论文部分内容阅读
[摘要]物理课堂教学中培养学生建立物理模型意识，以此为载体来进行物理方法教育，对实际问题进行科学抽象的处理，用一种能反映原物本质特性的理想物质，培养学生物理思维品质，可以有效化解课堂难点，大面积提高学生的成绩。
[关键词]构建；定量；理想化；物理模型
一、高中物理模型的涵义以及构建物理模型的意义
物理模型就是在一定的场合和条件下，考虑对实际物理现象来说是主要的、本质的特征，忽略次要的、非本质的因素，这种处理问题的方法，叫做物理抽象。被抽象出来的物理现象虽不在是原来的实际的物理现象，但它能反映出原来实际现象发展变化的基本规律，称为原来实際物理现象的物理模型。物理学是一门研究物质最普遍、最基本的运动形式的自然科学。而所有的自然现象都不是孤立的。这种事物之间复杂的相互联系，一方面反映了必然联系的规律性，同时又存在着许多偶然性，使我们的研究产生了复杂性。例如，在研究物体的机械运动时，实际上的运动往往非常复杂，不可能有单纯的直线运动、匀速运动、圆周运动。为了使研究变为可能和简化，我们常采取先忽略某些次要因素，把问题理想化的方法，如引入匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动和简谐运动等理想化的运动。这就是先建立物理模型，然后在一定条件下，用于处理某些实际问题。物理模型是在抓住主要因素忽略次要因素的基础上建立起来的，它能具体、形象、生动、深刻地反映事物的本质和主流。
二、高中物理常见的物理模型的种类
物理模型是物理思想的产物，是科学地进行物理思维并从事物理研究的一种方法。就中学物理中常见的物理模型，可归纳如下：
物理对象模型化。物理中的某些客观实体，如质点，舍去物体的形状、大小、转动等性能，突出它所处的位置和质量的特性，用一有质量的点来描绘，这是对实际物体的简化。当物体本身的大小在所研究的问题中可以忽略，也能当作质点来处理。类似质点的客观实体还有刚体、点电荷、薄透镜、弹簧振子、单摆、理想气体、理想电流表、理想电压表等等。
物体所处的条件模型化。当研究带电粒子在电场中运动时，因粒子所受的重力远小于电场力，可以舍去重力的作用，使问题得到简化。力学中的光滑面；热学中的绝热容器、电学中的匀强电场、匀强磁场等等，都是把物体所处的条件理想化了。
物理状态和物理过程的模型化。例如，力学中的自由落体运动、匀速直线运动、简谐运动、弹性碰撞；电学中的稳恒电流、等幅振荡；热学中的等温变化、等容变化、等压变化等等都是物理过程和物理状态的模型化。
理想化实验。在实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，根据逻辑推理法则，对过程进一步分析、推理，找出其规律。伽利略的理想实验为牛顿第一定律的产生奠定了基础。
物理中的数学模型。客观世界的一切规律原则上都可以在数学中找到它们的表现形式。在建造物理模型的同时，也在不断地建造表现物理状态及物理过程规律的数学模型。当然，由于物理模型是客观实体的一种近似，以物理模型为描述对象的数学模型，也只能是客观实体的近似的定量描述。例如，在研究外力一定时加速度和质量的关系实验中，认为小车受到的拉力等于砂和砂桶的重力，其实，小车受到的拉力不正好等于砂和砂桶的总重力。只有砂和砂桶的总质量远小于小车和砝码的总质量时，才可近似地取砂和砂桶的总重力为小车所受的拉力，这是我们采取简化计算的一种数学模型。单摆作简谐运动时，为什么要求摆角小于10度？这是因为只有在这种情形下，单摆的回复力才近似与位移成正比，才满足简谐运动的条件。
三、采用物理模型教学法，全方位培养学生的思维能力
建模物理模型本身就是一项创造性的思维活动。它可以培养学生的想象能力，直觉思维能力，猜测、转换、构造等能力，这些能力正是创造性思维所具有的最基本的特征。在教学中构建学生的建模意识与素质教学所要求的培养学生的创新能力是相辅相成、密不可分的。利用“物理模型”培养正确的思维方法，从而培养创新能力。
