模型構建在高中物理教學中的應用

汪 冰

(安徽省銅陵市第一中學 244000)

高中物理知識點繁雜，學習難度大，對學生的抽象思維要求比較高.傳統的教學方法一味地要求學生記憶概念，掌握定律，而不要求學生真正去理解知識內容，使得學生缺乏深刻的認知，做不到靈活運用.筆者認為，在高中物理的教學過程中，教師要運用好模型方法，提高教學效率，培養學生的問題解決能力.

一、概念界定

1.物理抽象

在特定的場合以及已知條件下，考慮物理問題時選取最為主要的、最為本質的要素，略去次要的、表面的因素，這樣的思維方式就是物理抽象.

2.物理模型

經過物理抽象，物理現象已經不再是原先的實際現象，但是仍然能反映出其中的基本物理規律.經過這樣的處理方式得出的規律就是原本物理現象的物理模型.例如，在講授物體的平面運動規律時，一開始可以忽略物體與平面之間的摩擦，得到物體在光滑平面上的運動規律，在這之后再考慮存在摩擦阻力情況下的運動規律，使得研究過程更加順利，易于學生接受.對于教學過程來說，合理的抽象處理能簡化研究過程，更直觀地反映出物理規律.

二、物理模型構建方法

1.觀察實驗法

認識自然現象的重要方法就是觀察與實驗，對各種現象進行定性分析與定量分析，明確研究對象，認識變化過程，注意到研究對象與其他物體間的聯系與區別，抽象出其中的主體，構建出清晰的時空情境，進而建立相應的物理模型.

例如，在教授圓周運動時，教師可以讓學生觀察公路轉彎處的鋪設情況，體會日常交通中勻速圓周運動模型的應用，引導學生形成明確的認知.在此基礎上可以拓展到火車鐵軌的鋪設，將火車抽象成質點模型，火車的轉彎運動是勻速圓周運動，明確運動的本源，即物體的受力情況.在學習過程中培養學生的認知能力以及問題解決能力.

2.分析、綜合抽象法

這里所說的分析就是由面及點、從整體到局部的思維方式，在考慮問題時將對象整體分解為各個部分；而綜合與此相反，是一種從局部到整體的思維方式，重點就是把對象個體整合成一個整體.抽象指的是對同類事物本質特征進行總結，其核心就是抓住問題的本質.在處理物理問題時，教師就要引導學生進行分析與綜合，由表及里，由易到難，建立相應的物理模型.

3.類比聯想法

類比指的就是物理問題的對象或者其物理過程相似時，假設其規律或結論也存在相似性的一種思維方式.在利用類比法解決問題時，可以利用較熟悉的物理對象或物理過程來代替陌生的對象或過程.

比如，在講授電勢能相關內容時，電場、電勢能概念對于學生來說比較陌生.在這樣的學情基礎上，教師就可以引導學生進行類比聯想，將電場看成重力場，將電勢能的變化看成重力勢能的變化.通過這樣的思考方法，使得問題解決的方向更為明確，建立起相應的物理模型.

三、模型教學案例實錄

1.目標分析

“人船模型”在解決動量守恒問題中比較常用，也是一個經典的物理模型.具體來說，這個模型就是人與船為一個受力整體，在作用力與反作用力的沖量作用下，系統內各物體的動量發生相應的變化.需要注意的是，在水平方向上，因為系統不受其他外力作用，因此總動量保持不變.

與常規的解題方法相比，利用“人船模型”解決動量守恒問題，只需要考慮相互作用物體在作用前后的動量變化，不需要討論具體的作用環節，這是對力學問題解決手段的一種擴充.

2.情境創設

假設有一條質量為M、長為L的船，初始狀態為靜止于水面.若有一個質量為m的人，從船頭走向船尾，試求這個過程中人行走的位移以及船發生的位移.(不考慮水的粘滯阻力)

3.模型構建

在人與船組成的系統中，若人從船頭走向船尾，人的腳與船發生了相互作用，人和船在相互作用下發生了運動.以人和船為系統，不考慮水的阻力，這個運動過程在水平方向上受到的合外力為0，滿足水平方向上的動量守恒.

4.案例解析

在運動過程中，以水面為參考系，人的速度為v人，船的速度為v船，由上述分析可知，人船系統滿足水平方向上的動量守恒，即Mv船=mv人

可以知道，在人行走的任一時刻，人和船的速度均滿足上述關系式，那么可以認為人和船的平均速度滿足上述關系，即

參考文獻：

[1]黃輝.中學物理教學中物理模型教學探究[J].江西教育學院報,2011(06):27-31.

[2]陳勇.物理建模的課堂教學設計與高考模型題分析[D].成都:四川師范大學,2013.

[3]雷曉蔚,程正富,王驚雁,孫鷹帝.物理模型的理論分析與構建[J].重慶文理學院學報(自然科學版),2007,42:84-87.