高中物理教學中建模教學的幾點思考

【摘 要】物理是一門以科學實驗為基礎的自然科學，從伽利略開創近代物理研究的先河開始，實驗驗證法就是物理學科研究的重要手段。而物理建模正是在這種研究思想的指導下提出的通過一定的抽象思維，適當地對物理研究對象進行理想化設想形成物理模型，進而解決物理問題的一種方法。

【關鍵詞】高中物理；教學；建模教學；思考

物理學是研究物理現象及其變化規律的科學。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。為了使研究變為可能和簡化，常采取先忽略某些次要因素，把問題理想化的方法。這就是先建立物理模型，然后在一定條件下，用于處理某些實際問題。物理模型是把研究對象抽象成某種理想模型，然后研究理想模型的物理過程并選用正確的物理方法。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。

一、物理建模在教學中有巨大的作用

物理模型是對物理現象本質屬性的抽象和純化，突出反映了它所代表的原型的性質和規律。物理學研究的基本方法是通過觀察和實驗提出模型假設，再經過實際應用與實驗加以檢驗和修正，從而建立正確的物理模型。學生對物理學的認知過程，也是在原有的認知結構中不斷建立一系列新的“物理模型”，從而進行知識的積累與深化的過程。因此在物理教學中，增強“建模”意識，重視物理模型的教學，既有利于學生掌握物理知識，提高應用知識的能力，也可以引導學生形成科學的學習習慣和方法，提高學生素質。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。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，突出了事物間的主要矛盾。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、充分利用好物理實驗教學

我們都知道，物理是一門非常重視實驗的自然科學，許多物理規律和物理公式都是建立在大量的實驗數據基礎上的，同時由于實驗中直接涉及實物的操作，更有利于增加學生對模型直觀性的了解，因此，我認為高中物理建模教學工作應該充分借助物理實驗來開展，通過實驗，讓學生在實際動手中親身感覺模型與實物的區別，這樣更有助于學生加深對物理模型的理解。

三、課堂教學過程中要有意識地進行知識遷移

所謂知識遷移就是對原來知識在新環境下的靈活運用，任何學習都是在學習者原有的知識結構基礎上進行的，通過對原有知識進行更深層次的挖掘和利用來獲取新知識。物理建模教學過程中，也要充分遵循這一學習規律，通過對已知物理模型的深化學習，可以在后續過程中遇到同類型知識的時候，建立相似的物理模型。

四、培養學生對物理信息的抽象能力

物理模型的建立，都是對物理研究對象的高度抽象，抓住研究問題的主要方面，忽略影響研究的次要因素。因此，高中物理教師在開展物理模型教學工作時要注意培養學生對于物理信息的抽象能力，讓學生在接觸到物理信息后能夠快速分辨出哪些因素會影響研究目的，而哪些因素是無關緊要的，這樣學生才能在后續的研究過程中有針對性地開展研究活動，從而解決問題。

下面，我對其中的一些模型進行舉例探究：

（一）先加速后減速模型

我們知道，物體先加速后減速的問題是運動學中典型的綜合問題，同學們在求解這類問題時一定要注意前一過程的末速度是下一過程的初速度，如果建立了物理模型就會更明確這個過程了。

例1 一小圓盤靜止在桌面上，位于一方桌的水平桌面的中央。桌布的一邊與桌的AB邊重合，如圖1所示。已知盤與桌布間的動摩擦因數為μ1，盤與桌面間的動摩擦因數為μ2。現突然以恒定加速度a將桌布抽離桌面，加速度方向是水平的且垂直于AB邊。若圓盤最后未從桌面掉下，則加速度a滿足的條件是什么？（以g表示重力加速度）

建立模型：我們以小圓盤為研究對象，在桌布從圓盤下抽出的過程中，盤是加速運動的，桌布抽出后，盤在桌面上做勻減速運動。以此，我們建立先加速后減速模型。

解略。

（二）斜面模型

例2 相距為20cm的平行金屬導軌傾斜放置，導軌所在平面與水平面的夾角為θ=37°，現在導軌上放一質量為330g的金屬棒ab，它與導軌間動摩擦系數為μ=0.50，整個裝置處于磁感應強度B=2T的豎直向上的勻強磁場中，導軌所接電源電動勢為15V，內阻不計，滑動變阻器的阻值可按要求進行調節，其他部分電阻不計，取，為保持金屬棒ab處于靜止狀態，求：

（1）ab中通入的最大電流強度為多少？

（2）ab中通入的最小電流強度為多少？

建立模型：這道題目，我們以導體棒ab以及傾斜放置的金屬導軌看做一個系統，建立斜面模型。

解略。

綜上所述，建立正確合理的物理模型，可以更加透徹的了解和掌握事物的本質。在高中物理教學中適當的引入建模教學，很好的豐富了學生的學習內容和方式，補充了學生在進行物理實驗過程中的不足，為高中物理學科的教學提供了改革的新思路，對高中物理教學的研究做出了一定的貢獻，有利于完善我國的高中物理教育，逐步實現知識理論和科學實踐的有機結合，同時也為其它學科的教學模式改革提供了新的方法。