由于年龄的关系，中学生一般只注意知识的学习，并不关心自己的思维方法是否正确，更不能自觉地纠正一些不正确的思维方法，这就影响了思维发展。因此，指导学生运用正确的思维方法是培养学生创新能力首要任务。“物理模型”的建立，也是一种严密的正确的思维方法，其思维过程非常明显，分析好每一个“物理模型”的建立思维很重要。每一个物理过程的处理，物理模型的建立，都离不开对物理问题的分析。教学中，通过对物理模型的设计思想及分析思路的教学，能培养学生对较复杂的物理问题进行具体分析，区分主要因素和次要因素，抓住问题的本质特征，正确运用科学抽象思维的方法去处理物理问题的能力，有助于学生思维品质的提高，有助于培养学生的创新思维。这是培养创新能力的主渠道。
中学物理教材中有许多物理知识比较抽象，学生往往不易理解和接受，并会因此而失去学习的信心。但如果借助“物理模型”教学，通过采用模型方法，突出物理问题的主干，疏通思路，帮助学生建立起清晰的物理图象，使物理问题化难为易，化繁为筒，这样不单起到降低教学难度增强学生学习的自信心的作用，同时还潜意识地培养了学生的创新能力。
总之，正确物理模型的建立和抽象思维的灵活应用，会使我们解题达到“事半功倍”的效果而且能加强物理建模和抽象思维能力的训练，不仅能进一步完善知识结构，开阔思路，而且能充分释放创造精神，提高学习能力。物理模型是培养学生创造性及诸多良好物理品质的好素材，充分科学地用足用活物理模型，给学生营造一个宽松的充分体现以“学生为主”的课堂环境，我们就一定能培养出一代具有创新能力的适合现代化建设的新的人材！
[参考文献]
[1]于东威，范应元，胡象岭.中物理课堂教学中低效教学行为案例分析[J].
[2]李春生.物理模型方法浅谈[J].物理教学，1996.
[3]朱曼殊.心理语言学[M].华东师范大学出版社，1990.
[4]章明.视觉心理学[M].华东师范大学出版社，1991.
[5]范小辉.新编物理奥林匹克竞赛指导[M].南京师范大学出版社，1999.
[6]郑梅芳.物理模型在中物理教学中的应用[J].物理通报，1995.
[关键词]构建；定量；理想化；物理模型
一、高中物理模型的涵义以及构建物理模型的意义
物理模型就是在一定的场合和条件下，考虑对实际物理现象来说是主要的、本质的特征，忽略次要的、非本质的因素，这种处理问题的方法，叫做物理抽象。被抽象出来的物理现象虽不在是原来的实际的物理现象，但它能反映出原来实际现象发展变化的基本规律，称为原来实際物理现象的物理模型。物理学是一门研究物质最普遍、最基本的运动形式的自然科学。而所有的自然现象都不是孤立的。这种事物之间复杂的相互联系，一方面反映了必然联系的规律性，同时又存在着许多偶然性，使我们的研究产生了复杂性。例如，在研究物体的机械运动时，实际上的运动往往非常复杂，不可能有单纯的直线运动、匀速运动、圆周运动。为了使研究变为可能和简化，我们常采取先忽略某些次要因素，把问题理想化的方法，如引入匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动和简谐运动等理想化的运动。这就是先建立物理模型，然后在一定条件下，用于处理某些实际问题。物理模型是在抓住主要因素忽略次要因素的基础上建立起来的，它能具体、形象、生动、深刻地反映事物的本质和主流。
二、高中物理常见的物理模型的种类
物理模型是物理思想的产物，是科学地进行物理思维并从事物理研究的一种方法。就中学物理中常见的物理模型，可归纳如下：
物理对象模型化。物理中的某些客观实体，如质点，舍去物体的形状、大小、转动等性能，突出它所处的位置和质量的特性，用一有质量的点来描绘，这是对实际物体的简化。当物体本身的大小在所研究的问题中可以忽略，也能当作质点来处理。类似质点的客观实体还有刚体、点电荷、薄透镜、弹簧振子、单摆、理想气体、理想电流表、理想电压表等等。
