浅谈物理模型教学在高效课堂中的应用

周俊华　黄敬军

模型就是通过对问题现象的分解，利用考虑得来的原理吸收一切的主要因素，略去一切不主要的因素，所创造出来的一幅图画 .——钱学森

很多学生都认为高中物理难学，上课一听就懂，一做题就错，一考试就蒙，等试卷发回来一问老师就又“大梦初醒”，这是怎么回事呢？其实如果仔细研究会发现，做题过程中出现的所谓“实际问题”，只不过是在原有的“物理模型” 之上进行的精心加工而已.而学生缺乏的“解决实际问题的能力”实际上是将“实际问题”还原成“物理模型”的能力.很多学生平时学习总是以题论题，学会的只是一个个的题目而非真正掌握了解决物理问题的方法.而优秀的学生之所以能快速解题，就是因为他们掌握了大量的物理模型，并能迅速地把新问题的[JP3]情景与相应的模型联系，然后用模型对应的规律去解决问题.[JP]

所以物理教学中要重视模型教学，那么我们该怎么做呢？

首先要明确三个问题.

第一，什么是物理模型？所谓理想化的物理模型就是为了解释和探索复杂的物理事物的本质和规律，撇开问题中个别的非本质因素，抽出主要的本质因素加以研究，进而建立一个轮廓清晰，主题突出的易于研究的对象和过程.

第二，怎样建立物理模型？物理模型本身是抽象性与形象性的统一体，所以物理模型的建立过程是一个抽象思维与形象思维相结合的过程.

1.在物理模型建立的过程，首先要建立模型情景，如：学生看到摆钟，自然会思考，摆钟为什么会有计时功能？这就是单摆模型；看到汽车起动，自然联想到质点模型.

2.抽象概括出物理模型，对在生活中提出的一些物理问题、观察到的物理现象以及提供的有关信息进行研究，排除次要因素，进行简化或理想化.如：研究抛体运动和汽车低速运动时不考虑空气阻力，单摆在摆角很小和不考虑空气阻力时

之看成简谐运动.

3.找到物理模型满足的物理规律.实践表明，教会学生用模型对应的全部规律去解决问题，才能让学生轻松面对许多复杂的现实问题.

第三，物理模型主要分为哪几种类型？

高中物理动力学研究的体系里，主要研究三个问题.什么是物质？物质怎样运动？物质的运动规律是什么？物理教学中把这几个问题用物理模型来概括，主要概括为对象的模型，过程与状态的模型，规律的模型.

1.对象模型

地球是一个庞大的天体，当地球围绕太阳转时可以把这个庞大的天体看做质点.电场中我们把带电体抽象概括为点电荷，轻杆、轻绳、连接体等都是模型，通过建立对象模型，我们将具体形象的物体抽象概括为物理模型，在这个过程中，我们把对象简化了.

2.过程与状态模型

高中物理研究的一个重要问题就是物体经历什么样的运动过程以及在这个过程里过程量和状态量之间有什么样的关系，这是在一定的物理情境下来分析他们的过程以及相应的关系.在物理学中常见的物体运动模型里有追及相遇问题、传送带问题、物块在长木板上滑行问题、临界问题、子弹穿越木块、弹性碰撞、完全非弹性碰撞等等.本来比较复杂的物理过程通过抽象概括形成模型，化繁为简，形成过程与状态等模型.

3.规律模型

上述运动模型中我们研究物体在运动过程中遵循什么样的运动规律，或者也可以说物体做什么运动.比如自由落体运动规律、匀速直线运动规律、匀变速直线运动规律、平抛运动规律、匀速圆周运动规律、简谐运动规律、碰撞中动量守恒等等.明确对象和物体运动过程之后对研究对象受力分析，结合力与运动之间的关系确定物体的运动规律.

下面通过传送带问题来说明如何建立模型和运用模型对应的规律解决问题.

传送带问题是高中物理模型中的一种典型模型，对学生而言，这是一个难点.这类问题主要有两点需要突破：一是要正确对物体受力分析；二是要能正确判断物体相对地面、相对传送带分别做什么样的运动.

典型例题

已知水平传送带长为L=10 m，以v0=4m/s的速度逆时针匀速转动，质量为m=1 kg的小物体以初速度v=8m/s滑上传送带的左端，小物体与传送带间动摩擦因数μ=0.4.求物体离开传送带时的速度和物体在传送带上运动的时间.

