劉孫梁

摘 要：物理模型具有簡單的構(gòu)思，直觀的效果，它突出了物理現(xiàn)象中的主要矛盾，忽略了次要因素，是物理學(xué)中的重要研究手段，也是中學(xué)物理教學(xué)中常用的教學(xué)方法之一。通過對中學(xué)物理中的模型的研究，教師可優(yōu)化其物理教學(xué)模式，易化其物理教學(xué)過程，可以加深對物理規(guī)律的理解和認(rèn)知，有助于培養(yǎng)中學(xué)生研究問題、解決問題的能力，有利于培養(yǎng)中學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：物理模型 中學(xué)物理 應(yīng)用

物質(zhì)運動變化過程與自身和周圍環(huán)境中各種因素是息息相關(guān)的，往往要受到它們的影響和制約。對于一個實際問題時，如果整體的、不加選擇地去把每個可能發(fā)生的因素都考慮進(jìn)去，那么就會使得我們在解決問題時變得毫無思路，異常艱難，使學(xué)生感覺物理太難學(xué)而喪失學(xué)習(xí)物理的興趣。

探究實際復(fù)雜的物理物體和過程的本質(zhì)特征使它們能有規(guī)律而尋，我們必須根據(jù)研究物體和過程的特點，從我們考察的角度去看和了解，拋開問題中的個別的、不重要的、對于物理問題無影響且可忽略的、非本質(zhì)的因素，找出常見的、主要的、對物理問題有影響不能忽略不計的、本質(zhì)的的因素進(jìn)行仔細(xì)認(rèn)真的考察研究，且把同一類物理問題中的相同的和關(guān)鍵的屬性結(jié)合起來進(jìn)行考慮，從而建立一個輪廓鮮明、主要目的和主題突出的和易于去談?wù)摵吞骄康男碌睦硐肽Ｐ?。建立起一個舍棄次要因素，突出主要因素、且易于從主要方面對客體進(jìn)行研究的模型。理想化模型大多數(shù)都是由既科學(xué)又高度抽象概括的方法來構(gòu)建立起來的。在建立物理模型的過程中，我們要以事實為根據(jù)，不能隨意舍棄因素，要考慮到問題所研究的精確度，通過分析綜合、抽象概括、類比比較等思維活動過程，合理的舍棄次要矛盾抓住影響該過程的主要矛盾，抽取和概括出研究對象和過程的相同本質(zhì)特征，建立起對問題有效的物理模型。

在一定的適用范圍內(nèi)大多數(shù)的實際研究對象或運動過程可以被看作某個物理模型和理想過程來處理，這說明了它具有現(xiàn)實意義的一方面。用簡化的模型或過程來代替繁瑣的、具體的物體或過程，可以使問題大大的簡化，使主要因素非常突出，使其中的主要規(guī)律和它的主要性質(zhì)更加方便被總結(jié)出來，復(fù)雜的矛盾被解決后，再對次要矛盾考慮進(jìn)行修改、更正，從而使實際問題一步步的得到解決，這也說明了它是一種重要的科學(xué)研究方法的一方面。所以，怎么通過物理模型解決實際問題，能使學(xué)生較早地接觸到現(xiàn)代科學(xué)研究的先進(jìn)方法，從而提高學(xué)生科學(xué)抽象的探究問題和分析問題的能力。在中學(xué)物理教學(xué)階段有目的地去訓(xùn)練學(xué)生掌握和運用用物理模型方法，對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)創(chuàng)新能力將有重要意義。

