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1、浅谈物理模型在习题中的运用 摘要：物理模型是由客观物质世界过渡到物理概念、物理规律的中间环节，是中学物理的教学重点和难点，对于习题的解决具有干脆的指导意义。本文在梳理中学阶段物理模型分类的基础上，从培育学生的视察实力和物理思想方法两个方面来阐述如何帮助学生建构和理解物理模型，总结了运用模型到物理习题中的基本环节。 关键词：物理模型；中学物理；习题应用 1.引言 物理模型是物理学中的志向化方法之一，而且以科学学问和试验事实为依据，对事物原型作出简化和纯化处理，经分析综合、抽象概括等一系列科学思维而建立起来的1。物理学所探讨的对象，大都是志向化模型。物理模型是物理概念和规律赖以建立的基础，并有助于
2、理解物理概念和规律。 通过对近几年有代表性的试题和习题，用考试的方法进行调查发觉：由于学生缺乏建构模型的意识、物理基础学问驾驭不扎实，在建模过程中存在较多错误和漏洞等2。中学物理之所以难学，究其缘由，关键在于无法在头脑中找到题目的原型。模型方法作为思维方法和行为方式，蕴涵着很高的认知价值。学生一旦将模型方法内化为自己的认知图式，就能获得认知水平的发展3。 2.中学物理常见的物理模型 从狭义上讲，中学物理模型大致可以分为对象模型、概念模型和过程模型。 2.1对象模型 对象模型是用来代替探讨对象实体，且能从不同侧面描述和揭示其在各种问题中特征的志向化模型。如力学中的光滑斜面、单摆、质点、完全弹性体
3、、刚体、杠杆、轻质的绳、杆和弹簧振子等；热学中的绝热容器、分子的球形和立方体模型、志向气体等；电学中的点电荷、试验电荷、绝缘体、纯电阻、无限长导线和螺线管、志向电表、志向变压器、志向导体、志向电解质、连续介质；光学中的点光源、薄透镜等。例如探究杠杆平衡条件时，忽视了形变，即是把杠杆经过志向化的处理，从而顺当引导学生得出杠杆平衡条件；对于固体和液体，可以认为分子是一个个紧密排列在一起的球体，对气体，由于分子间距离较大，可以利用立方体模型计算分子间的距离。 2.2概念模型 物理概念是在大量的视察、试验基础上，通过分析比较、归纳综合，把物理现象的共同属性和本质特征加以志向化的抽象概括而建立的。例如，
4、可以通过列举天体的运动、物体的运转等直观材料，经过分析、抽象、概括等思维过程，让学生相识到并抽象出来其共同特征，就建立了“机械运动”概念。为了描述汽车和飞机运动的快慢，引入了速度这一概念又如将物质形态自身志向化的狭缝、薄膜、光的波粒二象性模型、光线、匀强电场、匀强磁场、电场线、磁感线、志向流体、肯定黑体等志向化模型的建立，即是抓住主要影响因素，忽视物理原型的次要因素，来反映所探讨的物体本质属性。 2.3过程模型 过程模型是依据探讨问题的性质和须要，忽视影响自然界中物体运动的次要因素，简化对困难运动过程的处理，把探讨对象所处的外部条件志向化，突出本质特征，且建立在质点运动上的各种典型模型。比如真
5、空状态；力学中的匀速直线运动、匀速圆周运动、光滑斜面、平抛运动、弹性碰撞、简谐运动、简谐波、伽利略的惯性试验、自由落体运动、共点力作用下的动态平衡模型等；热学中的绝热过程、等温过程、等容过程、等压过程、绝热过程、分子热运动图景、志向气体的平衡态等；电学中的恒定电流、等幅振荡、直流电路动态分析模型、变压器电路动态分析模型等；探讨原子物理时原子所处的基态和激发态等。 例如，为了探讨物理问题的便利，我们可以把站在自动扶梯上乘客的运动、雨滴接近地面时的运动、一百零一米赛跑的过程等近似看做匀速直线运动；轿车启动的过程等看做匀加速直线运动；公交车刹车、进站或飞机着落后在跑道上的滑行等过程可以近似看做匀减速
