谈物理模型在教学中的作用

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1、谈物理模型在物理教学中的作用   物理学是研究物质结构和运动规律的一门学科。由于自然界物质种类繁多，运动错综复杂，相互作用又各具特色，因而人们为了达到对物理事物本质和规律的认识，在实验的基础上，通过分析、综合、比较、分类等思维过程，对研究对象做一种简化的描述或模拟。人们为了研究物理问题的方便和探讨物理事物的本质而对研究对象所作的这种简化的描述或模拟，就是物理模型。物理模型在物理教学中是不可或缺的。    一.物理教学是建立物理模型并用来解决问题的过程    物理学是一门由概念和规律组成的实验学科。物理教学要求学生在教师的引导下，

2、在观察、实验、分析、综合的基础上，建立概念，形成规律，学会应用。物理学中的各种基本概念，如物质、长度、时间等都是物理模型。因为它们都是以各自相应的现实原型为背景，加以抽象出来的最基本的物理概念。那些反映特定问题或特定具体事物结构的物理模型，如质点、点电荷、理想气体、理想变压器、匀变速直线运动，简谐运动等，是理想化的物理模型。那些用形象化的手段、采用示意图或制作出与实体相似的模拟，如用铁屑模拟磁感线、直流电机的构造示意图、发电机模型等，则是模拟式物理模型。那些由概念与概念推断出的各种结论及在实验基础上产生的物理规律，往往以字母的形

3、式，通过数学的手段描述出来，如欧姆定律、牛顿第二定律、法拉第电磁感应定律等，可称之为数学化的物理模型。由此可见，物理模型在物理学中无处不在。从物理学的发展看，物理模型在物理学的发展中发挥着重要作用。从某种意义上讲，物理学也是一门模型科学。物理教学是物理教师引导学生建立物理模型，并学会应用物理模型解决物理问题的过程。    二、物理模型的建立是学生物理思维能力发展的结果    物理学是观察、实验和思维的产物。它是由物理概念和物理规律组成的完整的科学体系。物理概念主要是用抽象的方法建立起来的。物理规律主要由归纳、演绎和类比推理而发现

4、的。而抽象、归纳、演绎和类比是物理学突出的思维方法。物理思维不仅具有抽象性，而且具有形象性。抽象思维是物理思维的核心，形象思维是物理思维的先导。物理模型是物理思维的产物。物理模型的建立离不开抽象思维、形象思维及直觉思维。物理模型的建立过程是一个抽象思维和形象思维相结合的过程。建立的物理模型是抽象性与形象性的统一体。如质点模型的建立是借助于实物形象，主要利用了抽象的方法，用一个没有大小、形状，只有质量的抽象的几何点来代替有形的物体，这是抽象性与形象性的统一体。再如，忽略摩擦阻力和弹簧质量的弹簧振子模型，忽略分子大小和相互作用的理想

5、气体模型，玻尔的原子结构模型等等，都是形象思维和直觉思维作用的结果。因此，建立物理模型必须借助物理思维，物理思维的发展必将有助于物理模型的建立，而物理模型的建立是物理思维能力发展的结果。    三、教师善于诱导学生建立物理模型有利于减负增效    物理学的难教难学，让许多师生困惑、苦恼。究其原因，教师不善于帮助学生建立物理模型或建立物理模型的意识淡薄是重要原因。学生头脑中有形象化的实物模型和抽象化的诸多物理模型，并能灵活的提取、应用、置换、迁移物理模型，是学生学好物理的充要条件。学生对物理概念、规律的理解不深不透，说明学生头脑中

6、的物理模型是含糊不清的。即便强行建立了概念、规律的物理模型，但在具体应用时又感到手足无措。在应试教育甚行，题海战术泛滥的氛围中，如何跳出题海，提高学习效率，笔者以为，正确理解物理概念和规律是前提。在遇到具体的习题时，要善于寻找模型解决实际问题，再在解决实际问题的基础上建立新的物理模型，实现新的迁移和飞跃。如高中物理经常碰到的子弹打木块的模型。其意是在光滑的水平面上放有一木块，子弹以一水平速度射击木块，最终子弹留在木块内。已知子弹与木块间的摩擦力为f，子弹打入木块的深度为d，则子弹射入木块的过程中系统所产生的内能Q为fd，即Q=f

7、d。要解决上述问题，需要利用动能定理、动量守恒定律去分析求解。求解时将子弹视为质点，且一直沿水平方向前进，研究对象也要随机转换。其结论Q=fd具有一般性，在诸多习题中有应用。Q=fd可抽象的表述为两个物体之间因摩擦而产生的内能等于两物体之间的摩擦力与两物体相对滑动的距离(或总路程)之乘积。这一由子弹打木块的模型推导出的结论，对快速计算两物体因摩擦而产生的内能十分方便。另一方面，如果知道了两物体产生的内能(有时往往等于系统机械能的损失)和两物体间的摩擦力大小，我们也能很方便的求出两物体相对滑动的总路程。这一点，在解决物体往复运动的

8、问题时非常便利。    总之，在物理教学中，物理老师要善于帮助学生建立物理模型，并使学生学会利用物理模型解决实际问题。只有这样，物理学才不再枯燥难学，而物理学丰富的内涵和独特的思维方法在物理模型的建立与应用的过程中必将被学生所理解与应用、信服与欣赏。教学中物理模