談建立模型在物理學(xué)習(xí)中的重要性

李潤南

摘 要：物理模型可以使復(fù)雜的問題簡單化，有助于高中生物理的學(xué)習(xí)。本文針對高中物理中的物理模型的建立進(jìn)行分析，主要內(nèi)容包括物理模型的類型和物理模型的作用，希望能給高中生們建立物理模型和應(yīng)用模型提供借鑒和幫助，并使他們重視建立模型的重要性。

關(guān)鍵詞：高中物理 建立模型 抽象 總結(jié)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）11-0-01

在高中物理的學(xué)習(xí)中，學(xué)生，尤其是高一學(xué)生，反映的普遍問題是：高中物理難學(xué)，課堂上老師講的內(nèi)容基本能夠聽懂，但是在解決物理問題的時候，感覺很茫然，無從下手。究其原因還是不能夠建立起物理模型，分析不清楚物理過程。

一、什么是物理模型

物理模型（包括它的數(shù)學(xué)表達(dá)）是物理問題的高度抽象和概括，是認(rèn)識主體對客觀實際能動反映的一種變現(xiàn)，是認(rèn)識主體由實踐上升為理論的一個過程。物理模型不僅是典型的物理問題，也是對物理基礎(chǔ)知識的高度概括和總結(jié)[1]。高中物理中常見的物理模型有如下幾種：

1.實物模型

物理學(xué)研究的事物中有許許多多就是日常生活中的事物抽象出來的，突出了主要的、本質(zhì)的特征，略去了次要的、非本質(zhì)的因素，對實際物體做出了簡化。比如質(zhì)點、光滑平面、單擺等，這些都是忽略了研究對象在運動過程中所受到的一些次要因素的影響，根據(jù)實物的基本規(guī)律和性質(zhì)建立的一種物理模型。

2.模擬模型

物理學(xué)研究的對象不僅僅有小球、滑塊這類具體的事物，同樣有電場、磁場這些看不到的物質(zhì)。這些抽象的研究對象的內(nèi)容也有一定的具體性，根據(jù)這些規(guī)律可以建模擬模型進(jìn)行學(xué)習(xí)。例如電磁學(xué)中常提到的磁感線，這些線不是實際存在的，但是通過建立模擬模型，可以達(dá)到形象地表達(dá)這些模擬線的效果。高中階段的物理課程中最抽象的部分就是電磁學(xué)部分，如果不建立模擬模型，這部分的內(nèi)容將難以理解，也就不能運用，更談不上解題了。

3.過程模型

建立過程模型的目的就是為了研究物理事件的發(fā)生過程，在分析的過程中忽視了如空氣阻力、形變等次要因素，將抽象因素具體化，得到的模型是被研究物理過程的理想化，突出物體運動中的主要方面和規(guī)律，使學(xué)生學(xué)習(xí)的時候更加簡單，容易掌握。

4.實驗?zāi)Ｐ?/p>

實驗?zāi)Ｐ褪窃趯嶒灥幕A(chǔ)上，抓住事物的主要矛盾忽略次要矛盾，根據(jù)邏輯推理的發(fā)展，對事物的運動和變化過程進(jìn)行分析、推理、從而找出其規(guī)律。日常最常見的伽利略理想實驗為牛頓第一定律的研究奠定了基礎(chǔ)，打點計時器實驗為學(xué)生學(xué)習(xí)運動定律提供了一個比較完善的實驗?zāi)Ｐ汀?/p>

5.數(shù)學(xué)模型

客觀世界的規(guī)律在數(shù)學(xué)中都可以找到其表現(xiàn)形式，物理模型在建立過程中就是不斷地建造表現(xiàn)物理狀態(tài)和規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。物理模型是客觀實體的一種近似，以物理模型為對象建立數(shù)學(xué)模型就是對客觀實體進(jìn)行等量描述[2]。在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，小車所受拉力不完全等于砝碼的重力，在這個過程中采取了一種簡化計算的數(shù)學(xué)模型。

