物理情景和物理模型在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用分析

徐 清

(江蘇省宜興市徐舍中學(xué)，江蘇宜興 214241)

物理情景和物理模型在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用分析

徐 清

(江蘇省宜興市徐舍中學(xué)，江蘇宜興 214241)

在高中物理教學(xué)中，物理教師結(jié)合物理知識，通過積極構(gòu)建物理情景以及物理模型，提升高中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，進(jìn)而提高學(xué)生物理學(xué)習(xí)效率。本文主要分析了物理情景以及物理模型的具體運(yùn)用策略。

物理情景；物理模型；高中物理；教學(xué)；應(yīng)用分析

引 言

教師在物理教學(xué)中可以積極地通過物理情景以及物理模型構(gòu)建的方式幫助學(xué)生更好地掌握物理知識，同時調(diào)動學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的積極性。本文主要結(jié)合物理實(shí)踐教學(xué)，分析教師在物理情景以及物理模型構(gòu)建中的策略，從而幫助學(xué)生有效提升物理成績。

一、簡述物理情景以及物理模型的基本含義

物理情景主要是物理知識在生活中的實(shí)際應(yīng)用。由于學(xué)生掌握的物理知識較為有限，對生活中所包含的物理知識沒有充分地挖掘出來，因此，物理教師在物理教學(xué)中，可以把物理情景應(yīng)用在課堂中，一方面幫助學(xué)生從熟悉的情景中掌握知識，另一方面也豐富了物理課堂的興趣性。物理情景教學(xué)要求把學(xué)生生活與物理知識結(jié)合在一起，然后通過分析生活中的物理現(xiàn)象，使得高中學(xué)生可以通過生活現(xiàn)象挖掘出事物本質(zhì)[1]，進(jìn)而了解與掌握物理知識、規(guī)律。而物理模型主要是把物理知識的抽象內(nèi)容通過簡單、具體的方式傳授給學(xué)生。例如物理中常用的模型有：質(zhì)點(diǎn)模型、斜面模型、追碰模型、行星模型、單擺模型、電路變化模型、對稱模型、能級模型以及小球模型等。物理情景與物理模型之間具有密切聯(lián)系，前者是后者得以建立的基礎(chǔ)與前提。教師在物理教學(xué)中可以創(chuàng)設(shè)情景，引導(dǎo)學(xué)生通過物理思維掌握情境中所包含的物理知識，通過進(jìn)一步對這些物理知識的分析與整理，有效地建立物理模型。由此可知，教師通過物理情景以及物理模型構(gòu)建的方式，把學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中的主動性調(diào)動起來，從情景觀察中掌握物理知識，同時把物理中的抽象知識進(jìn)行具體化以及簡單化處理，有利于高中學(xué)生理解與記憶物理知識[2]，進(jìn)而提升高中學(xué)生的分析能力以及抽象思維能力。

二、分析物理情景以及物理模型運(yùn)用于高中物理中的具體策略

1. 分析物理情景運(yùn)用

物理知識中涉及需要的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師在情景構(gòu)建中可以結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)有效地創(chuàng)設(shè)情景，幫學(xué)生在動手完成實(shí)驗(yàn)的過程中能夠體驗(yàn)物理情景中所包含的知識，從而提升學(xué)生對物理知識的掌握能力。通過實(shí)驗(yàn)的方式創(chuàng)設(shè)情景在高中物理中較為常用，這能夠有效地激發(fā)高中學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣。

例如“探究力和加速度、質(zhì)量之間關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，其中需要學(xué)生掌握的知識是了解物體在運(yùn)動中快慢變化情況[3]，即力和加速度之間的關(guān)系，同時也和物體質(zhì)量有關(guān)。在這個實(shí)驗(yàn)中，教師可以先用多媒體展示四組不同的物體運(yùn)動情況，先讓學(xué)生猜猜哪個物體運(yùn)動的速度最快，并說明原因。然后教師再組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生自己通過觀察四個不同的物體分別在不同情況下的物體運(yùn)動情況。在第一組實(shí)驗(yàn)中，教師可讓學(xué)生觀察質(zhì)量一樣的物體而所受到的力不同，此時物體的加速度將如何變化。通過實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)運(yùn)動物體的質(zhì)量一致時，加速度與力之間形成正比關(guān)系。在第二組實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以對運(yùn)動物體受到的力控制一致，觀察物體在運(yùn)動中的狀態(tài)。然后教師可以讓學(xué)生自主操作第三組、第四組實(shí)驗(yàn)，并讓學(xué)生把自己所觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄下來，然后進(jìn)行分析。教師先通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展示，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后讓學(xué)生自己操作實(shí)驗(yàn)，一步步讓學(xué)生體會物體運(yùn)動的情況，增加學(xué)生對這節(jié)內(nèi)容的印象，進(jìn)而提升學(xué)生對物理知識學(xué)習(xí)的興趣。

