淺談物理模型教學在高效課堂中的應用

周俊華　黃敬軍

模型就是通過對問題現象的分解，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，所創造出來的一幅圖畫 .——錢學森

很多學生都認為高中物理難學，上課一聽就懂，一做題就錯，一考試就蒙，等試卷發回來一問老師就又“大夢初醒”，這是怎么回事呢？其實如果仔細研究會發現，做題過程中出現的所謂“實際問題”，只不過是在原有的“物理模型” 之上進行的精心加工而已.而學生缺乏的“解決實際問題的能力”實際上是將“實際問題”還原成“物理模型”的能力.很多學生平時學習總是以題論題，學會的只是一個個的題目而非真正掌握了解決物理問題的方法.而優秀的學生之所以能快速解題，就是因為他們掌握了大量的物理模型，并能迅速地把新問題的[JP3]情景與相應的模型聯系，然后用模型對應的規律去解決問題.[JP]

所以物理教學中要重視模型教學，那么我們該怎么做呢？

首先要明確三個問題.

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雜的物理事物的本質和規律，撇開問題中個別的非本質因素，抽出主要的本質因素加以研究，進而建立一個輪廓清晰，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一體，所以物理模型的建立過程是一個抽象思維與形象思維相結合的過程.

1.在物理模型建立的過程，首先要建立模型情景，如：學生看到擺鐘，自然會思考，擺鐘為什么會有計時功能？這就是單擺模型；看到汽車起動，自然聯想到質點模型.

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

之看成簡諧運動.

3.找到物理模型滿足的物理規律.實踐表明，教會學生用模型對應的全部規律去解決問題，才能讓學生輕松面對許多復雜的現實問題.

第三，物理模型主要分為哪幾種類型？

高中物理動力學研究的體系里，主要研究三個問題.什么是物質？物質怎樣運動？物質的運動規律是什么？物理教學中把這幾個問題用物理模型來概括，主要概括為對象的模型，過程與狀態的模型，規律的模型.

1.對象模型

地球是一個龐大的天體，當地球圍繞太陽轉時可以把這個龐大的天體看做質點.電場中我們把帶電體抽象概括為點電荷，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，在這個過程中，我們把對象簡化了.

2.過程與狀態模型

高中物理研究的一個重要問題就是物體經歷什么樣的運動過程以及在這個過程里過程量和狀態量之間有什么樣的關系，這是在一定的物理情境下來分析他們的過程以及相應的關系.在物理學中常見的物體運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，形成過程與狀態等模型.

3.規律模型

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

下面通過傳送帶問題來說明如何建立模型和運用模型對應的規律解決問題.

傳送帶問題是高中物理模型中的一種典型模型，對學生而言，這是一個難點.這類問題主要有兩點需要突破：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的速度逆時針勻速轉動，質量為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μ=0.4.求物體離開傳送帶時的速度和物體在傳送帶上運動的時間.

模型就是通過對問題現象的分解，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，所創造出來的一幅圖畫 .——錢學森

很多學生都認為高中物理難學，上課一聽就懂，一做題就錯，一考試就蒙，等試卷發回來一問老師就又“大夢初醒”，這是怎么回事呢？其實如果仔細研究會發現，做題過程中出現的所謂“實際問題”，只不過是在原有的“物理模型” 之上進行的精心加工而已.而學生缺乏的“解決實際問題的能力”實際上是將“實際問題”還原成“物理模型”的能力.很多學生平時學習總是以題論題，學會的只是一個個的題目而非真正掌握了解決物理問題的方法.而優秀的學生之所以能快速解題，就是因為他們掌握了大量的物理模型，并能迅速地把新問題的[JP3]情景與相應的模型聯系，然后用模型對應的規律去解決問題.[JP]

所以物理教學中要重視模型教學，那么我們該怎么做呢？

首先要明確三個問題.

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雜的物理事物的本質和規律，撇開問題中個別的非本質因素，抽出主要的本質因素加以研究，進而建立一個輪廓清晰，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一體，所以物理模型的建立過程是一個抽象思維與形象思維相結合的過程.

1.在物理模型建立的過程，首先要建立模型情景，如：學生看到擺鐘，自然會思考，擺鐘為什么會有計時功能？這就是單擺模型；看到汽車起動，自然聯想到質點模型.