模型就是通过对问题现象的分解，利用考虑得来的原理吸收一切的主要因素，略去一切不主要的因素，所创造出来的一幅图画 .——钱学森

很多学生都认为高中物理难学，上课一听就懂，一做题就错，一考试就蒙，等试卷发回来一问老师就又“大梦初醒”，这是怎么回事呢？其实如果仔细研究会发现，做题过程中出现的所谓“实际问题”，只不过是在原有的“物理模型” 之上进行的精心加工而已.而学生缺乏的“解决实际问题的能力”实际上是将“实际问题”还原成“物理模型”的能力.很多学生平时学习总是以题论题，学会的只是一个个的题目而非真正掌握了解决物理问题的方法.而优秀的学生之所以能快速解题，就是因为他们掌握了大量的物理模型，并能迅速地把新问题的[JP3]情景与相应的模型联系，然后用模型对应的规律去解决问题.[JP]

所以物理教学中要重视模型教学，那么我们该怎么做呢？

首先要明确三个问题.

第一，什么是物理模型？所谓理想化的物理模型就是为了解释和探索复杂的物理事物的本质和规律，撇开问题中个别的非本质因素，抽出主要的本质因素加以研究，进而建立一个轮廓清晰，主题突出的易于研究的对象和过程.

第二，怎样建立物理模型？物理模型本身是抽象性与形象性的统一体，所以物理模型的建立过程是一个抽象思维与形象思维相结合的过程.

1.在物理模型建立的过程，首先要建立模型情景，如：学生看到摆钟，自然会思考，摆钟为什么会有计时功能？这就是单摆模型；看到汽车起动，自然联想到质点模型.

2.抽象概括出物理模型，对在生活中提出的一些物理问题、观察到的物理现象以及提供的有关信息进行研究，排除次要因素，进行简化或理想化.如：研究抛体运动和汽车低速运动时不考虑空气阻力，单摆在摆角很小和不考虑空气阻力时

之看成简谐运动.

3.找到物理模型满足的物理规律.实践表明，教会学生用模型对应的全部规律去解决问题，才能让学生轻松面对许多复杂的现实问题.

第三，物理模型主要分为哪几种类型？

高中物理动力学研究的体系里，主要研究三个问题.什么是物质？物质怎样运动？物质的运动规律是什么？物理教学中把这几个问题用物理模型来概括，主要概括为对象的模型，过程与状态的模型，规律的模型.

1.对象模型

地球是一个庞大的天体，当地球围绕太阳转时可以把这个庞大的天体看做质点.电场中我们把带电体抽象概括为点电荷，轻杆、轻绳、连接体等都是模型，通过建立对象模型，我们将具体形象的物体抽象概括为物理模型，在这个过程中，我们把对象简化了.

2.过程与状态模型

高中物理研究的一个重要问题就是物体经历什么样的运动过程以及在这个过程里过程量和状态量之间有什么样的关系，这是在一定的物理情境下来分析他们的过程以及相应的关系.在物理学中常见的物体运动模型里有追及相遇问题、传送带问题、物块在长木板上滑行问题、临界问题、子弹穿越木块、弹性碰撞、完全非弹性碰撞等等.本来比较复杂的物理过程通过抽象概括形成模型，化繁为简，形成过程与状态等模型.

3.规律模型

上述运动模型中我们研究物体在运动过程中遵循什么样的运动规律，或者也可以说物体做什么运动.比如自由落体运动规律、匀速直线运动规律、匀变速直线运动规律、平抛运动规律、匀速圆周运动规律、简谐运动规律、碰撞中动量守恒等等.明确对象和物体运动过程之后对研究对象受力分析，结合力与运动之间的关系确定物体的运动规律.

下面通过传送带问题来说明如何建立模型和运用模型对应的规律解决问题.

传送带问题是高中物理模型中的一种典型模型，对学生而言，这是一个难点.这类问题主要有两点需要突破：一是要正确对物体受力分析；二是要能正确判断物体相对地面、相对传送带分别做什么样的运动.

典型例题

已知水平传送带长为L=10 m，以v0=4m/s的速度逆时针匀速转动，质量为m=1 kg的小物体以初速度v=8m/s滑上传送带的左端，小物体与传送带间动摩擦因数μ=0.4.求物体离开传送带时的速度和物体在传送带上运动的时间.

