多種物理模型在高中教學中的應用

王旭

摘要：近年來，多種物理模型在高中教學中得到了廣泛應用和關注，研究其相關課題有著重要意義。本文首先對物理建模相關內容做了概述，分析了物理模型構建的基本原則。在探討物理模型構建在高中教學中重要作用的基礎上，結合相關實踐經驗，從建立模型概念、認清條件模型，突出主要矛盾等多方面，研究了多種物理模型在教學中的運用。

關鍵詞：多種物理模型；高中；教學；應用

一、前言

作為能夠有效提升高中教學效果的方法與途徑之一，多種物理模型的應用至關重要。該項課題的研究，將會更好地提升對多種物理模型應用的分析與掌控力度，從而通過合理化的措施與策略，進一步優化高中教學工作的整體效果。

二、物理建模概述

物理模型是一種理想化的物理情況，也是物理知識的一種直觀簡單表現形式，研究者在進行理論研究時通常都要從建造“模型”入手，利用抽象、理想化、突出主要因素、忽略次要因素、類比、各種數學方法等手段，把研究對象的物理本質特征抽象出來，構成一個非本質的物理概念概念或實物體模型系，處理物理問題的一種思維方法。從本質上說，分析和解決物理問題的過程，就是構建物理模型的過程；我們平時所說的解題時應“明確物理過程”，在頭腦中建立“簡單、清晰的物理情景”，本質就是指構建物理模型。例如，幾乎所有的天體運動的問題都可以用勻速圓周運動的知識去求解，所有可以歸為圓周運動模型。但是在許多實際問題中，運動現象、運動狀態、運動過程不顯而易見，而是隱含較深，必須通過理性的分析、判斷等思維過程后才能建立起實際的模型。

三、物理模型構建的基本原則

模型構建的過程中應當遵循相關的基本原則，這也是在培養學生的建模能力的過程中教師需要引起注意的關鍵點.模型的構建首先要有一定的理論基礎或者實驗依據，不能憑空隨意構建物理模型，那樣的模型顯然沒有科學依據.物理模型應當是對于很多常規物理學問題或者是一些經典物理學過程的一種簡化與提煉，因此，在模型的構建中首先要有明確的科學依據，并且要尊重一些基本事實.在這樣的前提下構建的物理學模型才能夠真正輔助問題的分析，并且能夠保障問題解決的準確與高效.

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基礎上，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.物理模型的構建一定要找到明確的科學依據，并且要借助相關的物理學知識為依托來驗證模型的科學性與可行性.這樣才能夠保障物理模型的有效，并且能夠真正為很多實際問題的解決帶來良好的輔助作用.

四、物理模型構建在高中教學中的重要作用

1、模型構建將抽象的物理概念化繁為簡。物理模型是對物理規律和物理概念知識的抽象化描述，其結合物理知識發現與研究的根本目的，從物理思維和科學研究的角度對原型客體進行本質化的再現。物理模型是去表現抓住事物主要矛盾的基本物理研究方法，合理的運用物理模型，可以將復雜的問題簡單化，以發現事物本在的物理規律。

2、在高中物理教學中運用模型構建法可幫助學生更深刻的掌握物理知識。結合具體的物理教學內容構建特定的物理模型有助于將抽象的物理定律進行生動的形象化表現，這對引導和培養學生的物理思維能力有著極其重要的促進作用。例如物理教學中構建電場線對電場的描述模型、原子核結構對α粒子散射影響原理的物理模型等可以將抽象的物理概念形象化，以深化學生對物理知識的認知與掌握。

3、運用物理模型進行問題分析，可提高學生解決具體物理問題的思維能力。具體物理問題的分析與解決，都離不開對物理本質的把握與主、次矛盾的抽取。在高中物理教學中，具體物理問題物理模型的構建，都需要教師對模型的設計思路和物理定律的運用進行詳細解析以逐步的培養學生養成良好的物理思維能力。經過反復的訓練以培養學會對復雜物理知識進行具體化的分析、獨立解決并合理運用物理模型進行再研究、再學習。

五、多種物理模型在教學中的運用

第一，建立模型概念，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。如質點、剛體、理想氣體、點電荷等等。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。

第二，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。

第三，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。

第四，轉換物理模型，深入理解模型。通過對理想化模型的研究，可以完全避開各種因素的干擾，在思維中直接與研究對象的本質接觸，能既快又準確地了解事物的性質和規律。例如，建立起“平拋”這一理想化模型后，理解了平拋的運動規律，可以解決類似于平拋的一系列問題：沿著光滑斜面水平拋出的小球；帶電粒子在勻強電場中的偏轉等，只要是物體所受合外力是恒力且與初速度垂直，就可利用平拋的運動規律解決。

六、結語

綜上所述，加強對多種物理模型在高中教學中應用的研究分析，對于其良好教學效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的高中教學過程中，應該加強對多種物理模型應用的重視程度，并注重其具體應用過程的嚴謹性。

參考文獻

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