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【摘要】模型方法是物理学研究中常用的一种重要研究方法，它不仅可以应用于形成正确的理论，也有助于对各种具体现象、具体问题的研究。中学物理教材所叙述的许多物理现象，都是用模型来说明的。因此，在中学物理教学中应特别注重对学生构造理想实验模型的能力训练，培养学生想象力和逻辑理论思维能力。
【关键词】物理模型 中学物理教学 抽象思维
1.物理模型及其分类
物理学是研究物质结构和运动规律的一门学科。由于自然界物质种类繁多，运动错综复杂，相互作用又各具特色，因而人们为了达到对物理事物本质和规律的认识，在实验的基础上，通过分析、综合、比较、分类等思维过程，对研究对象做一种简化的描述或模拟。霍利斯特说过：“模型方法乃是人们所说的‘科学方法’的核心。”所谓物理模型，就是人们为了研究物理问题的方便和探讨物理事物的本质而对研究对象所做的一种简化的描述或模拟。物理模型主要包括理想模型和理论模型两类，理想模型是根据研究对象和问题的特点，撇开、舍弃次要的、非本质的因素，从而建立的一个易于研究的、能反映研究对象主要特征的新形象；而理论模型是在观察、实验的基础上，经过物理思维，对研究对象的结构、相互作用、运动规律等所作的一种简化的描述，这种模型通常以假说的形式出现。
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，可分类如下：
1.1 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。
1.2 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。
1.3 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。
1.4 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。伽利略就是从斜槽上滚下的小球滚上另一斜槽，后者坡度越小，小球滚得越远的实验基础上，提出他的理想实验，从而推倒了延续两千多年的“力是维持运动不可缺少”的结论，为牛顿第一定律的产生奠定了基础。
2.物理模型的作用
模型方法是物理学研究中常用的一种重要研究方法，它不仅可以应用于形成正确的理论，也有助于对各种具体现象、具体问题的研究，物理模型主要有以下一些作用。
2.1 使复杂问题简单化。
物理学研究对象是十分复杂的客观世界，其起作用的因素很多，需要把复杂问题简单化，模型方法恰恰体现了抓住主要矛盾，突出问题的本质，可以使研究工作大为简化。就拿中学物理中一个很常见的物理现象“物体从空中落下”来说，分析物体的受力情况，除重力外，还受到空气的阻力和浮力，而空气的阻力和浮力又与物体的形状大小、空气的密度温度等因素有关，并且重力的大小也不是恒定的，随着物体下落的高度而发生微小的变化。此外，地球的自转和气体的流动对物体的下落也有一定的影响。我们在研究落体运动时，只突出了恒定重力作用，而把其他影响因素全都忽略了，引进了“自由落体”的概念，这样落体运动性质就比较容易把握了。
2.2 逐步逼近实际。
应用模型方法研究物理问题，能使问题的本质突出、关系明朗，有利于问题的解决。但是，我们也应看到，次要因素虽然对问题的影响很小，但毕竟有一定的影响，所以忽略次要因素以后得到的结果必然是近似的，与实际是有一定差距的。弄清楚主要矛盾后，再考虑次要矛盾，如此一级级作近似，就可能逼近实际。建立物理模型为研究实际事物提供了一个比较的标准，从而开辟了研究实际事物特征和变化规律的途径。例如，在推倒理想气体状态方程时，我们几乎把分子力忽略了，但在实际情况中它还是有影响的。不过在气态中分子力的效应毕竟比较小，我们可把它当作对理想气体模型的修正来处理。将理想气体方程式加以适当修正，即可得到比较符合实际气体行为的范德瓦尔斯方程式。这实际上是用比较复杂的物理气体模型（范德瓦尔斯气体模型）代替理想气体模型。可以看出，范德瓦尔斯气体模型是在理想气体模型的基础上建立起来的，从理想气体模型到范德瓦尔斯模型是一个以理想化逐步逼近客观实体的过程。
