李良

摘要：本文提出創(chuàng)建“物理模型”的必要性以及做物理習(xí)題中物理模型的重要性，并對(duì)初中物理教學(xué)中有關(guān)物理模型的實(shí)例進(jìn)行評(píng)析，列舉了新課程標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)下物理模型教學(xué)的應(yīng)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞：物理；模型教學(xué)；實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G427文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2013）09-062-2

一、對(duì)物理模型的認(rèn)識(shí)

1.創(chuàng)建“物理模型”的必要性。

從廣義上講，物理學(xué)中的各種基本概念和過程都可視作物理模型，如物質(zhì)、長度、時(shí)間、空間等，因?yàn)樗鼈兌际且愿髯韵鄳?yīng)的現(xiàn)實(shí)原型（實(shí)體）為背景加以抽象出來的物理概念；從狹義上講，只有那些反應(yīng)特定問題或特定具體事物的結(jié)構(gòu)才叫物理模型，如我們初中階段提到的質(zhì)點(diǎn)、勻速直線運(yùn)動(dòng)等，一般情況下，我們?cè)谖锢斫虒W(xué)中談的都是狹義上的物理模型。

物理學(xué)的目的在于認(rèn)識(shí)自然，把握自然，而自然界中任何事物都與其他事物之間存在著千絲萬縷的聯(lián)系，并在不斷地變化著。面對(duì)復(fù)雜多變的自然界，人們著手研究時(shí)，總是遵循這樣一條重要的方法論原則，即忽略次要因素，抓住主要矛盾，或從簡到繁，由易到難，循序漸進(jìn)，逐次深入。根據(jù)這條原則，人們?cè)谔幚韽?fù)雜的問題時(shí)，總是試圖把復(fù)雜的問題分解成若干個(gè)較為簡單的問題逐個(gè)突破。正是基于這個(gè)思維過程，人們創(chuàng)建了“物理模型”這一工具和概念來解決問題。

2.做物理習(xí)題中物理模型的重要性。

俗話說做人要有榜樣，做題要有例題和模型。做物理習(xí)題是學(xué)習(xí)物理的重要一部分，做習(xí)題時(shí)一樣能夠體會(huì)、了解物理學(xué)的思想方法和研究方法。以實(shí)際的物理問題為背景，通過抽象建立理想化模型，再應(yīng)用已有知識(shí)、規(guī)律去求解，從而得到新的結(jié)論（規(guī)律），這對(duì)學(xué)生而言，就是一種創(chuàng)新思維活動(dòng)。

教師要摒棄那種單一的重復(fù)操練，選擇一些靈活性、開拓性、應(yīng)用性、發(fā)散性的物理例題、模型，使學(xué)生能夠通過自己的努力去研究、探索，并能夠及時(shí)的歸納和反思，這既能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，同時(shí)也能使學(xué)生在應(yīng)試時(shí)表現(xiàn)出很強(qiáng)的競爭實(shí)力。

二、初中物理教學(xué)中有關(guān)物理模型的實(shí)例評(píng)析

1.把研究對(duì)象理想化的模型。

初中階段中出現(xiàn)的有光滑平面、真空、理想電壓表、電流表、點(diǎn)光源、光線、磁感應(yīng)線、原子模型等。

象這種用來代替由具體物質(zhì)組成的、代表研究對(duì)象的實(shí)體系統(tǒng)，稱為對(duì)象模型（也有稱為概念模型），也可理解成實(shí)際物體在某種條件下的近似與抽象，還有常見的如“力學(xué)”中有輕質(zhì)繩子或輕質(zhì)杠桿、輕質(zhì)彈簧、輕質(zhì)滑輪、輕質(zhì)滑輪組等等。

近似與抽象具有理想化的含義，在物理教學(xué)中理想化實(shí)際上就是抓住主要因素，忽略次要因素，例如理想電壓表、電流表，在初中階段我們就認(rèn)為電壓表的內(nèi)阻是無窮大的，電流表的內(nèi)阻是0。這是將研究的對(duì)象理想化的結(jié)果。

模型是對(duì)實(shí)際問題的抽象，每一個(gè)模型的建立都有一定的條件和使用范圍，學(xué)生在學(xué)習(xí)和應(yīng)用模型解決問題時(shí)，要弄清模型的使用條件，要根據(jù)實(shí)際情況加以運(yùn)用。比如一列火車的運(yùn)行，能否看成質(zhì)點(diǎn)，就要根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的概念和要研究的火車運(yùn)動(dòng)情況而定，在研究火車過橋所需時(shí)間時(shí)，火車的長度相對(duì)于橋長來說，一般不能忽略，所以不能看成質(zhì)點(diǎn)；在研究火車從北京到上海所需的時(shí)間時(shí)，火車的長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于北京到上海的距離，可忽略不記，因此火車就可以看成為質(zhì)點(diǎn)。

2.把具體過程理想化的模型。

在八年級(jí)物理教材中介紹的伽利略斜面實(shí)驗(yàn)，是一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，它為牛頓第一定律的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。

可見理想化實(shí)驗(yàn)并不是脫離實(shí)際的主觀臆想，它是以實(shí)踐為基礎(chǔ)，運(yùn)用邏輯法則進(jìn)一步揭示出客觀現(xiàn)象和過程之間內(nèi)在邏輯聯(lián)系，并由此得出結(jié)論。

