吳慧靈

【摘 要】 物理模型是同類問題的本質(zhì)體現(xiàn)和核心歸整，是同類問題的升華。無論試題情景多么新穎多變，物理過程多么復(fù)雜曲折，它與日常生產(chǎn)生活聯(lián)系多么密切融合，其最終的落腳點(diǎn)和解決問題的出發(fā)點(diǎn)大都是物理模型的直接展現(xiàn)。

【關(guān) 鍵 詞】 物理模型；建模能力；新課程

一、背景

物理新課程標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于教學(xué)目標(biāo)提出了知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三維目標(biāo)。如何在教與學(xué)的過程中落實(shí)新課程的三維目標(biāo)，提高教學(xué)實(shí)效，培養(yǎng)高素質(zhì)人才，就成為一線教師探索和追求的主題。新課程改革要求給予學(xué)生活動(dòng)的空間，思維的空間，讓學(xué)生主動(dòng)參與，落實(shí)課改的措施。

在多年的物理教學(xué)工作中，我發(fā)現(xiàn)重視學(xué)生物理建模能力的培養(yǎng)，養(yǎng)成良好的解題習(xí)慣，對(duì)于提高學(xué)生的解題能力及提高解題速度有很大的幫助。在教學(xué)中，不管從促進(jìn)學(xué)生主體性發(fā)展角度而言，還是從培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力而言，都應(yīng)提高學(xué)生的物理建模能力。而抓物理模型的教學(xué)就是以物理知識(shí)為基礎(chǔ)，以科學(xué)方法為中介，相互和諧和融合，在教與學(xué)的過程中實(shí)現(xiàn)新課程的三維目標(biāo)的很好途徑。

二、特點(diǎn)

1. 抽象性和形象性的統(tǒng)一。物理模型的建立過程是一個(gè)抽象思維和形象思維相結(jié)合的過程，而建立的物理模型本身又是抽象性與形象性的統(tǒng)一體。如，質(zhì)點(diǎn)模型中的電場(chǎng)線對(duì)電場(chǎng)的描述；磁感線對(duì)磁場(chǎng)的描述；光子模型對(duì)光的粒子性的理解等。因此說物理模型是形象性和抽象性的統(tǒng)一體。

2. 物理模型是科學(xué)性和假定性的辯證統(tǒng)一，物理模型以先前獲得的科學(xué)知識(shí)為依據(jù)，經(jīng)過判斷、推理等一系列邏輯上的嚴(yán)格論證，所以，具有深刻的理論基礎(chǔ)，即具有一定的科學(xué)性，因?yàn)橹挥薪?jīng)過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了以后才被認(rèn)可，才有可能發(fā)展為理論，又具有一定的假定性。

三、能力培養(yǎng)

1. 演示實(shí)驗(yàn)

教師在演示過程中要講明實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、方法、使用器材、設(shè)計(jì)思想，分析可能出現(xiàn)的問題；更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思維能力，從而促進(jìn)學(xué)生建模能力的提高。

2. 情境再現(xiàn)，構(gòu)造模型

“情境”教學(xué)能給枯燥的學(xué)習(xí)帶來活力。它從學(xué)生喜聞樂見的生活實(shí)際出發(fā)，使學(xué)生親身體驗(yàn)物理就在生活當(dāng)中，讓學(xué)生主動(dòng)研究充滿物理規(guī)律的實(shí)際問題，最終思維能力，情感態(tài)度等方面都得到進(jìn)步。

例：（全國高考卷）一跳水運(yùn)動(dòng)員從離水面10m高的平臺(tái)上向上躍起，舉雙臂直體離開臺(tái)面，此時(shí)其重心位于從手到腳全長的中點(diǎn)，躍起后重心升高0.45m達(dá)到最高點(diǎn)，落水時(shí)身體豎直，手先入水（在此過程中運(yùn)動(dòng)員水平方向的運(yùn)動(dòng)忽略不計(jì)）從離開跳臺(tái)到手觸水面，他可用于完成空中動(dòng)作的時(shí)間是______s。（計(jì)算時(shí)，可以把運(yùn)動(dòng)員看作全部質(zhì)量集中在重心的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，g取10m/s2，結(jié)果保留二位數(shù)）

分析：運(yùn)動(dòng)員的跳水是個(gè)復(fù)雜的過程，是豎直方向的上下運(yùn)動(dòng)，但也有水平方向的運(yùn)動(dòng)，更有運(yùn)動(dòng)員做的各種動(dòng)作。構(gòu)建運(yùn)動(dòng)模型，應(yīng)抓主要因素。現(xiàn)在要討論的是運(yùn)動(dòng)員在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，這個(gè)時(shí)間從根本上講與運(yùn)動(dòng)員所做的各種動(dòng)作以及水平運(yùn)動(dòng)無關(guān)，由豎直運(yùn)動(dòng)決定。因此可以忽略動(dòng)作，把運(yùn)動(dòng)員當(dāng)成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，同時(shí)忽略他的水平運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，這兩點(diǎn)題目都作了說明，所以一定程度上“建模”的要求已經(jīng)有所降低，但我們應(yīng)該理解這樣處理的原因。這樣，把問題提煉成了質(zhì)點(diǎn)作豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物理模型。

在定性地把握住物理模型之后，應(yīng)把這個(gè)模型細(xì)化，使之更清晰。可畫出如圖1所示的示意圖。由圖可知，運(yùn)動(dòng)員作豎直上拋運(yùn)動(dòng)，上升高度h，即題中的0.45m；從最高點(diǎn)下降到手觸到水面，下降的高度為H，由圖中H、h、10m三者的關(guān)系可知H=10.45m。

概言之，通過情景再現(xiàn)，構(gòu)造物理模型的過程要注意

（1）結(jié)合題目描述的現(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，近似地處理實(shí)際問題。因此在分析問題時(shí)要養(yǎng)成比較、取舍的習(xí)慣，而且要養(yǎng)成畫示意圖的習(xí)慣。

3. 歸納、理解內(nèi)涵

通過對(duì)理想化模型的研究，可以完全避開各種因素的干擾，認(rèn)識(shí)實(shí)際問題的本質(zhì)，在思維中直接與研究對(duì)象的本質(zhì)接觸，能既快又準(zhǔn)確地了解事物的性質(zhì)和規(guī)律。

如“如圖2所示為磁流體發(fā)電機(jī)的原理示意圖。M、N為平行板電極，極板之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)。使等離子體從左向右高速射入，就可以在極板之間建立電動(dòng)勢(shì)。分析說明其發(fā)電原理；確定穩(wěn)定狀態(tài)下極板之間的電勢(shì)差由什么決定？

分析：等離子體以垂直于磁場(chǎng)的速度v進(jìn)入磁場(chǎng)中后，由于洛侖茲力的作用，正離子將向M板偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子將向N板偏轉(zhuǎn)。于是在M板上積累正電荷，在N板上積累負(fù)電荷。這樣在兩極板之間就產(chǎn)生了電勢(shì)差，形成了電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)方向從M指向N。

總之，物理模型是同類問題的本質(zhì)體現(xiàn)和核心歸整，是同類問題的升華。無論試題情景多么新穎多變，物理過程多么復(fù)雜曲折，它與日常生產(chǎn)生活聯(lián)系多么密切融合，其最終的落腳點(diǎn)和解決問題的出發(fā)點(diǎn)大都是物理模型的直接展現(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

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