2.3 做出科学预言。
作为对物理事物简化描述的物理模型，不仅能够解释物理现象和实验定律，而且也常常能够做出科学的预言，指明进一步研究的方向。例如，在对热机效率的研究中，人们发现实际热机的效率总是小于可逆卡诺热机。这就启发人们在设计热机时，尽量使其接近于可逆卡诺热机，以提高热机的效率。在固体理论的研究中，常常以没有“缺陷”的理想晶体作为研究对象。当时从应用量子力学对理想晶体进行计算的结果，发现理想晶体的强度竟比通常金属材料大1000倍。因此，物理学家认为，常见的金属材料强度之所以减弱就是因为材料中有许多“缺陷”，假如能减少材料中的这些“缺陷”，那就能大大提高金属材料的强度，从而大大节约金属。实践证明，物理学家的预言是正确的。
3.物理模型在中学教学中的运用
3.1 建立概念模型，理解概念实质。
概念是客观事物的本质属性在人脑中的反映。客观事物的本质属性是抽象的、理性的。要使它在人脑中有深刻的反映，必须将它与人脑中已有的事物联系起来，使其形象化、具体化。物理概念大都是以理想化模型为对象建立起来的。如质点、刚体、理想气体、单摆、电场线、点电荷等。学生在理解这些概念时，很难把握其实质，而建立概念模型则是一种有效的思维形式。 图1表示一条电场线，A、B、C点的场强方向在各点的切线上，箭头表示各点场强的方向。
为了使学生理解并且清晰的建立起“电场线”的概念，我们可以用实验来模拟电场线的形状。把奎宁的针状结晶或头发屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，微屑就按照场强的方向排列起来，这样，就把抽象的物理概念形象化、具体化，与学生脑中已有的相关知识联系起来，便于学生的理解与记忆。
〖TP14.TIF；%50%50，Y〗例如：电场线就是一理想化模型。在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这样的曲线就叫电场线。
对电场线的概念有初步了解之后，再通过物理模型来学习电场线的其他性质就方便多了。电场线总是从正电荷（或无穷远处）出发，到负电荷（或无穷远处）终止，因此，电场线有起始点和终止点，由图2可以清晰的看出，电场线是不闭合的曲线。根据现实中的一些例子结合物理模型，学生也很容易理解电场线的另外一个性质：在电场线密的地方电场强度大，疏的地方电场强度小，即电场线的疏密表示电场的强弱。
让学生讨论这么一个问题：电场中的电场线会不会相交？通过对这个问题进行理论分析，一方面可以激发学生的学习兴趣，另一方面可以使学生深入的理解概念模型。电场中每一点的场强〖TP15.TIF；%50%50，Y〗只有一个唯一的方向，如果电场线在电场中某点相交，则交点处相对两条电场线就有两个切线方向，该点的场强就有两个方向（图3所示）。可以由教师来指导学生自己分析总结。
电场线跟“质点”“点电荷”这些理想化的模型不同。“质点”“点电荷”这些模型包含有某些真实的内容，具有一定的客观性，在一定条件下，考虑对实际物理现象来说是主要的、本质的特性，而忽略次要的、非本质的因素。而“电场线”则完全是假象、虚构的。但是它们都能反映出实际现象的基本规律，为我们的研究提供方便。
3.2 认清条件模型，突出主要矛盾。
条件化物理模型就是将已知的物理条件模型化，舍去条件中的次要因素，抓住主要因素，为问题的讨论和求解起到搭桥铺路、化难为易的作用。例如我们在研究两个物体碰撞时，因作用时间很短，忽略了摩擦等阻力，认为系统的总动量不变。条件模型的建立，能使我们研究的问题得到很大的简化。
3.3 构造过程模型，建立物理图景，训练发散思维。
物理过程的理想化模型有匀速直线运动、简谐振动、气体的等温、等容、等压变化过程，匀速圆周运动、镜面反射等。物理学中，符合守恒条件的状态变化，是与中间过程无关的。这使我们能够想象不同的过程模型、不同的物理图景来完成状态变化，以训练思维发散。气体实验定律和状态方程，是气体保持质量不变时，初状态与末状态之间的守恒方程，由于气体的状态参量较多，所以气体状态变化问题的发散性很强。
