高中物理教學中的模型構建及其實踐

魯月華

(福建省泉州市泉港區第六中學 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，這一教學模式通過對問題分析和運用講解對學生進行學習引導，可以培養學生的思考能力和創造能力，也可引導學生物理知識在實際生活中進行運用.在實際的教學應用過程當中，又存在著一定的影響因素，特別是學生對一個個模型的掌握能力，所以模型構建和相關實踐就要重點研究了.

一、高中物理教學中模型構造與實踐的意義

物理模型的構造，能夠簡化物理問題的解決，可以將一些復雜的問題簡單化，人對實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候，構建物理模型對現實世界當中原有現實事物進行物理描述，然后加以研究，被描述的對象就成了構造的模型，然后對模型加之實踐研究，就形成了以構造數學模型為主的這一教學模式.這一科學方法的依據就是人能夠通過模型的建立獲得原有客體事物的深刻規律，在教學中經常使用，能夠使教學問題簡化，進而簡便學生對復雜問題的研究.模型的構造，又能夠使學生形成形象思維，可以對一個事物進行描述，然后轉變思維方式，以提高學生對物理問題的掌握情況.模型的建立還有相關實踐可以培養學生的創新思維和創新能力，能夠培養學生對物理學習的興趣，部分學生還能依照模型和實踐作出相關物理規律的總結，這就大大提高了模型實踐教學的效率.

二、怎樣構建物理模型與其實踐

建立物理模型的本質在于對研究事物本質的把握，能夠正確的作出形象的物理模型并能夠容易實踐.物理模型就是把原事物形象的作出理想的模型，便于研究得出結論，是對同類型事物地規整總結.以氣體為例，從分子運動的理論看，理想的氣體與相關事物構造形成的分子模型是相互對應的.教師應該重視遷移教學，以此來提高學生的抽象理解能力，讓學生在知識中找到規律并總結，找出模型與原物體的異同構建物理模型，一定要實事求是的以物理實驗為依據，不能夠隨意的構建模型，在適用的防偽范圍之內進行構建，然后對其進行修改和調整，這樣更能夠準確的得到需要的物理規律結論，以理論依據和試驗為依據，這樣構建的模型和所形成的實驗也容易讓人信服.

三、高中物理模型構造的常見模型

1.物理對象模型

實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象，即物理對象模型.這種模型之中的兩種模型對象又有實體對象和場對象的區別.實體對象模型主要有：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、點光源、原子模型等.場對象模型有：勻強電場、勻強磁場、真空等.以質點為例，質點是一個有質量的幾何點.質點問題研究過程中，可以忽略物體的大小和形狀.例：在研究地球運動時，地球繞太陽公轉的問題可忽略地球的大小、形狀，把地球看成是一個有質量的點.按照質點的問題來考慮，就可以得到許多的觀測數據.這主要是因為地球到太陽的平均距離是遠大于地球的半徑，地球上各個點對于太陽運動可以看成是相同的.但是在地球自轉研究過程中，地球的大小和形狀就是影響這一運動的主要因素，不能忽略，質點不能反映這一地球運動的實質.

2.理想化實驗模型

高中物理學習中，很容易碰見理想化模型，如：光滑、質點、單擺、勻速直線運動、勻速圓周運動等等.這一系列理想化物理模型的產生，是人們長期生活研究的積淀，總結出來的經典模型，它們對人們解決許多現實問題都起著至關重要的作用.我們知道，生活中的物理問題往往都是比較復雜的，我們如果在一定情況下對這些實際問題進行理想化處理，構建與之適應的物理模型，不僅可以高效地解決問題，也可以更深的對物理規律進行理解概括.例：例如伽利略實驗，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，運動的路程逐漸增大.伽利略實驗可以推理得知，小球在沒有摩擦力作用的情況下，會永遠做勻速直線運動，這一模型就是建立在理想的情況之下的，牛頓在此基礎上，又深化建立了牛頓第一定律.伽利略實驗得知的規律，推倒了延續千年的“力維持運動”的結論.

3.過程模型

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

4.圖像模型

物理模型中可以依據數學圖像而建立的圖像模型，在物理學習中很容易見到，相關如電學當中各個圖像.例如：運動學中的路程時間圖，速度時間圖、電學之中的交流電圖像，串聯、并聯，再像是實驗中的圖像，比如牛頓第二定律的a—F圖像、伏安法測電阻時使用的電流電壓圖像，還有在各類物理問題中所出現的圖像，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為簡單的圖形符號，并且容易理解，這樣就達到了構建物理模型的最初目的，然后還能夠更好的解決物理問題.

構造物理模型下的物理教學已經成為了當下物理教學當中必不可少的一部分，不但承載著整個物理教學體系的希望，而且是使物理知識走向更多學生的必經之路.對于如何搭建這樣一條道路，教師還得深入研究，爭取讓模型構造造福于每一個高中學子.物理模型構造使學生孵化產生的更多的創新的新想法，都是具有推進作用的.所以，今天的物理教學之中的模型構造，應該深深刻在每一位老師的心中.