物理過程總是在一定條件下發(fā)生的，將條件理想化便可以突出主要的物理現(xiàn)象與過程，這就是過程模型方法。類似的還有我們?cè)谶\(yùn)動(dòng)學(xué)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)、勻速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)、簡諧運(yùn)動(dòng)等均屬過程模型。

在很多的實(shí)驗(yàn)過程中，有些過程是相當(dāng)復(fù)雜的。我們可以忽略次要矛盾，抓住主要矛盾，將一個(gè)復(fù)雜的物理過程抽象成為一個(gè)我們熟知的問題加以解決。例如在初中階段，我們還會(huì)遇到真空鐘罩模型、無阻力模型等等。

3.把圖象作為模型。

數(shù)學(xué)教學(xué)中的二維坐標(biāo)圖中在物理教學(xué)中還有著以下重要的物理意義：一軸、二線、三斜率、四面積、五截距、六交點(diǎn)的含義是物理學(xué)習(xí)中很重要的。有的可表示為時(shí)間、路程，面積也可表示為位移等等。

物理運(yùn)動(dòng)學(xué)的教學(xué)中常通過st圖、vt圖像來比較運(yùn)動(dòng)的快慢，分析運(yùn)動(dòng)的種類。

電磁學(xué)教學(xué)中通過磁感線分布圖來比較磁場的方向和強(qiáng)弱。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還可通過作出圖象來探究某種規(guī)律：例如探究物質(zhì)密度（物質(zhì)質(zhì)量與體積關(guān)系）要用到mv圖象；探究物質(zhì)重力和質(zhì)量關(guān)系時(shí)要用到Gm圖象；探究電流I與電壓U、電阻R關(guān)系時(shí)要畫IU、IR圖象等。

在各類習(xí)題中還出現(xiàn)的各種圖象：如初二下學(xué)期浮力教學(xué)中的F浮t圖象、F浮h圖象、F拉h(huán)圖象、電學(xué)中的PR圖象、PI圖象、PU圖象、IU圖象等。這些分別通過圖像的模型，找出各個(gè)物理量之間的（正比/反比/不變）關(guān)系。

三、新課程標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)下物理模型教學(xué)的應(yīng)用實(shí)例

1.直觀性模型的建立。

在第七章走進(jìn)分子世界這一節(jié)內(nèi)容中，提出科學(xué)家是如何弄清物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的。他們是根據(jù)觀察到的現(xiàn)象提出一種結(jié)構(gòu)模型的猜想，再收集證據(jù)來證實(shí)自己的猜想，從而弄清物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，從約翰·道爾頓提出了世界上第一個(gè)原子的理論模型、約瑟夫·湯姆孫突破性地從陰極射線中，發(fā)現(xiàn)了電子的存在。

1904年，湯姆孫創(chuàng)立了原子的葡萄干布丁模型。1911年，歐尼斯特·盧瑟福發(fā)表了盧瑟福模型核式結(jié)構(gòu)。玻爾在行星模型的基礎(chǔ)上又提出了核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型。1926年奧地利學(xué)者薛定諤提出電子云原子結(jié)構(gòu)的模型，這些模型的提出都是經(jīng)過無數(shù)科學(xué)家努力很長一段時(shí)期的結(jié)果，隨著科技的進(jìn)步，事物的發(fā)展都是不斷進(jìn)步的。我們對(duì)這個(gè)世界的認(rèn)識(shí)也越來越深，越來越貼近事實(shí)的本質(zhì)。

2.概括性模型的建立。

抓住本質(zhì)的東西加以概括，可以建立物理概括性模型。例如在電學(xué)教學(xué)中，電路圖實(shí)際就是一個(gè)畫在紙上的概括性實(shí)物模型。

在解決電學(xué)較復(fù)雜的電路問題時(shí)常常畫出等效電路圖等，也是概括性模型法。在探究并聯(lián)電路、串聯(lián)電路的電流、電壓、電阻的關(guān)系時(shí)，我們就認(rèn)為導(dǎo)線電阻為0，從而得出并聯(lián)電路、串聯(lián)電路的電流、電壓、電阻的關(guān)系。

3.圖表式數(shù)學(xué)模型的建立。

數(shù)學(xué)是學(xué)好物理的基礎(chǔ)和工具，物理中有許多問題都可以用數(shù)學(xué)模型去研究和處理，教師要注意以下幾點(diǎn)，從而培養(yǎng)學(xué)生正確構(gòu)建物理模型：

（1）讓學(xué)生養(yǎng)成根據(jù)物理概念和物理規(guī)律分析問題的思維習(xí)慣。在平常的教學(xué)過程中，教師應(yīng)該著力引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)結(jié)合具體描述的現(xiàn)象、給出的條件，確定問題的性質(zhì)，同時(shí)抓住現(xiàn)象的特征尋找因果關(guān)系。這樣能為物理模型的構(gòu)建打下基礎(chǔ)。

（2）理想化的方法是構(gòu)建物理模型的重要方法，理想化方法的本質(zhì)是抓住主要矛盾，近似的處理問題。因此在分析問題時(shí)應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成比較取舍的習(xí)慣。

（3）要讓學(xué)生透徹掌握典型物理模型的本質(zhì)特征，不斷積累典型模型，并靈活應(yīng)用他們。

學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，解決每一個(gè)物理問題的過程，實(shí)際上也是正確學(xué)用物理模型、使用模型方法的過程。正確識(shí)別、建立物理模型，熟練使用模型方法是學(xué)生應(yīng)該具備基本物理素質(zhì)，這對(duì)我們的學(xué)生進(jìn)入高中的學(xué)習(xí)是非常重要的。