高中物理課堂模型教學(xué)的實(shí)踐研究
——有效促進(jìn)高三物理一輪復(fù)習(xí)

周洋 蕭山區(qū)第五高級(jí)中學(xué)

高中物理在一定程度上具有模型化的特點(diǎn)，在高三物理一輪復(fù)習(xí)中開(kāi)展模型教學(xué)可培養(yǎng)學(xué)生的模型思維和邏輯思維，讓學(xué)生更好地理解和記憶知識(shí)。因此，高三物理教師在進(jìn)行一輪復(fù)習(xí)時(shí)需對(duì)模型教學(xué)進(jìn)行深入分析并將模型教學(xué)應(yīng)用到課堂中，以提高物理復(fù)習(xí)的效率和質(zhì)量。

一、理課堂模型教學(xué)概述

在高中物理課堂教學(xué)中會(huì)出現(xiàn)三種不同類(lèi)型的物理模型，即過(guò)程模型、條件模型及對(duì)象模型。①過(guò)程模型：過(guò)程模型主要應(yīng)用在物理研究過(guò)程中，可簡(jiǎn)化研究過(guò)程。物理研究過(guò)程會(huì)受到諸多因素的影響，有些因素的影響較大，有些因素的影響較小，需要忽略一些影響不大的次要因素，比如非彈性碰撞等，這樣才能更好地分析問(wèn)題［1］。②條件模型：條件模型主要應(yīng)用在物理研究條件的處理中，可對(duì)一些條件進(jìn)行理想化的處理。③對(duì)象模型：對(duì)象模型的作用主要是代替物理研究對(duì)象，比如可代替輕桿、質(zhì)點(diǎn)等對(duì)象。高中物理具有一定難度，對(duì)學(xué)生有較高的要求，不僅要求學(xué)生具備扎實(shí)的物理基礎(chǔ)，也要求學(xué)生了解物理模型，能將物理模型、問(wèn)題情境與物理知識(shí)有機(jī)結(jié)合在一起。但是，高中學(xué)生能力有限，雖然了解物理模型，但只要稍加變化學(xué)生就無(wú)法將其與學(xué)過(guò)的物理知識(shí)相結(jié)合，加大了教學(xué)難度。而開(kāi)展模型教學(xué)可以讓學(xué)生更加深入地了解物理模型，更加靈活地運(yùn)用物理模型，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，因此高中物理教師需將模型教學(xué)應(yīng)用在課堂教學(xué)中。

二、三物理一輪復(fù)習(xí)中應(yīng)用模型教學(xué)的意義

開(kāi)展高三物理一輪復(fù)習(xí)的目的是幫助學(xué)生鞏固知識(shí)，讓學(xué)生對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行深入理解，提升學(xué)生的基本技能，從而提高復(fù)習(xí)效率。在高三物理一輪復(fù)習(xí)當(dāng)中開(kāi)展模型教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生深入分析物理問(wèn)題，拓寬學(xué)生的視野，讓學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)中掌握更多的知識(shí)和技能［2］。在模型教學(xué)過(guò)程中，教師會(huì)利用物理模型進(jìn)行解題，可讓學(xué)生更深層次地體驗(yàn)物理探索過(guò)程，讓學(xué)生找到合適的物理學(xué)習(xí)方法與正確的解題思路，優(yōu)化復(fù)習(xí)效果，因此在高三物理一輪復(fù)習(xí)中應(yīng)用模型教學(xué)具有重要意義。

三、高三物理一輪復(fù)習(xí)中應(yīng)用模型教學(xué)的策略

（一）創(chuàng)設(shè)情境

經(jīng)過(guò)高中前兩年的學(xué)習(xí)，學(xué)生已掌握了一些基礎(chǔ)的物理知識(shí)，也記住了大量的公式，所以教師應(yīng)合理設(shè)置教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行物理模型的構(gòu)建，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，并構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。《帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》是高中物理的關(guān)鍵內(nèi)容，也是學(xué)生必須掌握的一部分內(nèi)容，在復(fù)習(xí)這一節(jié)內(nèi)容時(shí)教師就可設(shè)置情境，增進(jìn)學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容的理解。所以，教師可為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)模型，如圖1所示。已知，該模型裝置是位于真空環(huán)境當(dāng)中的，熾熱的金屬絲具有發(fā)射電子的功能，金屬絲與豎直金屬板中有電壓U1，發(fā)射出的電子經(jīng)過(guò)加速之后會(huì)從金屬板上的小孔S當(dāng)中射出。模型裝置的右邊有兩個(gè)一樣的平行金屬極板，且這兩個(gè)金屬極板是正對(duì)著的。金屬極板的板長(zhǎng)為l，距離為d，兩個(gè)金屬極板加以電壓U2的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。當(dāng)電子從小孔S中射出之后可以沿著與板面平行的方向由極板的左邊射入到偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)當(dāng)中。已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，假設(shè)電子剛離開(kāi)金屬絲時(shí)的速度是0，不計(jì)算金屬極板邊緣對(duì)電場(chǎng)的影響以及電子受到的重力。之后讓學(xué)生求電子射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度v以及電子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)在豎直方向上的側(cè)移量y。經(jīng)過(guò)對(duì)模型的分析后，學(xué)生可發(fā)現(xiàn)電子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受到了電場(chǎng)力的作用，所以可直接利用動(dòng)能定理算出速度，之后可根據(jù)牛頓第二定律求解側(cè)移量。