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

之看成簡諧運動.

3.找到物理模型滿足的物理規律.實踐表明，教會學生用模型對應的全部規律去解決問題，才能讓學生輕松面對許多復雜的現實問題.

第三，物理模型主要分為哪幾種類型？

高中物理動力學研究的體系里，主要研究三個問題.什么是物質？物質怎樣運動？物質的運動規律是什么？物理教學中把這幾個問題用物理模型來概括，主要概括為對象的模型，過程與狀態的模型，規律的模型.

1.對象模型

地球是一個龐大的天體，當地球圍繞太陽轉時可以把這個龐大的天體看做質點.電場中我們把帶電體抽象概括為點電荷，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，在這個過程中，我們把對象簡化了.

2.過程與狀態模型

高中物理研究的一個重要問題就是物體經歷什么樣的運動過程以及在這個過程里過程量和狀態量之間有什么樣的關系，這是在一定的物理情境下來分析他們的過程以及相應的關系.在物理學中常見的物體運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，形成過程與狀態等模型.

3.規律模型

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

下面通過傳送帶問題來說明如何建立模型和運用模型對應的規律解決問題.

傳送帶問題是高中物理模型中的一種典型模型，對學生而言，這是一個難點.這類問題主要有兩點需要突破：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的速度逆時針勻速轉動，質量為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μ=0.4.求物體離開傳送帶時的速度和物體在傳送帶上運動的時間.

模型就是通過對問題現象的分解，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，所創造出來的一幅圖畫 .——錢學森

很多學生都認為高中物理難學，上課一聽就懂，一做題就錯，一考試就蒙，等試卷發回來一問老師就又“大夢初醒”，這是怎么回事呢？其實如果仔細研究會發現，做題過程中出現的所謂“實際問題”，只不過是在原有的“物理模型” 之上進行的精心加工而已.而學生缺乏的“解決實際問題的能力”實際上是將“實際問題”還原成“物理模型”的能力.很多學生平時學習總是以題論題，學會的只是一個個的題目而非真正掌握了解決物理問題的方法.而優秀的學生之所以能快速解題，就是因為他們掌握了大量的物理模型，并能迅速地把新問題的[JP3]情景與相應的模型聯系，然后用模型對應的規律去解決問題.[JP]

所以物理教學中要重視模型教學，那么我們該怎么做呢？

首先要明確三個問題.

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雜的物理事物的本質和規律，撇開問題中個別的非本質因素，抽出主要的本質因素加以研究，進而建立一個輪廓清晰，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一體，所以物理模型的建立過程是一個抽象思維與形象思維相結合的過程.

1.在物理模型建立的過程，首先要建立模型情景，如：學生看到擺鐘，自然會思考，擺鐘為什么會有計時功能？這就是單擺模型；看到汽車起動，自然聯想到質點模型.

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

之看成簡諧運動.

3.找到物理模型滿足的物理規律.實踐表明，教會學生用模型對應的全部規律去解決問題，才能讓學生輕松面對許多復雜的現實問題.

第三，物理模型主要分為哪幾種類型？

高中物理動力學研究的體系里，主要研究三個問題.什么是物質？物質怎樣運動？物質的運動規律是什么？物理教學中把這幾個問題用物理模型來概括，主要概括為對象的模型，過程與狀態的模型，規律的模型.

1.對象模型

地球是一個龐大的天體，當地球圍繞太陽轉時可以把這個龐大的天體看做質點.電場中我們把帶電體抽象概括為點電荷，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，在這個過程中，我們把對象簡化了.

2.過程與狀態模型

高中物理研究的一個重要問題就是物體經歷什么樣的運動過程以及在這個過程里過程量和狀態量之間有什么樣的關系，這是在一定的物理情境下來分析他們的過程以及相應的關系.在物理學中常見的物體運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，形成過程與狀態等模型.

3.規律模型

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

下面通過傳送帶問題來說明如何建立模型和運用模型對應的規律解決問題.

傳送帶問題是高中物理模型中的一種典型模型，對學生而言，這是一個難點.這類問題主要有兩點需要突破：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的速度逆時針勻速轉動，質量為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μ=0.4.求物體離開傳送帶時的速度和物體在傳送帶上運動的時間.