6、运动；从水龙头上滴落的水滴，由于是在地球表面旁边且水滴流速不算太大，水滴所受的空气阻力与重力相比可忽视不计，同时也可不计地球自转、四周物体对它的引力以及水滴的形态、大小等非本质因素的影响，因而可认为是一个质点处于一个重力强度为g的匀称重力场，因此可近似看做自由落体运动；打排球扣球可看做平抛运动；伽利略以实践为基础，合理运用志向斜面这一模型，推理出物体的运动不须要力来维持，牛顿继而总结出了牛顿第肯定律。尔后这一志向斜面又在机械能守恒定律等中应用。我们可以看出志向试验是物理学家源于自身阅历而又超出自身阅历的一种高级思维活动，是一种以牢靠的事实为依据，以科学的实践为基础，忽视次要因素，进行逻辑推理，
7、并把试验的状况合理外推到一种志向状态，从而揭示自然现象本质的假想的试验。 3.物理模型的建构与问题解决 3.1视察实力和物理思想方法与建模实力相辅相成 物理模型是将带有实际色调的物理对象或过程，通过近似与忽视、类比与联想、抽象、志向化等方法抽象概况而成。高考物理考查的主要是源于身边实际、嬉戏、生活体验、体育项目、科技热点、社会热点等的情境模型，是物理对象模型、概念模型、过程模型的有机结合。可以发觉近年高考试题就是围绕建构物理模型，设置情境，来考查学生对物理基础学问和思想方法的驾驭。物理情境模型在力学中有反冲模型、叠加体模型、斜面模型、滑块模型、轻杆轻绳连接体模型、含弹簧的连接体模型、追击相遇问
8、题模型、卫星变轨模型、双星模型、机车启动模型、摆类模型、人船模型、小船渡河模型、传送带模型、碰撞模型、子弹射击木块模型、势能与动能之间的转化等；在电学中有等效场、带电粒子在电场以及复合场中的加速与偏转、导电滑轨模型、金属棒切割磁感线的模型、金属框穿过磁场运动的模型等。 物理新课程提出要发展对“科学探究”连贯性、一样性的理解；加强“原始物理问题”与新课教学的整合；模拟科学家的科学探究活动4。作为教化教学过程中的指导者，老师在课堂教学中，要把握教材特色，以模型为教学的切入点，利用各种实物模型、多媒体课件等引导学生建构物理模型，通过渗透物理思想方法，把物理建模思想始终贯穿在教学中，依据教化教学阅历总
9、结出可以抽象成志向模型的自然社会生活场景，在课堂上向学生精细讲解这些物理模型是如何提炼出来的，以及探讨被简化和纯化后的志向模型对于解决物理习题的重要意义。 须要明确的是，我们不仅要求学生做到在习题中通过视察和想象等物理思想方法能够抽象和建构物理模型，而且要并布置课外作业，指引学生做到保持对社会自然生活现象的敏锐洞察，发挥想象，主动、适时从头脑过滤相应模型并联系实际问题。这样在加深对物理概念和规律理解的过程中建构了学问。同时，还能够对大自然形成丰富的理解和敏捷的说明，激发探究的爱好与创建性思维，最终培育学生的科学素养，真正体现了传授学问与发展实力相统一的现代教化教学理念。此外，老师还应供应学生一
10、些信息化教化资源网站等课程资源，为学生理解物理模型供应充分、丰富的平台。 值得留意的是，老师应当向学生强调模型只是问题求解的一种参考，不能受思维定势的影响而过分依靠现成的模型或者把模型肯定化。因此在进行习题练习时，要提示学生针对不同的问题情境对模型进行适当改造、转换或重组。此外，习题涉及的往往是由多个困难的模型的组合，因此日常教化教学过程中要注意学生发散性思维的培育。另外还应向学生强调物理模型都有肯定的适用范围，由此建立的物理规律和物理理论也应在肯定的范围内才能成立。还有许多潜在的物理模型有待我们在实践与科学验证中发觉。 例如，在打算讲解点电荷和点光源前，通过引导学生回忆质点模型建立的过程、应
