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1、通过建立物理模型使学生感受物理思想的简洁美 [摘要]物理学的美它包含了物理学的简洁美、对称美、和谐美、统一美;物理模型的建立与应用,体现出物理理论整体简洁美、方法简洁之美;物理学科多样统一美;物理思想和精神美;物理世界、物理规律中蕴涵的和谐的哲理等等。本论文笔者主要要阐述的是物理思想和物理方法的简洁美。在物理课堂教学中,通过对物理模型建立过程的讲解,使学生感受的物理思想和物理方法的简洁美。 [关键词]物理模型物理思想简洁美 物理学家在探索自然界奥妙的过程中,始终以科学美作为追求的目标,通过他们努力形成的物理理论,不论
2、从形式上,还是内容上都放射着美的光辉。每一个正确的原理、一个精确的推理论证等都蕴涵着美。在教学过程中,引导学生准确、清晰把握物理理论,使学生由美悟真,由真见美。 一、由理模型的特点,感受物理思想的简洁美 实际的事物(过程)或结构一般都很复杂,为了便于分析与研究复杂的实际问题,物理学中常常采用简化的方法,对实际问题进行科学抽象的处理,用一种能反映事物本质特性的理想物质(过程)或假想结构,去描述实际的事物(过程)或结构。这种理想物质(过程)或假想结构称之为物理模型。 物理模型的美在于:它能将抽象的东西形象化地揭示或描绘
3、出来,是抽象化形象的过程;也能将直观的、形象的东西的本质抽象、揭示出来;是形象化抽象的过程,物理模型既能带领学生近距离的观察,也能带领学生远距离的审视。正是在形象与抽象的交织中物理模型发挥美育功能上的迷人之处。 物理模型是按照物理学研究的特定目的,通过科学思维对事物的抽象描述;用物质形式或思维形式使事物本质关系的再现。人们通过对物理模型的认识与研究,来获得事物运动变化规律,它是一种物理科学研究的常用方法。在物理学中,每个具有代表性的理想化模型的提出,都推动物理学的发展,都标志着一种新思想的诞生。而物理教学不仅仅是一个传
4、授物理概念、规律的简单过程,而更应该是挖掘蕴藏在物理概念、规律形成过程中的物理思想、物理方法的过程。通过物理模型,使教师对物理思想方法的理解等潜移默化地影响学生、感悟学生和培育学生,感受物理思想和方法的简洁美。 1.形象的特点。物理模型的建立是舍弃次要因素,把握主要因素,可以使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差,化复杂为简单,完成由现象到本质、由具体到抽象的过程;理想模型来源于现实,又高于现实。 2.条件性的特点。模型是在一定条件下使用的。现实世界中,建立物理模型,要具体问题具体分析。例如,质点模型。研究跳水运动
5、员的动作时,不能把运动员看作质点。研究跳水运动员的轨迹时,能把运动员看作质点。研究火车过山洞的时间时,不能把火车看作质点。研究火车从甲站到乙站的时间,能把火车看作质点。理由是:研究运动员的动作时,评判的是运动员的翻腾等动作,运动员身体各部分的运动情况不完全相同,故不能看作质点;火车过山洞,火车的长短影响火车过山洞的时间,不能忽略,故不能看作质点。火车从甲站到乙站,火车本身的大小比它们的运动范围小的多,可以忽略它们形状和大小,故可看作质点。 3.发展性的特点。随着社会的进步,人类对事物的本质认识在不断深入,物理模型也相应
6、地得到更好的完善。例如,原子模型建立就是一个不断完善的过程。从原子不可分割(atom),到汤姆生的枣糕式原子模型,再到瑟福提出的原子核式结构模型,再到波尔的原子轨道量子化,物理模型是不断发展和完善的。 总之,正确建立和使用物理模型可以提高学生认知和理解能力。例如,对质点模型有了充分的认识和理解,就容易理解和接受电学中点电荷模型、光学中的点光源模型等。也有利于将复杂问题简单化,使抽象的问题更直观、具体。建立物理模型的思想和方法让人感到一种简洁的美。 二、通过物理模型建立过程,体会物理思想的简洁美 物理模型的建立有助于
7、对客观物理世界的真实认识,研究任何物理现象,都应分清主要因素和次要因素;也就是说,离开物理模型,就无法进行物理学的研究.物理模型是物理思想的产物,是科学地进行物理思维并从事物理研究的一种方法。通过物理模型建立过程,体会物理思想的简洁美。 1.对物理对象模型化。中学物理对物理对象构建了许多合理的理想模型,如:单摆、弹簧振子、理想气体、理想电流表、理想电压表等等。在使物理对象模型化的过程中,通过分析,抓住对象的主要因素和主要特征,略去次要因素和次要特征,就能有效地研究复杂问题的,也能解决类似问题。如质点,用一有质量的点来描
8、绘,舍去物体的形状、大小、转动等性能,突出它所处的位置和质量的特性。当物体的大小在所研究的问题中可以忽略,就可当作质点来处理。还有点电荷,没有点电荷这个理想模型的建立,就无法计算出带电体之间的相互作用力。因为带电体之间的相互作用力,它与带电体的电荷多少,带电体的形状大小,带电体之间的相对位置及介质等多种因素有关,是非
