教學(xué)中物理模型的建立

　　教學(xué)中物理模型的建立

　　物理學(xué)是一門應(yīng)用科學(xué)。在近幾年的中考中出現(xiàn)了大量的與實(shí)際生產(chǎn)、生活相聯(lián)系的題目，體現(xiàn)了“從生活走進(jìn)物理，從物理走向生活”的新課程理念。要解決這類問題，能否將實(shí)際問題與頭腦中已有物理模型建立聯(lián)系，將實(shí)際問題轉(zhuǎn)換為物理問題是關(guān)鍵，物理模型在實(shí)際問題與物理問題間起到了橋梁的作用，本文從物理模型的概念、教學(xué)中物理模型的建立兩方面作以下闡述。

　　一、什么是物理模型

　　自然界是紛繁復(fù)雜、千變?nèi)f化的，人們要研究的實(shí)際問題往往有眾多的因素，為了研究問題的方便，物理學(xué)上常常采用“簡化”或“理想化”的方法，對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行抽象化處理，保留主要因素、略去次要因素，得到一種能反映原物質(zhì)本質(zhì)特性的理想的物質(zhì)（過程）或假想結(jié)構(gòu)，此即為物理模型。物理模型是形象思維和抽象思維的統(tǒng)一，是物理學(xué)研究的常用方法。

　　二、教學(xué)中物理模型的建立

　　俗話說，臺(tái)上一分鐘臺(tái)下十年功，要想在考試中熟練地運(yùn)用模型法解決實(shí)際問題，關(guān)鍵是在平時(shí)學(xué)習(xí)中是否在頭腦中建立準(zhǔn)確、清晰的物理模型，是否有足夠的物理模型積累。在初中物理教材中，絕大部分內(nèi)容都是以物理模型為基礎(chǔ)向?qū)W生傳達(dá)知識(shí)的。下面就在平時(shí)教學(xué)中如何幫助學(xué)生建立清晰、準(zhǔn)確的物理模型、夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，談幾點(diǎn)看法供同行參考。

　　1．注重實(shí)物、圖片、活動(dòng)掛圖等的展示

　　人們對(duì)事務(wù)的認(rèn)識(shí)過程，總是從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)。心理學(xué)研究表明，人腦對(duì)事務(wù)的認(rèn)識(shí)是從表象開始的。這就要求教師在教學(xué)中，要盡量多地將實(shí)物、圖片等展示給學(xué)生，以形成表象基礎(chǔ)。

　　2．重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

　　物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，觀察和實(shí)驗(yàn)是研究物理學(xué)的根本方法。實(shí)驗(yàn)是連接認(rèn)識(shí)的主體和客體的紐帶。實(shí)驗(yàn)首先為物理概念和規(guī)律的建立奠定了表象基礎(chǔ)，在學(xué)生的腦海中形成了一個(gè)個(gè)具體形象的物理模型，更為重要的是通過有目的的實(shí)驗(yàn)，可以引導(dǎo)學(xué)生由抽象思維形成具有思維特征的物理模型。

　　有些物理概念和規(guī)律，學(xué)生在生活中很少感知，那么在主體和認(rèn)識(shí)客體間就缺少必要的中介物。例如：在講電和磁的關(guān)系時(shí)，只有做好實(shí)驗(yàn)，學(xué)生才能發(fā)現(xiàn)、理解電生磁、磁生電、磁場對(duì)電流有作用等物理現(xiàn)象，形成清晰的物理模型。

　　學(xué)生頭腦中有時(shí)積累了一些感性材料、生活經(jīng)驗(yàn)，但有些經(jīng)驗(yàn)是模糊的、動(dòng)搖的、甚至是錯(cuò)誤的。這就要求教師在教學(xué)中進(jìn)行生動(dòng)演示，突出主要部分，使模糊的得以鮮明，對(duì)錯(cuò)誤的加以改正。例如：學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)和力有些模糊的認(rèn)識(shí)。在教學(xué)中就要做好斜面小車實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)，推出牛頓第一定律，在這基礎(chǔ)上更好理解運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，在頭腦中形成關(guān)于運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的正確模型。

　　3．用虛擬法建立物理模型

　　有些模型在實(shí)際中是根本不存在的，但為了研究問題的方便，我們往往形象地引入一虛擬的物質(zhì)結(jié)構(gòu)或過程。例如，為了便于描述光的傳播，我們引入了光線；為了便于描述磁場的方向，我們引入了磁感線。