例如：1982年高考第四题（如图4）。气缸A和容器B由一细管经阀门K相连。A和B的壁都是透热的，A放置在27℃，1.00大气压的空气中。B浸在127℃的恒温槽中，开始时，K是关断的，B内为真空，容器VB=2.40升。A内装有理想气体，体积为VA=4.80升。假设气缸壁与活塞之间无摩擦，细管的容积可忽略不计。打开K使气体由A流入B，等到活塞停止移动时，A内气体的体积将是多少？
3.4 转换物理模型，深入理解模型。
通过对理想化模型的研究，可以完全避开各种因素的干扰，在思维中直接与研究对象的本质接触，能既快又准地了解事物的性质和规律。许多人觉得物理难学，其实这个难，不在于记不住某个物理公式，而在于对一个新情景问题不知道如何与自己熟悉的物理模型情景联系起来思考或者该用什么公式，也就是不善于将一个具体问题转为自己熟悉的物理模型。
比如：在建立起了“单摆”这一理想化模型后，直接用公式求解，学生是很容易做到的。如换一新情景练习，学生就很难将它纳入对应的模型。
（1）小球 a、b可以当作质点模型。
（2）小球a作自由落体运动。
（3）小球 b作变速曲线运动，已学知识无法求解，可当作怎样的理想化模型？
3.5 构造理想实验模型，促进学生想象和逻辑理论思维能力的发挥。
理想实验是指人们在科学实验的基础上，运用逻辑推理方法和发挥想象力，在思维中把客观的实验条件和研究对象加以理想化，抽象或塑造出来的一种理想化过程的“实验”。
例如：伽利略发现惯性定律所设想的在纯粹理想状态下的斜槽实验，在实际当中是无法实现的，尽管我们可以创造各种条件，把运动物体所受的摩擦力和空气阻力尽量减小，但是永远不可能完全排除掉。然而，这并不阻碍人们根据越来越逼近于精确“实验”，运用逻辑理论思维的能力进行科学抽象而做出的应有结论，并且人们对于运用这种方法所得的结论的正确性是不怀疑的。教材中“牛顿第一定律”对伽利略的理想实验作了详细说明，并在本节的“阅读”中，通过“爱因斯坦谈伽利略的贡献”，对这样一种理想化实验的方法进行了充分的肯定，“人的思维创造出一直在改变的一个宇宙图景。伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它。这就是伽利略的发现的重大意义”。爱因斯坦本人更是运用理想化实验模型的典型代表。爱因斯坦在创立狭义相对论时构造了一个高速运动的火车参照系，对这一理想实验模型的研究，巧妙地解决了所谓既同时又不同时的问题，打破了牛顿的绝对时空观。但是，狭义相对论还不能回答惯性质量与引力质量为何相等这一问题。爱因斯坦在探索这一问题的过程中又构造了一个理想实验模型——爱因斯坦升降机，由此提出了作为广义相对论基础的等效原理。
4.物理模型教学存在的一些问题
物理模型是一种理想模型，这就要求思维过程具有一定的抽象性。因此在物理教学中使学生正确建立和运用物理模型，不仅有助于他们演算习题，更有助于培养学生抽象思维的能力。 目前在中学物理课堂教学中虽然已重视了物理模型的教学作用，但许多教师还只停留在单纯地利用物理模型进行物理知识和技能的训练层面上，典型的教学模式是先由教师总结归纳出一些物理模型呈现给学生，让学生跟着教师的思路去理解、并辅以大量的机械性训练。这样的课堂教学完全由教师主宰，忽视了学生的认知主体作用。学生往往只会识别已接触过的模型，不会辨别未遇过的情景，更不会自己建立模型、解决问题。这就造成了学生不重视建立物理模型的过程，更多的是运用形象思维方法，只记住物理模型的静态结论，生搬硬套。
5.如何帮助学生构建物理模型
物理学中“建模”能力是一种很重要的能力，这里存在一个如何将实际问题转化成一个物理问题的过程，就是建立物理模型的过程，它是分析研究问题的主要手段。无论问题情景多么新颖多变、与日常生活联系多么密切，大都可以归结为学生熟悉的物理模型。
例如：有一个人坐在一艘小帆船上以恒定的速率沿着笔直的小河逆流而上，某一时刻从船上掉下一个漂流瓶，经过半个小时，船上的人发现瓶子掉了以后，立即掉转船头去追漂流瓶，问多久以后追上瓶子。
很多学生看见这个题目都说做不出来，其实这就存在一个如何把实际生活中的情景同题目联系起来的问题，而连接两者的纽带，就是物理模型。