（二）分析模型

近年來(lái)，在高考中，物理這門(mén)科目的重點(diǎn)在于對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的考察，要求學(xué)生能構(gòu)建物理模型，并對(duì)模型進(jìn)行分析，從而解決問(wèn)題。為此，教師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生一起分析物理模型，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)模型進(jìn)行深入分析，了解模型的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力。一些物理問(wèn)題較復(fù)雜，如果不構(gòu)建模型，會(huì)加大學(xué)生的分析難度，甚至導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)思維混亂，隨意或重復(fù)套用知識(shí)和公式的情況。例如物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受摩擦力的變化這一問(wèn)題就比較復(fù)雜，所以教師可帶領(lǐng)學(xué)生根據(jù)這一問(wèn)題構(gòu)建模型，對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行劃分，再分析物體的受力情況，幫助學(xué)生突破難點(diǎn)。

（三）拓展模型

在復(fù)習(xí)過(guò)程中，教師要根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容開(kāi)展模型教學(xué)，同時(shí)利用模型進(jìn)行知識(shí)整合，讓學(xué)生分析各種知識(shí)之間的關(guān)系，利用模型進(jìn)行知識(shí)遷移和問(wèn)題的解決。例如，在復(fù)習(xí)系統(tǒng)能量守恒的相關(guān)內(nèi)容時(shí)會(huì)應(yīng)用到子彈打木塊這一模型（如圖2所示），通過(guò)這一模型的學(xué)習(xí)，學(xué)生可了解如何進(jìn)行非彈性碰撞問(wèn)題的判斷，也可通過(guò)碰撞情況列出能量守恒的公式［3］。但子彈打木塊這一模型不僅涉及到了系統(tǒng)能量守恒的相關(guān)知識(shí)，也涉及到了摩擦力等知識(shí)，所以教師可對(duì)這一模型進(jìn)行拓展講解，讓學(xué)生了解模型中涉及到的多種物理知識(shí)，并利用模型進(jìn)行知識(shí)遷移。教師可先對(duì)該模型涉及到的其他知識(shí)進(jìn)行大體講解，然后要求學(xué)生討論和分析“如圖3所示，木板M放在光滑水平面上，模塊m以初速度V0滑上木板，最終與木板一起運(yùn)動(dòng)，兩者間動(dòng)摩擦因數(shù)為U，求木板與木板相對(duì)靜止時(shí)的速度、木板在木板上滑行的時(shí)間、整個(gè)過(guò)程系統(tǒng)增加的內(nèi)能等問(wèn)題的答案”這一問(wèn)題。這時(shí)學(xué)生可根據(jù)模型及所學(xué)知識(shí)解決這些問(wèn)題，有利于學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，也有利于提高學(xué)生的問(wèn)題解決能力。

（四）加強(qiáng)體驗(yàn)

在一輪復(fù)習(xí)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生分析模型，構(gòu)建模型，提高學(xué)生的思維轉(zhuǎn)換能力，讓學(xué)生學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用物理模型。教師要培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)的物理知識(shí)多角度地看待和解決生活中的物理問(wèn)題，教師要加強(qiáng)學(xué)生對(duì)模型的體驗(yàn)和應(yīng)用，增進(jìn)學(xué)生對(duì)模型的了解。例如，教師可先帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)斜面問(wèn)題的相關(guān)知識(shí)，之后讓學(xué)生根據(jù)“已知光滑的地面上有一個(gè)斜面M，模塊m從斜面上自由滑下，斜面與地面的夾角為β”這樣的已知條件構(gòu)建物理對(duì)象模型，并計(jì)算模塊m對(duì)斜面M的摩擦力，以及模塊m對(duì)斜面M增加的壓力。之后教師可變換已知條件，讓學(xué)生構(gòu)建不同的物理模型，不僅可讓學(xué)生學(xué)會(huì)根據(jù)相應(yīng)的條件構(gòu)建模型，也可以提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

結(jié)語(yǔ)：物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題并解決問(wèn)題，進(jìn)行模型教學(xué)可幫助學(xué)生理解和解決物理問(wèn)題，為此高中物理教師應(yīng)通過(guò)設(shè)置情境、分析模型、拓展模型及體驗(yàn)應(yīng)用等方式將模型教學(xué)應(yīng)用在物理一輪復(fù)習(xí)中，鞏固學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)，提高學(xué)生的復(fù)習(xí)效率。