物理教学中模型的运用

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1、物理教学中模型的运用河北深州市中学徐彦猛物理学是一门研究物质最普遍、最基本的运动形式的自然科学。而所有的自然现象都不是孤立的，这种事物之间存在着复杂的相互联系，一方面反映了必然联系的规律性，同时又存在着许多偶然性，使我们的研究产生了复杂性。物理模型教学将最基础最典型的物理问题、物理知识介绍给学生，并通过建立物理模型将研究方法展示给学生，引导学生思考、领悟以至升华。对于河北省新课改下的物理教学,培养学生的能力是落实课改的目的，同时知识是能力的载体，这需要我们在教学中注意对学牛进行物理模型的总结归纳。例如，在研究物体的机械运动时，实际上的运动往往非常复杂，不可能有单纯的

2、直线运动、匀速运动和圆周运动。为了使研究简化，我们常采取先抓住主要因素，忽略次要因素的方法。如引入匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动和简谐运动等理想化的运动。这就是先建立物理模型，然后在一定条件下，用于处理某些实际问题。物理模型是在抓住主耍因素忽略次要因素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。综上所述，物理教学中物理模型的作用可以作一下几点总结：1使复杂物理问题简单化，抽象物理问题直观化；2捉高学生理解和接受新知识的能力；3对学生科学思维的锻炼和能力的培养有重要作用。一高中物理中常见的物理模型1、物理对象模型化处理。物理中的某些客观

3、实体，如研究质点时，它忽略了物体的形状、大小、转动等性能，突出它所处的质量和位置的属性，用一个有质量的点来代替，或者当物体本身的大小在所研究的问题中可以忽略，也能当作质点来处理。类似质点的客观实体还有刚体、点电荷、弹簧振子、单摆、理想气体、理想电流表、理想电压表等等。2、物体所处条件的模型化处理。例如当研究动量守恒定律时，当系统的内力远大于外力时，系统的动量守恒；当研究物体的自由落体运动时，由于空气阻力对于物体所受重力时影响可以忽略掉，这是我们就可以把物体的运动近似为匀变速直线运动。还有当研究带电粒子在平行板电容器中偏转问题吋，因粒子所受的重力远小于电场力，可以舍去

4、重力的作用，使问题得到简化。此外还有力学中的光滑面，完全碰撞问题；热学中的绝热容器；电学中的稳恒电流、匀强电场、匀强磁场等等。3、物理实验的模型化处理。对实验过程认真分析，明确物理实验中相关量对实验结果的影响，“抓主要、忽次要”，进而达到实验的口的。比如高中物理必修一中牛顿第一定律的基础是基于伽利略的理想化斜面实验，方法既巧妙、又合理。4、物理中的数学知识的模型化处理。客观世界的一切规律原则上都可以在数学中找到它们的表现形式。在建造物理模型的同时，也在不断地建造表现物理状态及物理过程规律的数学模型。例如，在研究外力一定时加速度和质量的关系实验中，认为小车受到的拉力等

5、于砂和砂桶的重力，其实，小车受到的拉力不止好等于砂和砂桶的总重力，具体推导过程：设小车质量为M,砂桶和砂质量为m,对m进行受力分析，mg一T二ma；对M进行受力分析：T=Ma求的T=Mmg/(m+M),只有当m《M吋，T^mg即只有砂和砂桶的总质量远小于小车和祛码的总质量时，才可近似地取砂和砂桶的总重力为小车所受的拉力，这是我们采取简化计算的一种数学模型。还有简谐运动屮单摆作竖直面内简谐运动时，为什么要求摆角小于10度？当摆球静止在O点时，摆球受到的重力G和摆线的拉力T平衡，如图1所示，这个O点就是单摆的平衡位置。让摆球偏离平衡位置，此时，摆球受到的重力G和摆线的拉

6、力卩就不再平衡。在这两个力的作用下，摆球将在平衡位置O附近来回往复运动。当摆球在任一图i点P时，重力G沿着圆弧切线方向的分力Gl^mgsin9捉供给摆球作为回复力F=mgsin0,当偏角0很小〔如0V1O。［时，sin0~p所以单摆受到的回复力F=mgy,式中的/为摆长，兀是摆球偏离平衡位置的位移，负号表示回复力F与位移兀的方向相反，市于m、g>L都是确定的常数，所以竽可以用常数£来表示，于是上式可写成F二kx。因此，在偏角0很小时，单摆受到的回复力与位移成正比，方向与位移方向相反，单摆作的是简谐运动。把k二罕代入到简谐运动物体的周期公式，即可得到单摆的周期公式是T

7、=2n所以高中阶段培养学生建立和使用物理模型不仅有利于学生将复杂问题简单化使抽象的物理问题更形象直观化，而且突出了事物间的主要矛盾，而且对学生的思维发展、解题能力的提高起着重要的作用。接下來我要介绍的是物理模型在教学中的运用。二、物理模型在教学中应用1•建立模型概念，理解概念实质。概物理模型大都是以理想化模型为对象建立起来的。建立概念模型实际上是撇开与当前研究无关的因素以及对当前研究影响很小的次要因素，抓住主要因素，认清事物的本质，利用理想化的概念模型解决实际问题。如质点、刚体、点电荷等等。2•认清条件模型，突出主要矛盾。条件模型就是将已知的物理条件模型化，舍去