物体所处的条件模型化。当研究带电粒子在电场中运动时，因粒子所受的重力远小于电场力，可以舍去重力的作用，使问题得到简化。力学中的光滑面；热学中的绝热容器、电学中的匀强电场、匀强磁场等等，都是把物体所处的条件理想化了。
物理状态和物理过程的模型化。例如，力学中的自由落体运动、匀速直线运动、简谐运动、弹性碰撞；电学中的稳恒电流、等幅振荡；热学中的等温变化、等容变化、等压变化等等都是物理过程和物理状态的模型化。
理想化实验。在实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，根据逻辑推理法则，对过程进一步分析、推理，找出其规律。伽利略的理想实验为牛顿第一定律的产生奠定了基础。
物理中的数学模型。客观世界的一切规律原则上都可以在数学中找到它们的表现形式。在建造物理模型的同时，也在不断地建造表现物理状态及物理过程规律的数学模型。当然，由于物理模型是客观实体的一种近似，以物理模型为描述对象的数学模型，也只能是客观实体的近似的定量描述。例如，在研究外力一定时加速度和质量的关系实验中，认为小车受到的拉力等于砂和砂桶的重力，其实，小车受到的拉力不正好等于砂和砂桶的总重力。只有砂和砂桶的总质量远小于小车和砝码的总质量时，才可近似地取砂和砂桶的总重力为小车所受的拉力，这是我们采取简化计算的一种数学模型。单摆作简谐运动时，为什么要求摆角小于10度？这是因为只有在这种情形下，单摆的回复力才近似与位移成正比，才满足简谐运动的条件。
三、采用物理模型教学法，全方位培养学生的思维能力
建模物理模型本身就是一项创造性的思维活动。它可以培养学生的想象能力，直觉思维能力，猜测、转换、构造等能力，这些能力正是创造性思维所具有的最基本的特征。在教学中构建学生的建模意识与素质教学所要求的培养学生的创新能力是相辅相成、密不可分的。利用“物理模型”培养正确的思维方法，从而培养创新能力。
由于年龄的关系，中学生一般只注意知识的学习，并不关心自己的思维方法是否正确，更不能自觉地纠正一些不正确的思维方法，这就影响了思维发展。因此，指导学生运用正确的思维方法是培养学生创新能力首要任务。“物理模型”的建立，也是一种严密的正确的思维方法，其思维过程非常明显，分析好每一个“物理模型”的建立思维很重要。每一个物理过程的处理，物理模型的建立，都离不开对物理问题的分析。教学中，通过对物理模型的设计思想及分析思路的教学，能培养学生对较复杂的物理问题进行具体分析，区分主要因素和次要因素，抓住问题的本质特征，正确运用科学抽象思维的方法去处理物理问题的能力，有助于学生思维品质的提高，有助于培养学生的创新思维。这是培养创新能力的主渠道。
中学物理教材中有许多物理知识比较抽象，学生往往不易理解和接受，并会因此而失去学习的信心。但如果借助“物理模型”教学，通过采用模型方法，突出物理问题的主干，疏通思路，帮助学生建立起清晰的物理图象，使物理问题化难为易，化繁为筒，这样不单起到降低教学难度增强学生学习的自信心的作用，同时还潜意识地培养了学生的创新能力。
总之，正确物理模型的建立和抽象思维的灵活应用，会使我们解题达到“事半功倍”的效果而且能加强物理建模和抽象思维能力的训练，不仅能进一步完善知识结构，开阔思路，而且能充分释放创造精神，提高学习能力。物理模型是培养学生创造性及诸多良好物理品质的好素材，充分科学地用足用活物理模型，给学生营造一个宽松的充分体现以“学生为主”的课堂环境，我们就一定能培养出一代具有创新能力的适合现代化建设的新的人材！
[参考文献]
[1]于东威，范应元，胡象岭.中物理课堂教学中低效教学行为案例分析[J].
[2]李春生.物理模型方法浅谈[J].物理教学，1996.
[3]朱曼殊.心理语言学[M].华东师范大学出版社，1990.
[4]章明.视觉心理学[M].华东师范大学出版社，1991.
[5]范小辉.新编物理奥林匹克竞赛指导[M].南京师范大学出版社，1999.
[6]郑梅芳.物理模型在中物理教学中的应用[J].物理通报，1995.