高中物理教學(xué)中的模型構(gòu)建及其實(shí)踐

魯月華

(福建省泉州市泉港區(qū)第六中學(xué) 362200)

在高中物理課堂中，一定程度上，物理模型就是物理課堂的靈魂所在，這一教學(xué)模式通過對(duì)問題分析和運(yùn)用講解對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)引導(dǎo)，可以培養(yǎng)學(xué)生的思考能力和創(chuàng)造能力，也可引導(dǎo)學(xué)生物理知識(shí)在實(shí)際生活中進(jìn)行運(yùn)用.在實(shí)際的教學(xué)應(yīng)用過程當(dāng)中，又存在著一定的影響因素，特別是學(xué)生對(duì)一個(gè)個(gè)模型的掌握能力，所以模型構(gòu)建和相關(guān)實(shí)踐就要重點(diǎn)研究了.

一、高中物理教學(xué)中模型構(gòu)造與實(shí)踐的意義

物理模型的構(gòu)造，能夠簡化物理問題的解決，可以將一些復(fù)雜的問題簡單化，人對(duì)實(shí)際存在的問題抱有的原有的看法不能夠很好的解決問題的時(shí)候，構(gòu)建物理模型對(duì)現(xiàn)實(shí)世界當(dāng)中原有現(xiàn)實(shí)事物進(jìn)行物理描述，然后加以研究，被描述的對(duì)象就成了構(gòu)造的模型，然后對(duì)模型加之實(shí)踐研究，就形成了以構(gòu)造數(shù)學(xué)模型為主的這一教學(xué)模式.這一科學(xué)方法的依據(jù)就是人能夠通過模型的建立獲得原有客體事物的深刻規(guī)律，在教學(xué)中經(jīng)常使用，能夠使教學(xué)問題簡化，進(jìn)而簡便學(xué)生對(duì)復(fù)雜問題的研究.模型的構(gòu)造，又能夠使學(xué)生形成形象思維，可以對(duì)一個(gè)事物進(jìn)行描述，然后轉(zhuǎn)變思維方式，以提高學(xué)生對(duì)物理問題的掌握情況.模型的建立還有相關(guān)實(shí)踐可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，能夠培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣，部分學(xué)生還能依照模型和實(shí)踐作出相關(guān)物理規(guī)律的總結(jié)，這就大大提高了模型實(shí)踐教學(xué)的效率.

二、怎樣構(gòu)建物理模型與其實(shí)踐

建立物理模型的本質(zhì)在于對(duì)研究事物本質(zhì)的把握，能夠正確的作出形象的物理模型并能夠容易實(shí)踐.物理模型就是把原事物形象的作出理想的模型，便于研究得出結(jié)論，是對(duì)同類型事物地規(guī)整總結(jié).以氣體為例，從分子運(yùn)動(dòng)的理論看，理想的氣體與相關(guān)事物構(gòu)造形成的分子模型是相互對(duì)應(yīng)的.教師應(yīng)該重視遷移教學(xué)，以此來提高學(xué)生的抽象理解能力，讓學(xué)生在知識(shí)中找到規(guī)律并總結(jié)，找出模型與原物體的異同構(gòu)建物理模型，一定要實(shí)事求是的以物理實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，不能夠隨意的構(gòu)建模型，在適用的防偽范圍之內(nèi)進(jìn)行構(gòu)建，然后對(duì)其進(jìn)行修改和調(diào)整，這樣更能夠準(zhǔn)確的得到需要的物理規(guī)律結(jié)論，以理論依據(jù)和試驗(yàn)為依據(jù)，這樣構(gòu)建的模型和所形成的實(shí)驗(yàn)也容易讓人信服.

三、高中物理模型構(gòu)造的常見模型

1.物理對(duì)象模型

實(shí)際的物體在一定的條件下可以形象的被描述為理想的描述對(duì)象，即物理對(duì)象模型.這種模型之中的兩種模型對(duì)象又有實(shí)體對(duì)象和場對(duì)象的區(qū)別.實(shí)體對(duì)象模型主要有：輕彈簧、輕桿和輕繩、光滑的表面、單擺、彈簧振子、平行板電容器、純電阻、理想氣體、點(diǎn)光源、原子模型等.場對(duì)象模型有：勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場、真空等.以質(zhì)點(diǎn)為例，質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)有質(zhì)量的幾何點(diǎn).質(zhì)點(diǎn)問題研究過程中，可以忽略物體的大小和形狀.例：在研究地球運(yùn)動(dòng)時(shí)，地球繞太陽公轉(zhuǎn)的問題可忽略地球的大小、形狀，把地球看成是一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn).按照質(zhì)點(diǎn)的問題來考慮，就可以得到許多的觀測數(shù)據(jù).這主要是因?yàn)榈厍虻教柕钠骄嚯x是遠(yuǎn)大于地球的半徑，地球上各個(gè)點(diǎn)對(duì)于太陽運(yùn)動(dòng)可以看成是相同的.但是在地球自轉(zhuǎn)研究過程中，地球的大小和形狀就是影響這一運(yùn)動(dòng)的主要因素，不能忽略，質(zhì)點(diǎn)不能反映這一地球運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì).