　　4．用類比法建立物理模型

　　有些物理現(xiàn)象、規(guī)律，我們無法直接展示給學(xué)生，這時(shí)如果我們用學(xué)生頭腦中已有的物理模型作類比，可以幫助學(xué)生建立新的合理的物理模型。

　　例如：對(duì)于分子間的作用力，其引力和斥力是同時(shí)存在的，但有時(shí)引力大于斥力，有時(shí)引力等于斥力，有時(shí)引力小于斥力。教學(xué)中為了讓學(xué)生形象地理解這一知識(shí)，可引入這樣一物理模型作類比：一彈簧一端各有一個(gè)小球，當(dāng)彈簧處于自然狀態(tài)時(shí)，相當(dāng)于分子處于平衡位置距離，引力等于斥力；當(dāng)彈簧被拉長時(shí)，相當(dāng)于分子距離大于平衡位置距離，引力大于斥力，表現(xiàn)為引力；當(dāng)彈簧被壓縮時(shí)，相當(dāng)于分子距離小于平衡位置距離，引力小于斥力，表現(xiàn)為斥力。

　　再如，電壓和電流的概念學(xué)生是很陌生的，也無法通過實(shí)驗(yàn)來展示研究，但水壓和水流學(xué)生是比較熟悉的，通過合理的類比，可以幫助學(xué)生建立電壓、電流的物理模型。

　　5．及時(shí)練習(xí)，準(zhǔn)確把握物理模型

　　要對(duì)事物形成理性的認(rèn)識(shí)，往往要經(jīng)歷一個(gè)過程。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生在頭腦中形成了一定的物理模型，但往往有把握不準(zhǔn)的問題。及時(shí)地舉例、練習(xí)、矯正，可以幫助學(xué)生準(zhǔn)確地把握物理模型。例如：能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒叫杠桿。但如果只是泛泛地談這一定義，并不會(huì)取得好的教學(xué)效果。教學(xué)中，在講了直的杠桿后，可向?qū)W生列舉彎曲杠桿，將放在地面上的油桶抬起，將圓柱體滾上臺(tái)階等實(shí)例，通過這些實(shí)例的練習(xí)、分析，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到不管形狀如何，只要是能繞著固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的硬棒，就可以看作杠桿，從而準(zhǔn)確把握了杠桿這一物理模型的本質(zhì)特征，為以后解題奠定了基礎(chǔ)。

　　6．注重物理模型的整合

　　教學(xué)中教師要有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生對(duì)各物理模型進(jìn)行分類，比較，形成系統(tǒng)完整的知識(shí)體系。例如，在電學(xué)復(fù)習(xí)中，要引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)串聯(lián)電路中的電流、電壓、電阻、電功率、電壓分配、電功率分配等特點(diǎn)，總結(jié)并聯(lián)電路的電流、電壓、電阻、電功率、電流分配、電功率分配等特點(diǎn)，并比較串、并聯(lián)電路特點(diǎn)的異同點(diǎn)。再如，在光學(xué)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)下列問題進(jìn)行分析總結(jié)：

　　當(dāng)物點(diǎn)S在平面鏡中成像時(shí)，如圖所示。

　�、湃翮R面不動(dòng)，物點(diǎn)S向鏡面移動(dòng)1m，則鏡中像向鏡面移動(dòng)_____m；

　�、迫粑稂c(diǎn)S不動(dòng)，鏡面向物點(diǎn)S移動(dòng)1m，則鏡中像將移動(dòng)_____m。

　　如圖所示，光線由鏡面發(fā)生反射。

　�、湃翮R面不動(dòng)，當(dāng)入射光線轉(zhuǎn)動(dòng)α角時(shí)反射光線將轉(zhuǎn)動(dòng)___角；

　�、迫羧肷涔饩�不動(dòng)，當(dāng)鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)α角時(shí)反射光線轉(zhuǎn)動(dòng)_____角。

　　當(dāng)物體通過凸透鏡在光屏上成清晰的實(shí)像時(shí)：

　　⑴若凸透鏡不動(dòng)，當(dāng)物體向左移動(dòng)時(shí)，屏上的像向______移動(dòng)；

　�、迫粑矬w不動(dòng)，當(dāng)凸透鏡向左移動(dòng)時(shí)，屏上的像向______移動(dòng)。

　　通過對(duì)各個(gè)物理模型的比較、總結(jié)，可以使頭腦中的各個(gè)物理模型更加清晰，形成較完整的物理模型體系，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生善于總結(jié)物理現(xiàn)象、規(guī)律中的異同的能力，為學(xué)生在解決實(shí)際問題時(shí)練就“去偽存真、去粗取精”的能力奠定了基礎(chǔ)。