二、建立模型在物理學(xué)習(xí)中的重要性

1.建立物理模型是一種良好的學(xué)習(xí)方法。

中學(xué)物理教材中的許多物理知識是比較抽象難懂的，往往不易被學(xué)生理解和接受，學(xué)生常感到問題復(fù)雜，學(xué)習(xí)起來困難。物理模型是通過科學(xué)的抽象方法，以客觀實體對對象進(jìn)行了科學(xué)的加工得到的，這樣能更好的反映研究對象的主要屬性，簡化次要屬性，使問題化繁為簡、降低難度、易于理解，較為直觀地反映問題的本質(zhì)。如地球表面物體的下落，簡化為自由落體運動，這個模型重要的是“自由”二字，即初速度為零、沒有阻力。這一模型忽略了空氣阻力的存在，重力隨高度的變化等因素。這個模型可以類推帶電粒子在電場中無初速度沿電場方向運動，只是加速度不同而已。通過對物理模型的類比，找出不同物理問題的共性，靈活運用，即可觸類旁通。

2.建立物理模型本身就是物理學(xué)習(xí)的內(nèi)容

每一個物理模型的建立，都離不開對物理問題的分析。學(xué)習(xí)的過程中，通過對某問題的具體分析，分離主要因素和次要因素，抓住問題的本質(zhì)特征，根據(jù)分析研究的思路，產(chǎn)生對一個物理模型的設(shè)計思想，最終得到一個物理模型，這個過程本身就是一次思維能力的鍛煉，也有助于學(xué)生掌握物理學(xué)的研究方法。物理學(xué)習(xí)的目的不僅僅是為了學(xué)到物理知識，還有思維方式的培養(yǎng)乃至科學(xué)預(yù)見能力的培養(yǎng)。高中階段，物理學(xué)習(xí)對學(xué)生的思維方式的要求是比較高的，思維方式很大程度上影響了學(xué)生的發(fā)展和學(xué)習(xí)效果。建立物理模型就是引導(dǎo)學(xué)生運用正確的思維方式將復(fù)雜問題簡單化，使學(xué)生透徹地理解物理概念、物理規(guī)律并掌握物理運動的各種形式。

3.建立物理模型體會物理學(xué)的和諧與美

物理模型不僅僅能簡明扼要的揭示物理規(guī)律，更能讓人感受到物理規(guī)律在表現(xiàn)形式上的完美與和諧。如動量定理和動能定理，前者表現(xiàn)了力在時間上的累積效應(yīng)，后者表現(xiàn)了力在空間上的累積效應(yīng)。力的作用效果在時間和空間上的表現(xiàn)是那樣的完美與統(tǒng)一，在形式上的表現(xiàn)是那樣的對稱與和諧，從這種形式中可以體會到物理學(xué)美麗的風(fēng)景。物理模型是科學(xué)與思維的產(chǎn)物，是物理知識和能力的完美結(jié)合，體現(xiàn)了科學(xué)思維和人文精神相互作用的偉大結(jié)果。雖然學(xué)生時期難以建立出像動量定理、動能定理這樣和諧與美的物理模型，但感受到物理學(xué)的美，也能夠激發(fā)學(xué)生的興趣與熱情，更加精神百倍投入物理的學(xué)習(xí)。

建立物理模型在學(xué)習(xí)中的好處當(dāng)然不僅僅只有這些，物理模型中甚至有著豐富的哲學(xué)內(nèi)涵。在光的本質(zhì)的學(xué)習(xí)中，通過波粒二象性模型可以知道，矛盾的兩個方面是對立又統(tǒng)一的，進(jìn)而幫助學(xué)生樹立正確的辯證唯物主義的方法觀[3]。建立模型在物理學(xué)習(xí)中的重要性是怎么描述也不為過的。希望學(xué)生們在日常學(xué)習(xí)的過程中注重模型的建立，培養(yǎng)科學(xué)的思維方法，理解物理學(xué)的難點，更重要的是培養(yǎng)科學(xué)預(yù)見的思維方式。作為學(xué)生，掌握建立、應(yīng)用物理模型的方法是十分必要的。

參考文獻(xiàn)

[1]劉蘇文. 建立物理情景和物理模型在物理教學(xué)中的重要性[J]. 中國教育技術(shù)裝備，2009，（22）：143.

[2]楊少春. 建立物理模型在高中物理解題中的應(yīng)用[J]. 內(nèi)蒙古教育（職教版），2014，（07）：3.

[3]蔣明星. 物理模型的建立與在教學(xué)中的作用[J]. 中小學(xué)教育研究，2010，（10）：32-33.endprint