2.理想化實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h3>

高中物理學(xué)習(xí)中，很容易碰見理想化模型，如：光滑、質(zhì)點(diǎn)、單擺、勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)等等.這一系列理想化物理模型的產(chǎn)生，是人們長期生活研究的積淀，總結(jié)出來的經(jīng)典模型，它們對(duì)人們解決許多現(xiàn)實(shí)問題都起著至關(guān)重要的作用.我們知道，生活中的物理問題往往都是比較復(fù)雜的，我們?nèi)绻谝欢ㄇ闆r下對(duì)這些實(shí)際問題進(jìn)行理想化處理，構(gòu)建與之適應(yīng)的物理模型，不僅可以高效地解決問題，也可以更深的對(duì)物理規(guī)律進(jìn)行理解概括.例：例如伽利略實(shí)驗(yàn)，同樣的小球從同種材料同種高度的斜坡上滑下，在摩擦力減小的情況下，運(yùn)動(dòng)的路程逐漸增大.伽利略實(shí)驗(yàn)可以推理得知，小球在沒有摩擦力作用的情況下，會(huì)永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，這一模型就是建立在理想的情況之下的，牛頓在此基礎(chǔ)上，又深化建立了牛頓第一定律.伽利略實(shí)驗(yàn)得知的規(guī)律，推倒了延續(xù)千年的“力維持運(yùn)動(dòng)”的結(jié)論.

3.過程模型

過程模型是將實(shí)際物理運(yùn)動(dòng)過程，考慮其各方面的因素，使之成為典型的共性過程.例：勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻加速直線運(yùn)動(dòng)、穩(wěn)恒電流、簡諧運(yùn)動(dòng)、絕熱過程等.他們從不同的側(cè)面和角度描述和揭示了各種問題實(shí)際過程的特征，也標(biāo)志著物理學(xué)研究的深化.例：高中物理中一個(gè)非常重要的運(yùn)動(dòng)模型——單擺，它是由一根不可伸長的線，上面系上一個(gè)可以視為是質(zhì)點(diǎn)的物體擺球構(gòu)成，顯而易見，這是一個(gè)抽象化了的物理模型.在當(dāng)單擺運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，其回復(fù)的力由重力的切向分力提供.當(dāng)單擺為最大擺角時(shí)，單擺運(yùn)動(dòng)就被稱為簡諧運(yùn)動(dòng).單擺擺球的運(yùn)動(dòng)軌跡是一段圓弧，它的軌道半徑與等效擺長相等.對(duì)于許多形異質(zhì)同的單擺物體，不管有無“懸點(diǎn)”，只要搞清楚了圓弧軌道半徑，單擺的周期就可以計(jì)算.

4.圖像模型

物理模型中可以依據(jù)數(shù)學(xué)圖像而建立的圖像模型，在物理學(xué)習(xí)中很容易見到，相關(guān)如電學(xué)當(dāng)中各個(gè)圖像.例如：運(yùn)動(dòng)學(xué)中的路程時(shí)間圖，速度時(shí)間圖、電學(xué)之中的交流電圖像，串聯(lián)、并聯(lián)，再像是實(shí)驗(yàn)中的圖像，比如牛頓第二定律的a—F圖像、伏安法測電阻時(shí)使用的電流電壓圖像，還有在各類物理問題中所出現(xiàn)的圖像，都是比較典型的圖像模型，圖像模型可以使長篇的文字概括變?yōu)楹唵蔚膱D形符號(hào)，并且容易理解，這樣就達(dá)到了構(gòu)建物理模型的最初目的，然后還能夠更好的解決物理問題.

構(gòu)造物理模型下的物理教學(xué)已經(jīng)成為了當(dāng)下物理教學(xué)當(dāng)中必不可少的一部分，不但承載著整個(gè)物理教學(xué)體系的希望，而且是使物理知識(shí)走向更多學(xué)生的必經(jīng)之路.對(duì)于如何搭建這樣一條道路，教師還得深入研究，爭取讓模型構(gòu)造造福于每一個(gè)高中學(xué)子.物理模型構(gòu)造使學(xué)生孵化產(chǎn)生的更多的創(chuàng)新的新想法，都是具有推進(jìn)作用的.所以，今天的物理教學(xué)之中的模型構(gòu)造，應(yīng)該深深刻在每一位老師的心中.