相信大家都有坐火车的经历，在火车行驶中，假设你以恒定大小的速率沿着火车行驶的方向从1号车厢走到10号车厢用了10分钟，那么当你又以这个速率逆着火车行驶方向从10号车厢走回1号车厢用去多少时间？根据经验，我们可以很快的得出10分钟这个结论，上面的问题也就迎刃而解了。
中学生的抽象思维能力较差，在分析事物时，他们往往看不到主流与支流、本质与非本质、内部与外部、部分与整体、抽象与具体的区别和联系，他们的形象思维强而语言的概括能力较弱，容易受到思维定势的影响，主观臆断强而唯物主义观点较弱，看到事物不易形成概念，因此，学生建立物理模型的心理障碍较多。不过他们思维比较敏锐灵活，接受能力强，有浓厚的好奇心等等，我们可以从以下几方面尝试帮助学生建立物理模型。
5.1 实验引导。
实验是物理学的基础，所以，在建立物理模型时离不开实验。其一般方法是先做有关实验，使学生在脑海中留下一个直观的、具体形象的物理模型，在次基础上作抽象引导，形成一种思维轮廓，变成具有思维特征的物理模型。然后利用学生思维中已建立起来的物理模型去解决一些实际问题 。这样建立起来的物理模型学生印象深刻。
例如，在讲液体的压强公式时，需要建立“液柱”模型。教学时先在两端开口的玻璃管的一端用小塑料片堵住管口并插入盛水的大烧杯中，向玻璃管内注入有色酒精，当酒精达到一定的高度时，塑料片下沉，然后取出玻璃管，倒出酒精，再重复上述操作，但向玻璃管中改加入有色的水，当管内外水面相平时，塑料片不下沉，再滴加少许水，塑料片下沉。然后提问：①塑料片为什么会下沉？当管内外水面相平时，塑料片上下两面所受的水的压力，压强如何？②如果取出玻璃管，玻璃管的位置由什么来占据？待学生回答后，教师与学生讨论水中刚才被玻璃管所占据位置的“水柱”的底的压力、压强情况，就可以引出“液柱”概念。这样，学生脑海里既有具体“液柱”的形象，又形成了抽象的概念。再推导液体的压强公式，学生自然容易接受。
5.2 下定义。
有些物理模型的建立，学生要从模型本身的特点给予定义，然后在运用中进一步体会模型的内涵。
例如，建立“理想气体”模型，首先给出一个框架：严格遵守气体实验定律的气体，称为理想气体。然后分析实际气体与理想气体的区别，并说明实际气体在压强不太大（与大气压强相比）、温度不太底（与室温相比）的情况下，可以近似视为理想气体。最后运用理想气体的定义处理具体问题。
5.3 举例。
在学生已有知识的基础上，通过举例的方法，引导学生建立物理模型。
例如，在建立“杠杆”这一物理模型时，先由学生熟习的撬物体实例引出“杠杆”模型：“在力的作用下能够绕固定点转动的刚性物体”，并适当引导，分析杠杆模型的三个特征：①物体具有理想的刚性；②受力的作用；③能够绕固定点转动。使学生对杠杆模型具有一个清晰的认识。
5.4 例题、习题中引导。
建立物理模型在解答物理例题和习题中经常起着决定性的作用。
例如在题目中出现“接触面光滑”意即不考虑摩擦；“铁块”即可认为是实心的，而“铁球”有可能是空心的；“轻质弹簧”或“轻绳”即指不考虑弹簧或绳的质量，……。学生若不知道这些模型所包含的物理意义，则不能正确解答有关习题。
6.结束语
模型方法是物理学研究中常用的一种重要研究方法，中学物理教材所叙述的许多物理现象，都是用模型来说明的。本文从中学物理常见的物理模型着手，通过探讨物理模型在中学教学中的应用，试图把物理模型和物理教学结合起来，培养学生的抽象思维能力以及发散思维能力。
新课程教育理论认为，知识是不能传递的，教师传递的是信息，信息只有通过学生主动学习才能变成学生认知结构中的知识，物理模型的教学不仅仅是一个传授物理知识的简单过程，而更应该是在一个传授物理知识的同时贯穿物理思想方法的过程。在中学物理教学中，循序渐进地启发、引导学生，合理建立、应用物理模型，养成良好的思维习惯，这对开发学生智力，发展创造性思维，将起到积极的作用。所以，物理模型在教学领域有着重要的价值。
参考文献
[1] 项红专.物理学思想方法研究[M].浙江大学出版社，2004.6.
[2] 王棣生.中学物理创新教法[M].学苑出版社，1999.8.
