高中物理教學中物理模型的構建與運用研究

陳曉明

摘 要：物理在高中各學科中是較難學習并掌握的一門學科。根據新課程改革的要求，為適應新課程改革的需要，高中院校紛紛改進傳統物理教學模式，逐步引進物理模型用于教學，幫助學生提高成績。本文通過物理模型對高中物理教學的重要意義，闡明物理模型與高中物理教學的關系，介紹物理模型的類型和構建原則的同時，例舉了高中物理教學中構建物理模型的一些應用。

關鍵詞：物理模型；高中物理教學；模型構建

中圖分類號：G632 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2015）08-356-01

物理是自然科學的一門基礎學科，歷史悠久，領域廣闊，與不少學科均有交涉。物理學是一門研究物質運動及其形態、物質間相互作用及其規律的基礎科學，所有事物的變化產生都是有規律，不管是必然的還是偶然的。為了研究物理某些現象和規律，必須使各種條件常態化、簡約化，這就需要建立起相應的物理模型，然后設置一定的條件，用于處理特定的問題。物理模型是物理學中不可或缺的重要環節，也是高中物理教學中不可或缺的重要環節，近年來，對高中物理教學中物理模型的構建與運用的研究也越來越多。

一、物理模型與高中物理教學

1、基本定義

物理模型是在一定的場合和條件下，建立在科學的實驗基礎之上，抓住研究對象的主要因素，反映研究對象的本質所建立起來的，抽象化的物理現象，反映了物理現象發展變化的基本規律，并隨著時間的推移不斷的發展完善，不斷接近真理的理性化物理規律。

2、重要意義

物理模型是物理研究中十分重要的途徑，物理模型的構建過程也是物理概念和物理基本規律的發展過程，貫穿物理學的發展史，是不可或缺的重要環節。在物理研究中，構建物理模型，有利于更準確地理解物理概念，掌握物理規律，有利于培養大膽假設，小心求證的科學精神。

3、物理模型與高中物理教學

高中物理的教學和學習多是以物理模型為基礎，可以說，高中物理的教學是基于物理模型之上的。運用物理模型進行教學，是教學生進行物理模型的構建，也是教學生如何運用物理模型進行實驗，同時是學生能快速獲得物理知識的一種方法。物理模型在現階段的高中物理教學中占有非常重要的作用。

二、高中物理教學中物理模型的構建與運用

物理模型是將原有的復雜物理現象歸納總結成抽象的一個模型，在高中物理教學中構建和運用物理模型的過程便是抽象物理規律的過程，在潛移默化中培養學生物理模型的開闊性思維，幫助學生更好更快更深刻地理解知識點。

1、高中物理教學中物理模型的構建

（1）常見的物理模型

常見的物理模型有：概念模型、條件模型、狀態與過程模型、數學模型、理想化模型等。

（2）物理模型的構建原則

物理模型是根據原型進行構建的，因此需要客觀地反映研究對象的本質特征，在構建時還要抓住主要因素，例如，構建勻速直線運動，就是抓住主要因素，忽略運動中復雜的其他次要因素，設定一定的條件，將模型理想化。物理模型理想化方便我們處理實際的問題，但是理想化也是建立在實驗的基礎上的，物理模型的構建如果沒有以堅實的實驗為依據，是經不起推敲的，最典型的例子便是上世紀初盧瑟福α粒子散射實驗，這個實驗證實了他的老師湯姆遜“棗糕式”原子模型設想是不成立的，于是盧瑟福以實驗為依據，又提出了自己的物理模型，即原子核結構，后人的實驗也都證明了原子核結構的正確性。但并不是所有的實驗都能經得起時間的檢驗，有些物理模型在當時的理論認知下是能解釋得通的，但隨著時間的推移和科技的發展，或者變換了場合和條件時，就出現問題了，這就要求我們根據認知和科技的進步，不斷地對物理模型進行發展和完善。依舊是原子的模型，在湯姆遜發現電子之前，人們都認為原子是最小的物質，而盧瑟福又提出了原子核模型，在他們之后，玻爾的軌道量子化模型又進一步地完善了原子模型。因此，物理模型必須是不斷“假設—實驗—構建—推翻—假設—實驗”的過程，是不斷發展和完善的過程。

2、高中物理教學中構建物理模型的運用

高中物理教學中物理模型的運用必須遵循構建物理模型的原則，根據原則明確物理過程，建立物理框架，以下這個例子就是比較典型的運用案例。

案例一：“單擺”模型的構建

①設定一定的場合，一定的條件。認定小球擺角<5°時，振動周期與小球的質量、大小無關；

②準備實驗。準備一組兩個懸線相同、質量不同的小球；一組兩個懸線不同、質量相同的小球；一組兩個懸線相同、質量無關的小球。

③演示實驗。第一組和第二組擺角>5°，第三組擺角<5°，觀察情況；

④學生根據現象進行記錄，找出規律，通過理論分析，將現象進行抽象；

⑤抓住主要因素，分組討論類似“單擺”的運動，并進行類比以及實驗；

⑥課后學生思維拓展，設定不同的場合和條件，討論“單擺”運動的可行性以及規律變化。

通過物理模型的運用，讓學生直觀感受到將現象抽象成規律，構建成物理模型的過程，培養學生觀察力的同時，也培養了學生唯物辯證的世界觀，舉一反三的思維能力等，這些方法不僅有利于學生有效率地學習物理，也有利于學生提高其他科目的學習效率，而學好物理和物理模型培養起來的發散思維，更是為高中打下良好的基礎。

綜上所述，物理模型就是考慮主要因素暫時性忽略次要因素的實驗模型，高中物理教學中構建和運用物理模型能形象生動、深刻具體地反映事物的本質和變化，讓學生建立起清晰的物理學框架，是十分有效的、必不可少的高中物理教學手段。

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