高中物理教学中的模型构建及其实践

鲁月华

(福建省泉州市泉港区第六中学 362200)

在高中物理课堂中，一定程度上，物理模型就是物理课堂的灵魂所在，这一教学模式通过对问题分析和运用讲解对学生进行学习引导，可以培养学生的思考能力和创造能力，也可引导学生物理知识在实际生活中进行运用.在实际的教学应用过程当中，又存在着一定的影响因素，特别是学生对一个个模型的掌握能力，所以模型构建和相关实践就要重点研究了.

一、高中物理教学中模型构造与实践的意义

物理模型的构造，能够简化物理问题的解决，可以将一些复杂的问题简单化，人对实际存在的问题抱有的原有的看法不能够很好的解决问题的时候，构建物理模型对现实世界当中原有现实事物进行物理描述，然后加以研究，被描述的对象就成了构造的模型，然后对模型加之实践研究，就形成了以构造数学模型为主的这一教学模式.这一科学方法的依据就是人能够通过模型的建立获得原有客体事物的深刻规律，在教学中经常使用，能够使教学问题简化，进而简便学生对复杂问题的研究.模型的构造，又能够使学生形成形象思维，可以对一个事物进行描述，然后转变思维方式，以提高学生对物理问题的掌握情况.模型的建立还有相关实践可以培养学生的创新思维和创新能力，能够培养学生对物理学习的兴趣，部分学生还能依照模型和实践作出相关物理规律的总结，这就大大提高了模型实践教学的效率.

二、怎样构建物理模型与其实践

建立物理模型的本质在于对研究事物本质的把握，能够正确的作出形象的物理模型并能够容易实践.物理模型就是把原事物形象的作出理想的模型，便于研究得出结论，是对同类型事物地规整总结.以气体为例，从分子运动的理论看，理想的气体与相关事物构造形成的分子模型是相互对应的.教师应该重视迁移教学，以此来提高学生的抽象理解能力，让学生在知识中找到规律并总结，找出模型与原物体的异同构建物理模型，一定要实事求是的以物理实验为依据，不能够随意的构建模型，在适用的防伪范围之内进行构建，然后对其进行修改和调整，这样更能够准确的得到需要的物理规律结论，以理论依据和试验为依据，这样构建的模型和所形成的实验也容易让人信服.

三、高中物理模型构造的常见模型

1.物理对象模型

实际的物体在一定的条件下可以形象的被描述为理想的描述对象，即物理对象模型.这种模型之中的两种模型对象又有实体对象和场对象的区别.实体对象模型主要有：轻弹簧、轻杆和轻绳、光滑的表面、单摆、弹簧振子、平行板电容器、纯电阻、理想气体、点光源、原子模型等.场对象模型有：匀强电场、匀强磁场、真空等.以质点为例，质点是一个有质量的几何点.质点问题研究过程中，可以忽略物体的大小和形状.例：在研究地球运动时，地球绕太阳公转的问题可忽略地球的大小、形状，把地球看成是一个有质量的点.按照质点的问题来考虑，就可以得到许多的观测数据.这主要是因为地球到太阳的平均距离是远大于地球的半径，地球上各个点对于太阳运动可以看成是相同的.但是在地球自转研究过程中，地球的大小和形状就是影响这一运动的主要因素，不能忽略，质点不能反映这一地球运动的实质.

2.理想化实验模型

高中物理学习中，很容易碰见理想化模型，如：光滑、质点、单摆、匀速直线运动、匀速圆周运动等等.这一系列理想化物理模型的产生，是人们长期生活研究的积淀，总结出来的经典模型，它们对人们解决许多现实问题都起着至关重要的作用.我们知道，生活中的物理问题往往都是比较复杂的，我们如果在一定情况下对这些实际问题进行理想化处理，构建与之适应的物理模型，不仅可以高效地解决问题，也可以更深的对物理规律进行理解概括.例：例如伽利略实验，同样的小球从同种材料同种高度的斜坡上滑下，在摩擦力减小的情况下，运动的路程逐渐增大.伽利略实验可以推理得知，小球在没有摩擦力作用的情况下，会永远做匀速直线运动，这一模型就是建立在理想的情况之下的，牛顿在此基础上，又深化建立了牛顿第一定律.伽利略实验得知的规律，推倒了延续千年的“力维持运动”的结论.

3.过程模型

过程模型是将实际物理运动过程，考虑其各方面的因素，使之成为典型的共性过程.例：匀速直线运动、匀加速直线运动、稳恒电流、简谐运动、绝热过程等.他们从不同的侧面和角度描述和揭示了各种问题实际过程的特征，也标志着物理学研究的深化.例：高中物理中一个非常重要的运动模型——单摆，它是由一根不可伸长的线，上面系上一个可以视为是质点的物体摆球构成，显而易见，这是一个抽象化了的物理模型.在当单摆运动的时候，其回复的力由重力的切向分力提供.当单摆为最大摆角时，单摆运动就被称为简谐运动.单摆摆球的运动轨迹是一段圆弧，它的轨道半径与等效摆长相等.对于许多形异质同的单摆物体，不管有无“悬点”，只要搞清楚了圆弧轨道半径，单摆的周期就可以计算.

4.图像模型

物理模型中可以依据数学图像而建立的图像模型，在物理学习中很容易见到，相关如电学当中各个图像.例如：运动学中的路程时间图，速度时间图、电学之中的交流电图像，串联、并联，再像是实验中的图像，比如牛顿第二定律的a—F图像、伏安法测电阻时使用的电流电压图像，还有在各类物理问题中所出现的图像，都是比较典型的图像模型，图像模型可以使长篇的文字概括变为简单的图形符号，并且容易理解，这样就达到了构建物理模型的最初目的，然后还能够更好的解决物理问题.

构造物理模型下的物理教学已经成为了当下物理教学当中必不可少的一部分，不但承载着整个物理教学体系的希望，而且是使物理知识走向更多学生的必经之路.对于如何搭建这样一条道路，教师还得深入研究，争取让模型构造造福于每一个高中学子.物理模型构造使学生孵化产生的更多的创新的新想法，都是具有推进作用的.所以，今天的物理教学之中的模型构造，应该深深刻在每一位老师的心中.