初中物理模型法教學初探

李良

摘 要：本文評析了初中物理教學中的物理模型實例，列舉了物理模型在新課標引導下的應用案例。作者希望憑借自身多年的初中物理教學經歷和感悟，為教育同行提供一定的參考.

關鍵詞：物理;模型教學;實踐

中圖分類號：G633.7????????? 文獻標識碼：A???? 文章編號：1992-7711（2018）20-038-1

模型法，是指學習者和研究者通過對原事物模型的構建過程的探索，來掌握事物的形態、特征，加深學習者對事物的理解，然后把已有的模型遷移到其他知識中去應用，從而起到舉一反三、觸類旁通的效果。在初中物理教學過程中，教師要善于發揮和使用物理模型的作用，提高教學的有效性。筆者下面將傳統物理教學“物理模型”實例和新課標引導下的“物理模型”應用案例做一個評析。

一、初中物理教學中有關物理模型的實例評析

1.把研究對象本身理想化的模型。

真空、光滑平面、原子模型、光線、點光源、磁感應線、電流表、理想電壓表等都是初中階段出現的模型，它們被統稱為概念模型或對象模型，可用來代替代表研究對象的、由具體物質組成的實體系統，亦可視為在某種條件下實際物體的抽象或近似，在“力學”中比較常見的有輕質滑輪、滑輪組、輕質彈簧、輕質杠桿、輕質繩子等。抽象、近似也就是一種理想化的狀態，而理想化具體到物理教學中也就是要將次要因素忽略掉，而抓住主要因素，如在生活中并不存在光滑平面，再光滑也是有摩擦存在的。而在物理研究或做物理習題時，光滑平面我們默認其無摩擦力，我們默認輕質滑輪、滑輪組、輕質彈簧、輕質杠桿、輕質繩子等的質量為零，忽略不計其質量和摩擦力。

在初中階段，默認電壓表和電流表的內阻分別為無窮大和零，也即是置于一種理想化的環境中研究對象。

模型是抽象的實際問題，模型是有使用范圍和條件的，在利用模型解決物理問題的過程中，模型的使用條件學生必須弄清楚，并結合實際來運用。例如對于一列運行的火車，我們需要依據質點的概念并結合其實際的運動情況來判斷能夠將其看作質點與否，對于火車過橋所需時間這類問題的研究，相對橋長而言，通常是不能忽略火車的長度的，因此，此時不能以質點來看待火車;而對于火車從一個站點到另一個站點所需時間這類問題的研究，相對于兩個站點之間的距離而言，通常是可以忽略火車的長度的，所以，此時可以以質點來看待火車。

2.把具體過程理想化的模型。

初中階段學習到的伽利略斜面實驗，屬于理想實驗，其是牛頓第一定律的基礎。

理想化實驗仍然是在實踐的基礎上進行的，不是主觀臆想，不會脫離實際，根據邏輯法則將客觀現象與過程之間所存在的邏輯聯系揭示出來，并獲得相應的結論。

物理過程的發生總脫離不了一定的條件，設置理想化的條件能將主要的物理現象和過程突出，此即過程模型法的內涵。同屬于過程模型的還有運動學中的勻速直線運動、勻速圓周運動、簡諧運動以及自由落體運動等。

3.將圖象當模型。

在物理教學中還賦予了數學教學中涉及到的二維坐標圖新的意義，即一軸、二線、三斜率、四面積、五截距、六交點。有些可用來表示路程、時間，還可以用位移來代替面積等。

在運動學教學中，對運動快慢的比較以及運動種類的分類等常會用到v-t、s-t等圖像。

在電磁學教學中，比較磁場強弱、方向時常會用到磁感線分布圖。

在物理實驗教學中，為研究某些規律，也可采用做圖像的方法：如利用m-v圖像對物質的體積與質量之間的關系，也即物質的密度進行研究;可利用I-R、I-U圖像來研究電流、電阻和電壓之間的關系;可利用G-m圖像對物質質量和重力之間的關系進行研究。

物理習題中也充滿了圖像：如電學中的I-U、P-U、P-I、P-R圖像，浮力教學中的F拉-h、F浮-h、F浮-t圖像等。我們可以借助圖像的模型將不同物理量間的關系找出來，包括不變關系、正比關系、反比關系等。

二、新課程標準引導下物理模型教學的應用實例

1.直觀性模型的建立。

直觀性模型，是指先仔細觀察，提出結構模型的猜想，并為證實猜想尋找證據，最終將物質的內部結構搞清楚。如在磁體的磁場的研究過程中，“磁感線”的模型概念被引入其中，在帶電體的電場的研究過程中;在研究帶電體的電場時，“電場線”的模型概念被引入其中;在光的傳播路徑的研究過程中，“光線”的模型概念被引入其中;在“液體壓強”推導公式的研究過程中，“液柱模型”被引入其中;在對“連通器”部分的研究過程中，“液片模型”被引入其中。

2.建立概括性模型。

通過概括東西的本質，能將物理概括性模型建立起來，如電學中涉及到的電路圖，其從本質上講就是一個概括性的實物模型。

概括性模型也出現在解決電學中比較復雜的電路問題時所借助的等效電路圖。在對串聯、并聯電路的電壓、電流、電阻之間的關系進行探究的過程中，我們會將導線電阻視為0，以此將它們之間的關系得出。

3.建立圖表式數學模型。

物理的學習可以借助數學模型來研究很多物理問題，為使學生能夠正確的建立物理模型，教師要做到以下三點：

第一，培養學生以物理概念與規律為依據對問題進行分析的習慣。在日常教學中，教師要努力引導學生，使他們能夠根據給出的條件、描述的現象確定問題的性質;此外，還要依據現象的特征將因果關系找出來，從而將創建物理模型的基礎打牢。

第二，物理模型的建構離不開理想化的方法，將主要矛盾抓住，近似地處理問題，這是理想化方法的本質。所以，要引導學生養成比較取舍的思維習慣，以此來分析問題。

第三，典型物理模型所蘊含的本質特征要使學生掌握牢固，將典型模型不斷積累起來，并能做到應用靈活。

教師在日常物理教學時，應努力引導學生使用物理模型方法的習慣，一旦固化成為學生的學習習慣，那么其它的學習方法能力也會水到渠成地獲得，學習也更有樂趣，教師最樂于見到地局面正是如此。