模型就是通过对问题现象的分解，利用考虑得来的原理吸收一切的主要因素，略去一切不主要的因素，所创造出来的一幅图画 .——钱学森

很多学生都认为高中物理难学，上课一听就懂，一做题就错，一考试就蒙，等试卷发回来一问老师就又“大梦初醒”，这是怎么回事呢？其实如果仔细研究会发现，做题过程中出现的所谓“实际问题”，只不过是在原有的“物理模型” 之上进行的精心加工而已.而学生缺乏的“解决实际问题的能力”实际上是将“实际问题”还原成“物理模型”的能力.很多学生平时学习总是以题论题，学会的只是一个个的题目而非真正掌握了解决物理问题的方法.而优秀的学生之所以能快速解题，就是因为他们掌握了大量的物理模型，并能迅速地把新问题的[JP3]情景与相应的模型联系，然后用模型对应的规律去解决问题.[JP]

所以物理教学中要重视模型教学，那么我们该怎么做呢？

首先要明确三个问题.

第一，什么是物理模型？所谓理想化的物理模型就是为了解释和探索复杂的物理事物的本质和规律，撇开问题中个别的非本质因素，抽出主要的本质因素加以研究，进而建立一个轮廓清晰，主题突出的易于研究的对象和过程.

第二，怎样建立物理模型？物理模型本身是抽象性与形象性的统一体，所以物理模型的建立过程是一个抽象思维与形象思维相结合的过程.

1.在物理模型建立的过程，首先要建立模型情景，如：学生看到摆钟，自然会思考，摆钟为什么会有计时功能？这就是单摆模型；看到汽车起动，自然联想到质点模型.

2.抽象概括出物理模型，对在生活中提出的一些物理问题、观察到的物理现象以及提供的有关信息进行研究，排除次要因素，进行简化或理想化.如：研究抛体运动和汽车低速运动时不考虑空气阻力，单摆在摆角很小和不考虑空气阻力时

之看成简谐运动.

3.找到物理模型满足的物理规律.实践表明，教会学生用模型对应的全部规律去解决问题，才能让学生轻松面对许多复杂的现实问题.

第三，物理模型主要分为哪几种类型？

高中物理动力学研究的体系里，主要研究三个问题.什么是物质？物质怎样运动？物质的运动规律是什么？物理教学中把这几个问题用物理模型来概括，主要概括为对象的模型，过程与状态的模型，规律的模型.

1.对象模型

地球是一个庞大的天体，当地球围绕太阳转时可以把这个庞大的天体看做质点.电场中我们把带电体抽象概括为点电荷，轻杆、轻绳、连接体等都是模型，通过建立对象模型，我们将具体形象的物体抽象概括为物理模型，在这个过程中，我们把对象简化了.

2.过程与状态模型

高中物理研究的一个重要问题就是物体经历什么样的运动过程以及在这个过程里过程量和状态量之间有什么样的关系，这是在一定的物理情境下来分析他们的过程以及相应的关系.在物理学中常见的物体运动模型里有追及相遇问题、传送带问题、物块在长木板上滑行问题、临界问题、子弹穿越木块、弹性碰撞、完全非弹性碰撞等等.本来比较复杂的物理过程通过抽象概括形成模型，化繁为简，形成过程与状态等模型.

3.规律模型

上述运动模型中我们研究物体在运动过程中遵循什么样的运动规律，或者也可以说物体做什么运动.比如自由落体运动规律、匀速直线运动规律、匀变速直线运动规律、平抛运动规律、匀速圆周运动规律、简谐运动规律、碰撞中动量守恒等等.明确对象和物体运动过程之后对研究对象受力分析，结合力与运动之间的关系确定物体的运动规律.

下面通过传送带问题来说明如何建立模型和运用模型对应的规律解决问题.

传送带问题是高中物理模型中的一种典型模型，对学生而言，这是一个难点.这类问题主要有两点需要突破：一是要正确对物体受力分析；二是要能正确判断物体相对地面、相对传送带分别做什么样的运动.

典型例题

已知水平传送带长为L=10 m，以v0=4m/s的速度逆时针匀速转动，质量为m=1 kg的小物体以初速度v=8m/s滑上传送带的左端，小物体与传送带间动摩擦因数μ=0.4.求物体离开传送带时的速度和物体在传送带上运动的时间.