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1、关于物理模型在高中物理教学中的讨论 传统教化在很多方面抹杀了学生的主观能动性和创建性，在教学过程中以老师向学生的学问灌输为中心，遵从“学问输入学问储存学问提取”这一不变主旋律，把学生仅仅看做是学问的储存器。学生的主动性、创建性得不到充分的发展，反而受到压抑。现在大力提倡创新教化，就要求老师转变教化观念，紧紧抓住以学生为主体这一教学特征，让学生学会思维，驾驭处理实际问题的方法，培育学生分析问题、解决问题的实力，而不仅仅是让学生学习必要的物理基础学问。 在物理教学中的教学方法许多，而物理模型教学法可以说是其中很重要的一种方法。纵观物理学的发展史，模型方法在物理学的产生发展过程中发挥了重大的作用。物
2、理学的发展史可以说是一个建立物理模型和用新的物理模型代替旧的物理模型的过程。物理学中的概念、规律和公式等几乎都是借助于物理模型进行抽象概括而来的。可以说，不了解和不驾驭物理模型的方法，就学不好物理。 建立正确显明的物理模型本身就是重要的物理内容之一，它与相应的物理概念、规律现象相依托，它是物理教学的重要方法和有力的手段之一。同时了解物理模型的迁移和转化，对于物理逻辑的培育和学习实力的提高具有深远的影响，所以我们应充分重视物理教学中的物理模型教学法的作用。 下面，我们就针对在中学物理教学过程中出现的模型问题从三个方面进行探讨。 一、利用物理模型强化对物理学问的理解 在中学物理的学习中有许多简单混
3、淆的概念和规律，我们如何区分这些学问对与我们理解和运用物理规律解决实际问题就有重要的指导作用。这里就针对力学的中的几种简单混淆的概念模型进行比较。 学生通过比较，可以很清楚地区分这些相接近的概念间的差异，在解决问题中有了明确的方向，提高了学习效率。 二、利用典型物理模型促进物理学问的学习 在中学物理学习中，单摆是一个特别典型的物理模型。学习、理解、运用单摆这一模型对于我们学习简谐振动有很重要的意义。现在，我们就来详细探讨这个问题。 1.典型物理模型的学习 在教学中设计对比试验，视察并分析试验现象，逐步建立模型。 先让学生视察下列对比试验： 两个质量不同，但摆长振幅相同的单摆振动。 两个摆长相同
4、，但振幅不同的单摆的振动。 两个摆长不同的单摆的振动。 通过这一组演示试验激发学生学习探究爱好，形成对单摆这一志向模型的初步相识。进而绽开对物理现象的分析： 试验器材：轻质绳、小重球； 试验的条件：小摆角； 试验的结论：等时性。 深化分析可以得出单摆周期T=2。经过分析使单摆模型的物理表面与本质特征统一起来。 2.典型物理模型的迁移 在物理学习中，不仅要学习一些典型的物理模型，而且要巩固发展物理模型，将其放在一个更困难的新环境中去加以应用，促进物理学习实力的提升。举例说明： 竖直平面内有一半径为R的光滑圆弧轨道，a、b两小球分别置于轨道圆心O点和离轨道底A点很近的B点处，如图1所示，将它们同时
5、由静止释放，忽视空气阻力，问谁先到达A点？ 分析如下： 首先，“小球”是一模糊语言，但从题目分析来看，可将球a、b大小忽视，抽象为质点模型。 其次，由“静止释放”、“忽视空气阻力”、“A点很近的b点处”、“光滑轨道”等描述。可将a球运动转化为自由落体运动模型，而b球的运动转化为单摆模型如图2所示。 最终，对两小球分别运用自由落体运动规律和简谐运动规律进行求解。 对典型物理模型的学习和迁移可以使我们在解决问题时能够快速抓住问题的核心，对于我们学习物理有很大的帮助。 三、利用重要物理模型提高物理学问的学习实力 在中学物理学习的过程中，有很多重要的物理模型是我们在学习物理学问的过程中应刚好总结并加以