理想模型和理想過程在中學(xué)物理教學(xué)中占有非常重要的特殊地位。在中學(xué)物理中到處都用到理想模型中學(xué)物理由力、熱、電、光四部分組成，在這四部分中，理想模型起著非常重要的作用。力學(xué)由運動學(xué)和動力學(xué)兩大部分組成，其中運動學(xué)是用一系列理想過程來描寫物體狀態(tài)變化的，如豎直上拋、自由下落、平拋、斜拋運動過程都是不計算空氣阻力這個次要因素的情況下來研究物體的運動變化過程的，否則，就得不出客觀規(guī)律。動力學(xué)以牛頓定律為主線，而牛頓定律研究的對象是質(zhì)點，稱為質(zhì)點力學(xué)，沒有質(zhì)點這個理想模型，就得不出牛頓三定律，很多的實際問題也就不能用牛頓定律來解釋和解決。由牛頓第一定律可以解釋我們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)生的很多慣性現(xiàn)象。由牛頓定律還可以導(dǎo)出動能定理和機(jī)械能守恒定律，可見質(zhì)點這一物理模型在動力學(xué)中的作用是不可估量的。在研究天體運動中，如果不把地球這個實際物體視為質(zhì)點，那么就無法研究天體的運動。力學(xué)的最后一部分講到了振動和波，簡諧振動就是一種理想化模型，它描述了理想模型—諧振子的運動規(guī)律，從而得出了振動的規(guī)律。如果不作必要的近似和簡化，抽象出一定的物理模型，就不能用實驗驗證勻加速運動、勻速運動的規(guī)律以及彈性碰撞中動量、動能守恒。由此看來，在學(xué)習(xí)整個力學(xué)體系的過程階段理想物理模型是一種重要的手段和科學(xué)研究方法 。

在中學(xué)物理的熱學(xué)部分熱力學(xué)占有很重要的部分—玻一馬、查理和蓋呂薩克三個實驗定律和由此得出的理想氣體物態(tài)方程。三個實驗的實驗條件—等壓、等容、等溫過程本身就是一種理想化的條件，但它們又是近似反映了氣體的性質(zhì)。只有將真實氣體抽象為理想氣體后，才使這些定律變得更嚴(yán)格、更準(zhǔn)確，從而得出理想氣體的狀態(tài)方程。等溫、等容就是理想化的。如果沒有這些理想模型，很難用實驗總結(jié)出這三條規(guī)律。絕熱過程也是一種理想化模型。例如，熱現(xiàn)象的本質(zhì)就是大量分子的無規(guī)則運動，其整體遵循統(tǒng)計規(guī)律。為了引導(dǎo)學(xué)生抓住現(xiàn)象的本質(zhì)，就需要建立熱運動的微觀模型。建立起只有分子一直不斷做雜亂無章的運動才是熱現(xiàn)象的本質(zhì)的模型。利用這樣的高度思維抽象過程，學(xué)生就能抓住模型所反映的本質(zhì)屬性，使認(rèn)識達(dá)到一個新的高度。

在中學(xué)物理的電學(xué)部分，最基本的定律是庫侖定律。真空中的點電荷是庫侖定律適用的條件，真空是一種條件理想化模型，在庫侖定律的基礎(chǔ)上，人們研究了電場的性質(zhì)。為準(zhǔn)確描述電場的力的性質(zhì)，引入了檢驗電荷。檢驗電荷是一種理想模型，它的電量小到不影響原來電場的性質(zhì)，它的體積很小，可以看作在空間中只占一個點，從而得出了電場強(qiáng)度。為了描述電場能量，應(yīng)用了勻強(qiáng)電場這個理想模型，勻強(qiáng)電場、磁場都是不計邊緣效應(yīng)得出的，而純電感和純電容器等也都是常用到理想物理模型。

幾何光學(xué)的基本定律是：光的直線傳播、反射和折射。在假定媒質(zhì)是均勻情況下時能得出光是沿直線進(jìn)行傳播的，而絕對的均勻媒質(zhì)是不存在的，只是人們?yōu)榻鉀Q間題的方便而又不失其本質(zhì)特性想象出來的這么一種物理模型.若沒有這種模型，不運用物理思維的方法研究問題，或許到現(xiàn)在以至將來也不會總結(jié)出光的直線傳播定律。反射、折射主要用到了光滑平面鏡、薄透鏡這些理想模型。采用這些物理模型，我們總結(jié)出幾何光學(xué)的基本定律，為后來研究光學(xué)的有關(guān)知識打下了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱龍祥.物理教學(xué)思維方式[M].北京：首都師范大學(xué)出版社，2000：62-63.

[2] 劉勝華.物理模型教學(xué)與創(chuàng)新能才的培養(yǎng)[J].物理教學(xué)，2009，31（4）： 7-9.

[3] 胡白良.中學(xué)物理教學(xué)一實踐與研究[M].第2版.江蘇：江蘇教育出版社，1998：6-7.