2. 分析物理模型應(yīng)用

物理中較常用到的模型主要有三大類。

第一類屬于對象模型，教師在物理教學(xué)中具體運(yùn)用時強(qiáng)調(diào)的是保留物理主要內(nèi)容，舍棄次要內(nèi)容，然后建立物理模型展示現(xiàn)象中的核心點(diǎn)，提升學(xué)生對物理知識學(xué)習(xí)與掌握的能力。這類型的模型主要包括質(zhì)點(diǎn)、電場線、點(diǎn)電荷以及磁感線等。

第二類屬于條件模型，主要是通過分析研究對象的外部條件，以最理想的狀態(tài)積極構(gòu)建模型，因此，這種模型實(shí)際應(yīng)用的范圍較小，一般用于光滑斜面研究中物體運(yùn)動。

第三類則屬于過程模型，主要是通過研究物理的現(xiàn)象與本質(zhì)，然后從一個物理現(xiàn)象挖掘物理本質(zhì)。這種類型主要包括的內(nèi)容有自由落體、簡諧運(yùn)動等。

例如物理中的理想模型構(gòu)建，教師在講授關(guān)于“宇宙天體運(yùn)行”這一內(nèi)容時，可以通過理想模型的方式開展教學(xué)。如地球繞太陽運(yùn)動時，由于太陽平均半徑(14960萬千米左右)遠(yuǎn)比地球的半徑(6370千米左右)大，而地球上各個不同點(diǎn)之間在地球中運(yùn)動都相同，即地球形狀與大小就可以忽視，而把它視為一個“質(zhì)點(diǎn)”進(jìn)行處理。但是在研究地球的自傳中，由于地球各個點(diǎn)具有不同的半徑，此時就不能將地球的大小、形狀忽略不計(jì)，不能把地球視為“質(zhì)點(diǎn)”進(jìn)行處理。再如斜面模型中，教師在教學(xué)中需要學(xué)生掌握物體與斜面之間的壓力情況，當(dāng)壓力是零的條件下，斜面固定與物體所產(chǎn)生的傾角以及摩擦力的因素就決定了物體下滑的速度，此時u=tgθ，物體處在下滑或者靜止?fàn)顟B(tài)，這時物體所受到的力又是不同的。因此，在實(shí)際計(jì)算中，需要根據(jù)具體題目進(jìn)行詳細(xì)分析。又如過程模型中把理想狀態(tài)下的物體運(yùn)動進(jìn)行抽象之后，就成為了物理過程，如自由落體、勻速運(yùn)動、簡諧運(yùn)動、平拋運(yùn)動等。因此，在處理這些問題時，需要抓住主要因素而主動放棄次要因素，把一些復(fù)雜化的對象或者是過程通過隱含條件而轉(zhuǎn)化為理想模型，進(jìn)而成功解答物理問題。

三、利用物理情景和物理模型解題案例

題目：火車A向前行駛時的速度為V1，而司機(jī)發(fā)現(xiàn)其前方距A甲處一輛火車B正以較慢的速度V2進(jìn)行同向勻速運(yùn)動，于是司機(jī)立即剎車，火車進(jìn)行勻減速運(yùn)動，此時如果要防止兩輛火車相撞，那么加速度a需要滿足的條件是什么？

結(jié) 語

物理教師需要根據(jù)物理知識而設(shè)計(jì)物理情景，結(jié)合物理模型而有效地幫助學(xué)生掌握物理知識，這是物理教學(xué)中的核心點(diǎn)。因此，在物理教學(xué)中，教師需要明確物理情景以及物理模型的重要性，從而在物理課堂中更好地展示物理情景給學(xué)生，充分地挖掘物理情景中所包含的知識，進(jìn)而能夠廣泛應(yīng)用在物理模型中解決物理問題，從而提升學(xué)生物理學(xué)習(xí)的有效性。

[1] 向敏龍.在習(xí)題教學(xué)中如何豐富、完善學(xué)生的物理模型意識[J].中學(xué)物理：高中版，2015,33(5):42-43.

[2] 張彥.關(guān)于高中物理天體運(yùn)動的物理情境及模型的研究[J].讀與寫,2016，13(3):241.

[3] 許桂清.從一份調(diào)查反思高中生對科學(xué)研究思想與方法的認(rèn)識——以高中物理天體運(yùn)動內(nèi)容為例[J].物理教學(xué)探討,2016,34(4):70-73.77.

徐清，1981年生，男，江蘇宜興人，現(xiàn)任宜興市徐舍中學(xué)高中物理教師，宜興市三優(yōu)化賽課二等獎獲得者，中學(xué)一級教師。