淺談高中物理教學中物理模型構建與應用策略

羅登勇

【摘要】物理模型是傳授物理知識、培養學生創新思維的重要媒介，在高中物理教學實踐中，構建和應用物理模型，可有效激發學生學習物理的興趣，提高課堂教學成效。本文在分析物理模型構建重要性及基本原則基礎上，以具體案例探討了物理模型建構與應用策略，以供參考。

【關鍵詞】高中物理；物理教學；物理模型

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）02-0127-01

高中物理具有抽象化和公式化的特點，學生難以直觀地進行理解，此外，知識細微化程度也比較高。由于高中物理比較晦澀難懂，很多學生都感覺比較難學，有的學生甚至會陷入學習困境而產生厭學心理。物理模型是高中物理知識的重要載體，涵蓋了重要的物理內容，是高中物理教學中的一個重點。高中物理教材所涉及的物理學原理和定律大多都是對物理模型行為的刻畫，這種理想化模型的構建和運用為研究物理問題提供了一個簡單明了的思路，為學生深刻理解物理知識本質創造了有利條件，可以促進物理課堂教學效果與質量的提升。

一、高中物理模型的類型

物理學科的研究對象是自然界物質的結構和最普遍的運動形式。物理模型則是相同的類型同樣的性質問題的核心歸整，它要打破固有的的思維定式，善于轉變思維發現和了解本質。構建物理模型過程中，盯主要去次要，簡化復雜研究對象。下面將高中物理模型作分類，分別是實物模型、過程模型、試題模型。第一，實物模型。實物模型屬于實體系統，模擬或真實反映物質構造。它在物理學科中尤為普遍；電學中的絕緣體、純電阻等等。研究實物模型時，理解概念成功的關鍵是抓主因來建立模型。第二，過程模型。過程模型是指具體物理過程理想化后抽象出的物理過程。物理學科研究對象的運動變化過程不是想象的簡單，無法做到樣樣兼顧。分主次抓主要，便會得到此類模型。例如勻速直線運動，勻變速直線運動、自由落體運動、斜拋運動、彈性碰撞、絕熱過程、恒定電流等。第三，試題模型。試題模型是尋找知識點與知識點之間的關聯，任題目怎樣的多樣化、多變化，但是萬變不離其宗，歸整點與點之間的的聯系，建立模型，根據題目自身地提示信息，找出題意，將其迅速劃分到一種或幾種模型的聯立，問題就會迎刃而解了。

二、物理模型構建在高中物理教學中的重要作用

（一）將抽象的物理概念化繁為簡，幫助學生深入理解和掌握物理知識

物理模型是對物理規律和物理概念知識的抽象化描述，能夠突出問題的主要因素，將復雜的問題簡單化，抽象的事物具體化，有助于學生在腦海中形成清晰的物理脈絡，深入理解物理知識的內涵，使物理教學變得更加具體、形象。

（二）培養學生物理思維和探究方法，幫助學生更深刻地掌握物理知識

高中物理教材所涉及的各類物理模型，都是通過科學思維，去認識本原世界的相關知識及其運動規律。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。此外，物理教學是一個系統的整體，各單元知識相互關聯，利用物理模型構建來引導學生掌握基礎知識，有利于疏導整個教學過程，如在電場物理知識教學中構建“勻強電場”物理模型，學生在對此模型進行深入理解的基礎上，可更快速的理解磁場中的勻強磁場物理概念。

（三）優化高中物理教學氛圍，提高學生解決物理問題的能力

物理知識可以被廣泛地應用到生活的方方面面，高中物理教學的目的是讓學生認識世界本源的知識和規律，借助物理模型，可讓物理現象和規律具體化，激發學生探究學習的主動性，提高運用物理知識解決實際問題的能力。

三、高中物理教學中物理模型構建與應用策略

以高中物理教學中“帶電粒子在帶等量異號電荷間的平行板間的運行”這一物理模型進行具體分析物理模型的構建程序和方法。

首先，分析帶電粒子的基本物理特征。（1）帶電粒子的體積極小；（2）本次物理模型的構建的主要因素為研究帶電粒子在電場中的“平動”這一運動規律；（3）帶電粒子所受的物理力在此理想物理模型中為重力和電場力兩種。

其次，確定主次因素。抓住此物理模型的主要研究知識為帶電粒子的“平動”，因此要忽略其“旋轉運動”次要因素；抓住帶電粒子在帶等量異號電荷平板間的物理運行這一特定環境，將其特性視為“勻強電場”，忽略板間運動的邊緣效應；再者，從帶電粒子的受力因素上來分析，因帶電粒子的體積極小，其受到的重力相比其在平行板間的電場力可忽略不計，因此我們視“電場力”為主要因素，“重力”為次要因素。

再次，抓住本質特征，做出合理抽象。根據以上兩個條件的確立，在此物理模型中，我們將帶電粒子視為研究對象，即“質點”。在其所受到的重力相比于電場力可忽略不計的條件下，可視為其只受到恒定的電場力作用。如此一來，這一物理模型所應運用的物理知識包括質點的勻速運動、類平拋運動、勻加速直線運動等，確定哪一運動模型視帶電粒子的初始速度和受力方向而定。這樣，便可以結合已掌握的物理知識對這一具體物理問題進行分析與研究。再如，對于速度 v定向連續移動的電荷，也可以在v方向選取一橫截面積為s的柱體微元，則Δt時間內通過s截面的電量即為以v Δt為高、s為底面積的柱體微元中的電荷的電量。柱體微元電荷表達式為：ΔQ=NeSvΔt。其中，N 為單位體積中的自由電子數，e為電子電量。有了這個微元模型的構建后，問題研究的思路立刻變得清晰起來，這充分體現了微元模型對于物理教學可以發揮的輔助效用。

四、結語

綜上所述，物理模型的構建，對高中物理教學具有非常重要的輔助作用。物理模型能夠將很多微觀的、抽象的運動過程具體化與形象化，重現微觀的運動過程以及力的相互作用過程，有利于學生在潛移默化中形成正確的物理思維和良好的探究習慣，值得在教學實踐中進一步推廣應用。

參考文獻

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