[3] 乔际平等.物理学科教育学[M].首都师范大学出版社，1999.1.
[4] 李新乡等.物理教育论[M].科学出版社，2005.9.
[5] 王崇渝.物理模型在教学中的应用初探[EB/OL]. http：//www.pkuschool.com/zadmin/manage/details.asp？TopicAbb=dictionary&FileName=nn0wlf266t003.htm.
[6] 饶金龙.物理模型在教学中的运用[EB/OL].http：//ycy.com.cn/teacher/wlzl/19.asp？js=875.
【关键词】物理模型 中学物理教学 抽象思维
1.物理模型及其分类
物理学是研究物质结构和运动规律的一门学科。由于自然界物质种类繁多，运动错综复杂，相互作用又各具特色，因而人们为了达到对物理事物本质和规律的认识，在实验的基础上，通过分析、综合、比较、分类等思维过程，对研究对象做一种简化的描述或模拟。霍利斯特说过：“模型方法乃是人们所说的‘科学方法’的核心。”所谓物理模型，就是人们为了研究物理问题的方便和探讨物理事物的本质而对研究对象所做的一种简化的描述或模拟。物理模型主要包括理想模型和理论模型两类，理想模型是根据研究对象和问题的特点，撇开、舍弃次要的、非本质的因素，从而建立的一个易于研究的、能反映研究对象主要特征的新形象；而理论模型是在观察、实验的基础上，经过物理思维，对研究对象的结构、相互作用、运动规律等所作的一种简化的描述，这种模型通常以假说的形式出现。
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，可分类如下：
1.1 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。
1.2 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。
1.3 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。
1.4 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。伽利略就是从斜槽上滚下的小球滚上另一斜槽，后者坡度越小，小球滚得越远的实验基础上，提出他的理想实验，从而推倒了延续两千多年的“力是维持运动不可缺少”的结论，为牛顿第一定律的产生奠定了基础。
2.物理模型的作用
模型方法是物理学研究中常用的一种重要研究方法，它不仅可以应用于形成正确的理论，也有助于对各种具体现象、具体问题的研究，物理模型主要有以下一些作用。
2.1 使复杂问题简单化。
物理学研究对象是十分复杂的客观世界，其起作用的因素很多，需要把复杂问题简单化，模型方法恰恰体现了抓住主要矛盾，突出问题的本质，可以使研究工作大为简化。就拿中学物理中一个很常见的物理现象“物体从空中落下”来说，分析物体的受力情况，除重力外，还受到空气的阻力和浮力，而空气的阻力和浮力又与物体的形状大小、空气的密度温度等因素有关，并且重力的大小也不是恒定的，随着物体下落的高度而发生微小的变化。此外，地球的自转和气体的流动对物体的下落也有一定的影响。我们在研究落体运动时，只突出了恒定重力作用，而把其他影响因素全都忽略了，引进了“自由落体”的概念，这样落体运动性质就比较容易把握了。
2.2 逐步逼近实际。
应用模型方法研究物理问题，能使问题的本质突出、关系明朗，有利于问题的解决。但是，我们也应看到，次要因素虽然对问题的影响很小，但毕竟有一定的影响，所以忽略次要因素以后得到的结果必然是近似的，与实际是有一定差距的。弄清楚主要矛盾后，再考虑次要矛盾，如此一级级作近似，就可能逼近实际。建立物理模型为研究实际事物提供了一个比较的标准，从而开辟了研究实际事物特征和变化规律的途径。例如，在推倒理想气体状态方程时，我们几乎把分子力忽略了，但在实际情况中它还是有影响的。不过在气态中分子力的效应毕竟比较小，我们可把它当作对理想气体模型的修正来处理。将理想气体方程式加以适当修正，即可得到比较符合实际气体行为的范德瓦尔斯方程式。这实际上是用比较复杂的物理气体模型（范德瓦尔斯气体模型）代替理想气体模型。可以看出，范德瓦尔斯气体模型是在理想气体模型的基础上建立起来的，从理想气体模型到范德瓦尔斯模型是一个以理想化逐步逼近客观实体的过程。
