浅谈物理模型在教学中的作用

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1、谈物理教学中的物理模型构建安徽省天城中学黄飞（231480）【摘要】物理模型教学中将最基础最典型的物理知识、物理问题介绍给学生，并通过建立物理模型，将研究方法也展示给学生，引导学生思考、感悟以至升华。培养能力是落实课改的措施，知识是能力的载体。这就需要我们在教学中注意对学生进行物理模型的总结归纳。【关键词】物理模型物理模型教学科学性策略性理想化物理是高中理科中学生普遍感觉到比较难的一门学科。物理课堂教学既是科学又是艺术，有其自身的科学性和策略性。高中物理学习，主要是学生个体智力活动的过程与教师课堂教学的高效结合的过程。学习物

2、理，模型的建立非常重要，不管是那方面的物理学，最重要的是建立物理模型。特别是力学与运动学，遇到一个物理问题我们首先要将它联想到一个相关的物理模型。将复杂的；抽象的问题化为简单的；直观的问题。下面是高中物理教学中经常用到的几种物理模型  （1）研究对象的理想化模型   例如：质点物理模型，它忽略了物体的形状、大小、转动等性能，突出它所处的位置和质量的特性，用一有质量的点来代替。如当物体本身的大小在所研究的问题中可以忽略或对研究问题没有影响，能当作质点来处理；质点的概念是一种科学的抽象，是理想化模型。这种抽象正是抓住问题的实质，

3、只要我们在教学过程中注意培养学生抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，逐步建立这种物理模型。以后遇到类似质点的客观实体比如：刚体、点电荷、点光源、理想气体、匀强电磁场等物理模型，学生就会自己分析学习了。  （2）物理状态和物理过程的理想化模型例如：运动学中的匀速直线运动、自由落体运动；动力学中的完全弹性碰撞；电学中的稳恒电流，  （3）理想化实验物理模型在实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，根据逻辑推理法则，对过程进一步分析、推理，找出其规律。例如，伽利略的理想实验为牛顿第一定律的产生奠定了基础。  （4）研究对象的条件的模型当

4、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；当研究带电粒子在电场中运动时，因粒子所受的重力远小于电场力，可以舍去重力的作用，使问题得到简化。力学中的光滑面；电学中的匀强电场、匀强磁场等等，都是把物体所处的条件理想化了。   培养学生建立和正确使用物理模型不仅有利于学生将复杂问题简单化、明了化，使抽象的物理问题更直观、具体、形象、鲜明，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。可以把以有物理模型的知识和将来探索的新知识相类比，起到模型的迁移，到达事半功倍的效果。下面以实际的例

5、子来谈谈建立物理模型的过程。ACBhBθD1．动能转换内能类型例1．如图所示，倾角为θ的导轨与水平导轨相连，连接处是光滑的圆弧。水平导轨上存在有磁感强度为B的竖直向上的磁场。同时水平导轨上有质量为m、电阻为R的导体棒b。一根与b完全一样的导轨a自斜面高为h处开始下滑，运动过程中，a、b始终不发生碰撞。导轨无限长，电阻不计。问此过程中，两根导体棒产生的热量为多少？分析：此道题初看起来是有关电磁感应的题目。通过产生的电动势大小来计算电流，再通过电功来计算热量。但一算起来就很复杂，时间t=?,ε=?但假如通过动量与能量的变化模型来

6、求就很容易！因为导轨表面光滑，没有摩擦力做功，在水平面上相互作用时动量守恒。因此只要先求出导体棒在水平面时的初速度，再根据动量守恒求出末速度，再根据动能的损失就可求出热量来。解：导体棒a滑到水平面过程中机械能守恒,设水平时的速度为v0∴mgh=mv2∴v0=水平面上动量守恒，设末速度为vt则有mv0=(m+m)vt∴vt==△EK=mv02-(m+m)vt2=△Q=△EK=(J)评析：在这道题中我们是通过力学模型来解决电学问题。此类型的题目以能量转化为联系点，解题时往往把不同形式的能综合起来考虑，把求电能转换为求动能的损失。

7、与此类似的还有求安培力做功时，有同学总认为功就必须用W＝F·S来求。其实安培力做功往往就与产生电流有关，而且安培力做功就转化为内能，我们可以用电学的相关知识来解。2．弹力做功转换重力做功类型BAh例2．如图所示，一条长度为L，质量为m的均匀绳子两端分别挂在A、B两点上，A、B高度差为h，若已知绳子在A点的张力等于TA,求绳子在B点的张力TB分析：此题目看起来很难，用正交分解法，确定不了角度的关系，矢量三角形法又很难确定各个力的方向关系。但假如对机械能模型熟悉的话就可以利用重力做功来解决，通过取一小段绳子△从A移到B重力做功来

8、计算。解：假设绳子在A点有一定余量，我们在A点放出很小的一段△，而在B点把这一小段收起来，很明显，在这一过程中，外界对绳子所做的功为W＝（TB-TA）△这个功使得长度为△，质量为的一小段绳子的重力势能增加了gh(相当于这一小段绳子从A点移到B点)，因而（TB-TA）△＝gh∴TB=TA+评