浅谈物理模型与中学物理教学

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浅谈物理模型与中学物理教学浅谈物理模型与中学物理教学【摘要】在高中物理教学中，强调了要注重学生建立、应用合理的物理模型研究和解决问题能力的培养，合理的物理模型是解决物理问题的一种行之有效的方法。在处理实际问题过程中，如何构建模型最接近于实际效果，是处理问题的关键。了解物理模型的功能特点和构建具体思路和方法，能起到事半功倍的作用。【关键词】物理模型物理教学纵观物理学发展的历史，建立物理模型是简化物理学研究的重要手段。随着物理学的发展，物理模型越来越受到人们的重视，它促进了物理规律、理论的发展，推动了物理学向新的领域扩展。物理模型就是在抓住主耍因索忽略次耍因索的基础上建立起来的，它能具体、形象、生动、深刻地反映事物的本质特征。一、物理模烈的特性物理模型具有两个显著的特性：一是约化特性。如我们在研究力学时，可以把具体物体在特定条件下抽象为质点，忽略其形象和大小。通过这一约化处理，从而使问题简洁化、明了化，得出基本上符合客观物理运动的规律；再如在研究物体振动规律时，忽略弹赞的质量和杆与小球的摩擦,其处理的结果不影响得到机械振动物理规律的正确性。二是物理模型是发展变化的。某一物理模型的提出，只能说明人们目前认识客体的程度，不能看成是不变的，而应该将其看成是发展变化的，以后的每一次修正都是对物质世界认识的飞跃。二、中学物理教材中经常碰到的几种物理模型1•物理对象模型。也称实体理想化模型，它是把客观存在的实际物体加以理想化。例如在力学中研究某些物体运动时，如果物体的尺寸和所研究问题中有关距离相比很小，且不要求涉及物体自身的转动等因素，那么可将其看成是“质点”，质点这一概念忽略了大小、形 状等因素，而突出了位置质量的特性。在物理学屮，对象模型还有“硬棒”、“细绳”、“点电荷”、“点光源”、“单摆”、“无限长直导线”、“无限大平行板”、“原子模型”等。这些模型是实际物体在某种条件下的近似和抽象。2.物理过程模型。即在物体或物体运动变化过程的勘探基础上，根据所研究问题的性质和需要把包含有多种复杂因素的物理过程理想化而建立的理想模型。物理习题中描述的物理过程往往比较复杂，必须在审题过程中分清主次，忽略次要因素，只保留过程中的主要因素，通过简化建立起理想化的物理模型。如研究…个铁球从高空中由静止落下的过程。我们首先应该考虑吸引力，根据公式F二M地?m铁/r2可知，铁球越接近地面，F就越小；其次还要考虑空气阻力、风速、地球自转等影响。这样考察铁球下落运动过程就显得十分复杂，研究起來丁分不便。为此，我们在研究过程中突出铁球下落的主要因素，即受重力作用，而忽略其他次要影响，并把重力视为恒力，通过如此简化，使研究的问题简单明了，其研究结果也不致影响到基本规律的正确性，从而成为物理学中一个典型的运动过程，即自由落体运动。这种物理模型称之为过程模型，此类处理方法在中学物理教材中经常出现。如“匀速圆周运动”、“简谐振动”、理想气体的“等容”、“等温”、“等压”过程,两物体的弹性碰撞过程，匀速直线运动过程等等。3•物理实验模型。即把物理实验过程进行理想化处理，而实际上是做不到的，然后根据逻辑法则，对过程作进一步的分析、推理得出实验结论。如伽里略论证惯性定律所设想的实验一一在无摩擦情况下，从斜槽滚下的小球将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去；在研究电场强度吋，设想在电场中放置一个不会引起电场改变的点电荷，去考查它在各点的F/q值等等。三、物理模型与中学物理教学的关系1.物理模型是教师传授知识与学生获取知识的关节点。翻开中学物理教材，我们不难发现教材中无论哪一部分的内容都是以物理模型为基础向学生传达物理知识的。只要把握住了这一关节点，那么教、学双方都容易达到各自的目的。 1.物理模型能促使教学过程的软化。屮学物理教材屮有许多物理知识比较抽象难懂，往往不易被学生理解和接受，采用模型方法来实施教学，突出物理问题的主干，约化次要因素，就可以帮助学生建立起清晰的物理图象，使物理问题由难化易，由繁化简，起到软化教学过程的作用。2.物理模型能促进学&能力的提高。每一个物理模型的建立都离不开对物理问题的分析。教学中，通过对物理模型的设计思路及分析研究思路的教学，能培养学生对较复杂物理问题进行具体分析、区分主要因素和次要因素，抓住问题的本质特征，正确运用科学抽象思维的方法去处理物理问题的能力。四、应用模型时应注意的问题1•模型有一定的适范围。建立物理模型，可使问题的处理大为简化而乂不会发生太大的偏差。现实世界中，有许多事物与这种“理想模型”十分接近，在一定场合、一定条件下，作为一种近似，可以把实际事物当作“理想模型”來处理，但也要具体问题具体分析。2.物理模型有一个不断完善发展的过程。随着社会的不断进步,人类对事物本质的认识也是不断深入和提高的，物理模型也相应地由低级向高级发展并不断完善。例如，原子模型的提出就是一个不断完善的过程。