2.3 做出科学预言。
作为对物理事物简化描述的物理模型，不仅能够解释物理现象和实验定律，而且也常常能够做出科学的预言，指明进一步研究的方向。例如，在对热机效率的研究中，人们发现实际热机的效率总是小于可逆卡诺热机。这就启发人们在设计热机时，尽量使其接近于可逆卡诺热机，以提高热机的效率。在固体理论的研究中，常常以没有“缺陷”的理想晶体作为研究对象。当时从应用量子力学对理想晶体进行计算的结果，发现理想晶体的强度竟比通常金属材料大1000倍。因此，物理学家认为，常见的金属材料强度之所以减弱就是因为材料中有许多“缺陷”，假如能减少材料中的这些“缺陷”，那就能大大提高金属材料的强度，从而大大节约金属。实践证明，物理学家的预言是正确的。
3.物理模型在中学教学中的运用
3.1 建立概念模型，理解概念实质。
概念是客观事物的本质属性在人脑中的反映。客观事物的本质属性是抽象的、理性的。要使它在人脑中有深刻的反映，必须将它与人脑中已有的事物联系起来，使其形象化、具体化。物理概念大都是以理想化模型为对象建立起来的。如质点、刚体、理想气体、单摆、电场线、点电荷等。学生在理解这些概念时，很难把握其实质，而建立概念模型则是一种有效的思维形式。 图1表示一条电场线，A、B、C点的场强方向在各点的切线上，箭头表示各点场强的方向。
为了使学生理解并且清晰的建立起“电场线”的概念，我们可以用实验来模拟电场线的形状。把奎宁的针状结晶或头发屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，微屑就按照场强的方向排列起来，这样，就把抽象的物理概念形象化、具体化，与学生脑中已有的相关知识联系起来，便于学生的理解与记忆。
〖TP14.TIF；%50%50，Y〗例如：电场线就是一理想化模型。在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这样的曲线就叫电场线。
对电场线的概念有初步了解之后，再通过物理模型来学习电场线的其他性质就方便多了。电场线总是从正电荷（或无穷远处）出发，到负电荷（或无穷远处）终止，因此，电场线有起始点和终止点，由图2可以清晰的看出，电场线是不闭合的曲线。根据现实中的一些例子结合物理模型，学生也很容易理解电场线的另外一个性质：在电场线密的地方电场强度大，疏的地方电场强度小，即电场线的疏密表示电场的强弱。
让学生讨论这么一个问题：电场中的电场线会不会相交？通过对这个问题进行理论分析，一方面可以激发学生的学习兴趣，另一方面可以使学生深入的理解概念模型。电场中每一点的场强〖TP15.TIF；%50%50，Y〗只有一个唯一的方向，如果电场线在电场中某点相交，则交点处相对两条电场线就有两个切线方向，该点的场强就有两个方向（图3所示）。可以由教师来指导学生自己分析总结。
电场线跟“质点”“点电荷”这些理想化的模型不同。“质点”“点电荷”这些模型包含有某些真实的内容，具有一定的客观性，在一定条件下，考虑对实际物理现象来说是主要的、本质的特性，而忽略次要的、非本质的因素。而“电场线”则完全是假象、虚构的。但是它们都能反映出实际现象的基本规律，为我们的研究提供方便。
3.2 认清条件模型，突出主要矛盾。
条件化物理模型就是将已知的物理条件模型化，舍去条件中的次要因素，抓住主要因素，为问题的讨论和求解起到搭桥铺路、化难为易的作用。例如我们在研究两个物体碰撞时，因作用时间很短，忽略了摩擦等阻力，认为系统的总动量不变。条件模型的建立，能使我们研究的问题得到很大的简化。
3.3 构造过程模型，建立物理图景，训练发散思维。
物理过程的理想化模型有匀速直线运动、简谐振动、气体的等温、等容、等压变化过程，匀速圆周运动、镜面反射等。物理学中，符合守恒条件的状态变化，是与中间过程无关的。这使我们能够想象不同的过程模型、不同的物理图景来完成状态变化，以训练思维发散。气体实验定律和状态方程，是气体保持质量不变时，初状态与末状态之间的守恒方程，由于气体的状态参量较多，所以气体状态变化问题的发散性很强。