11、用与意义，就能依据物理模型所具有的肯定的原型启发功能，顺当地建立起点电荷和点光源模型；对分子间相互作用力的模型可以用弹簧连接起来这实物弹性球模型来理解；电流的产生过程可以由抽水机抽水的模型来引入。又如，通过用学习过的“光线”这一概念来便利地描述光的传播现象，自然过渡到光路图这一学问体系的学习。学生通过感受模型的魅力，学习主动性会进一步提高，将收到良好的教学效果。比如学习了平抛运动模型，学生头脑中渐渐积累了清楚的物理模型，然后就可以布置简洁的类平抛运动习题；建立了单摆的模型后，可以布置一些类单摆问题，充分调动学生的学问迁移实力。通过分析问题和提取信息，激活学生头脑中活跃的相关模型，再对问题整体表
12、征，便简单发觉解决问题的模型架起物理问题和实际问题的桥梁，同时也培育了学生运用模型、发展模型的实力。 因此，新课程理念下，学生作为学习活动的主体，必需以透彻驾驭典型物理模型的本质特征为前提，不断理解与积累典型模型，就可以将详细的问题情境抽象成相应的志向模型体系，解决同一类问题时做到触类旁通，举一反三，实现思维的正向迁移，干脆按图索骥，保证解题效率。 3.2运用物理模型解题的基本程序 通过审题，留意挖掘隐含条件，提取关键信息，明确题目所涉及的物理现象、物理事实、物理状态、物理过程等，并抽象出其本质特征以及问题的实质，将实际问题志向化，正确建立并选择合适的对象模型、典型的过程模型。当有多个探讨对象
13、时，能正确选定合适的探讨对象； 依据题意在头脑中勾画出物理图景，画出简洁的物理图示，通过类比、逻辑推理、原型启发等思想方法，透过现象看本质，即在图示上还原对应的物理模型，对应过程模型中每一个环节所遵从的物理规律，可分过程列式，也可对全过程列式。必要时列出协助方程，绽开求解，进行定量计算。 检验结果是否符合实际，必要时对结果进行分析探讨以及进一步深化的思索与设想等。假如不符合实际，就须要反复修正模型。 此外，对于习题中涉及比较困难的情境，可以依据物理模型提炼出已知量和未知量，然后求解。这样下来整个题目思路清楚，使题目化繁为简、变难为易。 物理习题解决中，首先是对物体受到何种类型的受力分析；其次，
14、分析运动过程模型；然后综合运用整体和隔离、引入中间变量、割补法、合成分解、统计学思想、比例法、临界问题分析法、限制变量、对称、逆向、等效、极端、守恒、类比、平均值、猜想与假设、估算、微元、图像等思想方法，最终模型的构建是难点。 4.结束语 许多同学回忆起中学物理学习的收获，很少大讲学了什么定理、原理等，大多数的第一反应就是弹簧弹来弹去、滑块滑来滑去、子弹与木块、电磁场中的带电粒子等。这充分说明白中学物理就是围绕各种物理模型绽开并进行深化探讨的。因此，在物理教学中，老师要擅长帮助学生建构和理解物理模型，对于提高学生的物理素养、学习效率以及创新思维实力等具有重要意义。学生也因此在亲身经验物理模型建
15、构这一科学探究过程中，加深了对物理学问的理解，并通过敏捷运用或建构物理模型，提高学习物理的爱好。 参考文献 1张宪魁，李晓林，阴瑞华.物理学方法论M.杭州：浙江教化出版社，2022 2齐慧玲.建构物理模型实力的调查J.中国现代教化装备，2022 3邢红军.论教化中的模型方法教化J.教化探讨，19101，54-55 4王全，母小勇.模型与建模：国际物理教化新视点J.外国中小学教化，2022 第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页