中学物理教学中学生建模能力培养的实践研究.doc

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1、中学物理教学中学生建模能力培养的实践研究论文摘要：“科学的基本活动就是探索和制定模型”，建模对物理学的发展起着推动前进的作用，建模能力是学生物理能力的核心能力之一。本文通过“抽象、等效”建模，“假设、类比”建模和“简化、形象”建模的教学实践，探讨了中学物理教学中如何提高学生的物理建模能力，提出了若干建议。随着新课程标准的执行，及上海二期课改的实施，在高中物理教学中，培养学生的探究精神和创新意识越发显得尤为重要，而这一切又离不开物理建模能力的培养。我们知道物理学的研究对象遍及整个物理世界，大至天体，小至基本粒子，面对复杂具体的物体，研究它的形形色色的运动，是中学物理教

2、学的重要内容之一。如何帮助学生理解各种形形色色的运动，建立起物理模型，并能运用到解决实际问题中去，是中学物理教学重点，也是难点。因此我们在进行二期课改物理教学时，一定要注重指导学生多关注社会、观察自然现象、关心科技动态、联系生活实际去拓宽视野，发挥想象和创新的潜能。联系实际的对象包括自然现象以及科学实验中、现代生活中的各种实际问题。解决这类问题的关键是要善于挖掘出实际问题的本质内涵，进行模型化处理，把不熟悉的问题转化为熟悉的问题，再注意知识和方法的灵活应用，问题就迎刃而解。从物理学的角度来看，所谓“建模”，就是将我们研究的物理对象或物理过程通过抽象、理想化、简化和类

3、比等方法形成物理模型。它是一种重要的科学思维方法，能够较好培养学生抽象思维能力和创新意识。在高中物理教学中通过物理建模能力的培养，提高学生的抽象逻辑思维能力，是必须的也是必要的，同时物理学科对培养学生的建模能力也有着得天独厚的条件和优势，因为从物理学的发展历史来看，建模对物理学的发展起着推动前进的作用。如初期的托勒密的“地心说”和后来哥白尼的“日心说”，都是对天体运动的建模，是结构模型；早期的枷利略提出的匀变速运动是对运动过程的建模，是运动模型等等，“科学的基本活动就是探索和制定模型”，建模最能反映一个学生的抽象思维能力和素质。所以这要求我们在进行高中物理教学时要"

4、授之以渔"，切实加强对学生物理建模方法的指导。要使学生清楚地认识到，解题的关键在于从问题中抽象出模型，模型是联接理论知识和应用的桥梁，背景知识、实验事实和经验材料是构建模型的基础，而抽象、等效、假设、类比等则是构建模型的基本方法。下面仅就如何采用“抽象、等效、类比”等建立物理模型的方法，教给学生如何从材料中提取有用信息，然后转换成熟悉的物理图象、物理过程，建立起物理模型，从中寻找出解题规律，形成解题思路。一．“抽象、等效”建模这种建模方法，就是采用忽略次要因数，突出主要因数，简化研究对象，将它等效成一个简单的几何模型。例。传说国外某餐店老板为了招揽顾客想制作一块1m

5、3的特大豆腐，结果因豆腐瘫软而失败。其实即便是坚硬的岩石处在太高的山体底部也回瘫软。这是因为山峰高度到一定程度后，岩石基部压强过大，会发生熔化而开始流动的缘故。若每摩尔岩石熔化时吸收的热量为λm，岩石的摩尔质量为μ。山体看做是均匀的圆柱体，当山高达极限高度H时继续增高一点就熔化掉一点，即不能再增高了，试从能量转化的角度写出山的极限高度H的表达式。设岩石的主要成分是SiO2（Si相对原子质量为28，O相对原子质量为16），SiO2的摩尔熔解热（即1mol的物质溶解成同温度的液体时所吸收的热量）为λm=854J/mol，求山的最大高度H的值。4分析：本题是将抽象的问题，

6、采取忽略次要因数，突出主要因数，将山等效成一个圆柱体，当山达到极限高度后，它所增加的重力势能就转化为内能，由此就可得出解题思路。解：（1）设山的横截面积为s，岩石密度为ρ，增加的质量为Δm则（2）SiO2的摩尔质量为u=（32+28）•10-3=0.06kg/mol所以H=854/0.06•10=1.45(km)教学建议：本题实际上是一个估算题，因此采用“抽象、等效”方法，建立“圆柱体”模型。再根据题干所给出隐含条件，理出解题思路。二.“假设、类比”建模在运动和力的关系问题中，为了了解物体的运动性质和运动过程，往往要采用假设、类比的方法，并结合各种图象如：v—t图；

7、s—t图；构建物体的运动和力的关系模型，其中最常见的一种运动和力的关系模型是物体自静止开始在变力作用下作速度不断增大、加速度不断减小的变加速运动，当加速度为零时，速度达到最大，合外力等于零。教学评议：运动和力的关系问题，是高中物理教学的难点，难点就在于对研究对象进行正确的受力分析和运动过程分析，因此利用图象搞清物体的运动性质，从而建立起运动模型，是比较有效的方法之一。三．“简化、形象”建模对于来源于现实生活中的有关运动信息题,若物体的运动过程非常复杂，不是我们最常见的几种形式的运动模型，则我们就必须注重对运动全过程的认识，以及对运动发展变化过程的分析理解，4深刻