例如：1982年高考第四题（如图4）。气缸A和容器B由一细管经阀门K相连。A和B的壁都是透热的，A放置在27℃，1.00大气压的空气中。B浸在127℃的恒温槽中，开始时，K是关断的，B内为真空，容器VB=2.40升。A内装有理想气体，体积为VA=4.80升。假设气缸壁与活塞之间无摩擦，细管的容积可忽略不计。打开K使气体由A流入B，等到活塞停止移动时，A内气体的体积将是多少？
3.4 转换物理模型，深入理解模型。
通过对理想化模型的研究，可以完全避开各种因素的干扰，在思维中直接与研究对象的本质接触，能既快又准地了解事物的性质和规律。许多人觉得物理难学，其实这个难，不在于记不住某个物理公式，而在于对一个新情景问题不知道如何与自己熟悉的物理模型情景联系起来思考或者该用什么公式，也就是不善于将一个具体问题转为自己熟悉的物理模型。
比如：在建立起了“单摆”这一理想化模型后，直接用公式求解，学生是很容易做到的。如换一新情景练习，学生就很难将它纳入对应的模型。
（1）小球 a、b可以当作质点模型。
（2）小球a作自由落体运动。
（3）小球 b作变速曲线运动，已学知识无法求解，可当作怎样的理想化模型？
3.5 构造理想实验模型，促进学生想象和逻辑理论思维能力的发挥。
理想实验是指人们在科学实验的基础上，运用逻辑推理方法和发挥想象力，在思维中把客观的实验条件和研究对象加以理想化，抽象或塑造出来的一种理想化过程的“实验”。
例如：伽利略发现惯性定律所设想的在纯粹理想状态下的斜槽实验，在实际当中是无法实现的，尽管我们可以创造各种条件，把运动物体所受的摩擦力和空气阻力尽量减小，但是永远不可能完全排除掉。然而，这并不阻碍人们根据越来越逼近于精确“实验”，运用逻辑理论思维的能力进行科学抽象而做出的应有结论，并且人们对于运用这种方法所得的结论的正确性是不怀疑的。教材中“牛顿第一定律”对伽利略的理想实验作了详细说明，并在本节的“阅读”中，通过“爱因斯坦谈伽利略的贡献”，对这样一种理想化实验的方法进行了充分的肯定，“人的思维创造出一直在改变的一个宇宙图景。伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它。这就是伽利略的发现的重大意义”。爱因斯坦本人更是运用理想化实验模型的典型代表。爱因斯坦在创立狭义相对论时构造了一个高速运动的火车参照系，对这一理想实验模型的研究，巧妙地解决了所谓既同时又不同时的问题，打破了牛顿的绝对时空观。但是，狭义相对论还不能回答惯性质量与引力质量为何相等这一问题。爱因斯坦在探索这一问题的过程中又构造了一个理想实验模型——爱因斯坦升降机，由此提出了作为广义相对论基础的等效原理。
4.物理模型教学存在的一些问题
物理模型是一种理想模型，这就要求思维过程具有一定的抽象性。因此在物理教学中使学生正确建立和运用物理模型，不仅有助于他们演算习题，更有助于培养学生抽象思维的能力。 目前在中学物理课堂教学中虽然已重视了物理模型的教学作用，但许多教师还只停留在单纯地利用物理模型进行物理知识和技能的训练层面上，典型的教学模式是先由教师总结归纳出一些物理模型呈现给学生，让学生跟着教师的思路去理解、并辅以大量的机械性训练。这样的课堂教学完全由教师主宰，忽视了学生的认知主体作用。学生往往只会识别已接触过的模型，不会辨别未遇过的情景，更不会自己建立模型、解决问题。这就造成了学生不重视建立物理模型的过程，更多的是运用形象思维方法，只记住物理模型的静态结论，生搬硬套。
5.如何帮助学生构建物理模型
物理学中“建模”能力是一种很重要的能力，这里存在一个如何将实际问题转化成一个物理问题的过程，就是建立物理模型的过程，它是分析研究问题的主要手段。无论问题情景多么新颖多变、与日常生活联系多么密切，大都可以归结为学生熟悉的物理模型。
例如：有一个人坐在一艘小帆船上以恒定的速率沿着笔直的小河逆流而上，某一时刻从船上掉下一个漂流瓶，经过半个小时，船上的人发现瓶子掉了以后，立即掉转船头去追漂流瓶，问多久以后追上瓶子。