6、应用，这就要求我们在教学过程中有意识地对重要模型加以分析和归纳。 下面我们来探讨在中学阶段对学生解决问题有重要帮助作用的柱体微元模型。学生从单个质点牛顿力学的学习，到连续介质问题的求解过程中，探讨的对象从一个质点跃迁到多数质点组成的连续介质，也要求学生解决问题时的思维上升一个台阶，通过运用微元柱体这一物理模型可以突破这类学生感到困难的问题。 1.质量柱体微元模型 对于速度为v定向流淌的密度为的连续流体，可在v方向选取一横截面积为S的柱体微元，则在t时间内通过S截面的流体质量即为以vt为高、以S为底的柱体微元的质量，如图3所示。柱体微元质量表达式为：m=Svt。 举例说明： 人的心脏每跳一次大约
7、输送81的血液，正常人血压的平均值约为1.510Pa，心跳约每分钟73次。据此估测心脏的平均功率约为多少瓦？ 分析如下： 对该问题的解决不能只停留在原有的情景上，而应将问题转换成我们熟识的问题来解决，即通过仔细读题后，把实际问题加工改造成相关的物理模型来处理。如图3所示，将心脏每跳动一次输送的那部分血液视为一长为L，横截面积为S的液柱。血液柱受到心脏的推力为F，每次心脏推动液柱前进的位移为L。由压强公式P=FS可知，心脏每跳动一次，推动血液做的功为：=FL=PSL=PV其中V为心脏跳动一次输送血液的体积。因心脏每分钟跳动n=73次，故心脏的平均功率应为：P=nW/t=73W/t=1.4W。 2
8、.电荷柱体微元模型 类似于质量柱体微元的建立，对于速度v定向连续移动的电荷，也可以在v方向选取一横截面积为S的柱体微元，则t时间内通过S截面的电量即为以vt为高、S为底面积的柱体微元中的电荷的电量。柱体微元电荷表达式为： Q=NeSvt。其中N为单位体积中的自由电子数，e为电子电量。 举例说明： 设导线横截面积为S，其中单位体积内的自由电子数为N。在电压作用下，自由电子定向移动速度为v。试求导线中的电流强度。 分析如下： 在t时间内取一段长vt的导线为探讨对象，则在t时间内流过S截面的电为Q=NeSvt由电流强度定义I=Q/t及上式得：I=NeSv，此式即为电流强度的微观表式。 对于重要的物理
9、模型，我们在教学过程中要让学生理解透彻，同时渐渐学会将实际问题转化为物理模型的本事，从而提高学习实力。 在中学物理教学中运用物理模型教学法，对于学生学习物理学问具有很大的指导作用，详细体现在以下几个方面。 有利于学生形成清楚的物理概念。物理概念是反映物理现象和过程的本质属性的思维形式，是物理事实的抽象，这不仅是物理基础理论学问的一个重要组成部分，而且是构成物理规律和公式的理论基础，物理概念中有相当一部分是以模型的形式出现。它们是物理现象和事实抽象出来的，用来表征物质属性和描述物质运动状态的。学生对物理模型这个科学方法的精髓是否领悟，干脆影响他对有关概念的理解、驾驭和运用，影响对物理学问整个大厦
10、的构建，因为概念是构建这个大厦的基石。 有利学生对物理规律的正确理解。物理规律是物理学问的骨架，是物理学的核心的内容。物理学中所总结出的反映运动改变的规律实质上就是物理模型的运动改变规律，从探讨的主体对象到探讨的过程无不体现模型观点和方法。物理规律的教学过程实质上是帮助学生学习物理模型，运用物理模型，有助于学生对物理规律的深刻理解，有利于学生对物理意义领悟，精确把握物理规律的成立条件和适用范围。 有利于学生解决实际问题。每一个详细的物理问题所描述的物理现象或过程都对应着肯定的物理模型，要解决问题必需要对对象进行抽象简化和近似处理，以建立起一个合适的物理模型，若模型建立起来了，就等于已经揭开了掩
11、盖着物理现象和过程本质的面纱，必要时再用等效、类比等方法将问题进行异形处理，问题就迎刃而解了。 在当前教化界把培育学生的创新实力和实践实力作为素养教化主旋律的大背景下，以及国外物理教化改革的方向，我国的物理教学也将更多地面对科学、技术和社会。因此，在中学物理的教学中要有意识地向学生渗透和灌输物理模型的思想，培育学生的学习和驾驭物理模型的实力。这不仅是学好物理书本学问的客观须要，而且是素养教化的必定走向。 注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页