo)學(xué)生不斷完善、豐富模型。物理習(xí)題雖然形式多樣，但是萬變不離其宗，所有問題高度統(tǒng)一于物理模型。在習(xí)題講解中要強調(diào)多題歸一，強化學(xué)生提取模型的能力；在碰到新情境、新問題時更要突出模型思想的運用，及時發(fā)現(xiàn)模型的缺陷；要注重訓(xùn)練學(xué)生正確、熟練、靈活地運用模型解題，優(yōu)化解題思路，提高物理思維，避免死記硬背，亂用模型。