很多学生看见这个题目都说做不出来，其实这就存在一个如何把实际生活中的情景同题目联系起来的问题，而连接两者的纽带，就是物理模型。
相信大家都有坐火车的经历，在火车行驶中，假设你以恒定大小的速率沿着火车行驶的方向从1号车厢走到10号车厢用了10分钟，那么当你又以这个速率逆着火车行驶方向从10号车厢走回1号车厢用去多少时间？根据经验，我们可以很快的得出10分钟这个结论，上面的问题也就迎刃而解了。
中学生的抽象思维能力较差，在分析事物时，他们往往看不到主流与支流、本质与非本质、内部与外部、部分与整体、抽象与具体的区别和联系，他们的形象思维强而语言的概括能力较弱，容易受到思维定势的影响，主观臆断强而唯物主义观点较弱，看到事物不易形成概念，因此，学生建立物理模型的心理障碍较多。不过他们思维比较敏锐灵活，接受能力强，有浓厚的好奇心等等，我们可以从以下几方面尝试帮助学生建立物理模型。
5.1 实验引导。
实验是物理学的基础，所以，在建立物理模型时离不开实验。其一般方法是先做有关实验，使学生在脑海中留下一个直观的、具体形象的物理模型，在次基础上作抽象引导，形成一种思维轮廓，变成具有思维特征的物理模型。然后利用学生思维中已建立起来的物理模型去解决一些实际问题 。这样建立起来的物理模型学生印象深刻。
例如，在讲液体的压强公式时，需要建立“液柱”模型。教学时先在两端开口的玻璃管的一端用小塑料片堵住管口并插入盛水的大烧杯中，向玻璃管内注入有色酒精，当酒精达到一定的高度时，塑料片下沉，然后取出玻璃管，倒出酒精，再重复上述操作，但向玻璃管中改加入有色的水，当管内外水面相平时，塑料片不下沉，再滴加少许水，塑料片下沉。然后提问：①塑料片为什么会下沉？当管内外水面相平时，塑料片上下两面所受的水的压力，压强如何？②如果取出玻璃管，玻璃管的位置由什么来占据？待学生回答后，教师与学生讨论水中刚才被玻璃管所占据位置的“水柱”的底的压力、压强情况，就可以引出“液柱”概念。这样，学生脑海里既有具体“液柱”的形象，又形成了抽象的概念。再推导液体的压强公式，学生自然容易接受。
5.2 下定义。
有些物理模型的建立，学生要从模型本身的特点给予定义，然后在运用中进一步体会模型的内涵。
例如，建立“理想气体”模型，首先给出一个框架：严格遵守气体实验定律的气体，称为理想气体。然后分析实际气体与理想气体的区别，并说明实际气体在压强不太大（与大气压强相比）、温度不太底（与室温相比）的情况下，可以近似视为理想气体。最后运用理想气体的定义处理具体问题。
5.3 举例。
在学生已有知识的基础上，通过举例的方法，引导学生建立物理模型。
例如，在建立“杠杆”这一物理模型时，先由学生熟习的撬物体实例引出“杠杆”模型：“在力的作用下能够绕固定点转动的刚性物体”，并适当引导，分析杠杆模型的三个特征：①物体具有理想的刚性；②受力的作用；③能够绕固定点转动。使学生对杠杆模型具有一个清晰的认识。
5.4 例题、习题中引导。
建立物理模型在解答物理例题和习题中经常起着决定性的作用。
例如在题目中出现“接触面光滑”意即不考虑摩擦；“铁块”即可认为是实心的，而“铁球”有可能是空心的；“轻质弹簧”或“轻绳”即指不考虑弹簧或绳的质量，……。学生若不知道这些模型所包含的物理意义，则不能正确解答有关习题。
6.结束语
模型方法是物理学研究中常用的一种重要研究方法，中学物理教材所叙述的许多物理现象，都是用模型来说明的。本文从中学物理常见的物理模型着手，通过探讨物理模型在中学教学中的应用，试图把物理模型和物理教学结合起来，培养学生的抽象思维能力以及发散思维能力。
新课程教育理论认为，知识是不能传递的，教师传递的是信息，信息只有通过学生主动学习才能变成学生认知结构中的知识，物理模型的教学不仅仅是一个传授物理知识的简单过程，而更应该是在一个传授物理知识的同时贯穿物理思想方法的过程。在中学物理教学中，循序渐进地启发、引导学生，合理建立、应用物理模型，养成良好的思维习惯，这对开发学生智力，发展创造性思维，将起到积极的作用。所以，物理模型在教学领域有着重要的价值。
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