谈建立模型在物理学习中的重要性

李润南

摘 要：物理模型可以使复杂的问题简单化，有助于高中生物理的学习。本文针对高中物理中的物理模型的建立进行分析，主要内容包括物理模型的类型和物理模型的作用，希望能给高中生们建立物理模型和应用模型提供借鉴和帮助，并使他们重视建立模型的重要性。

关键词：高中物理 建立模型 抽象 总结

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）11-0-01

在高中物理的学习中，学生，尤其是高一学生，反映的普遍问题是：高中物理难学，课堂上老师讲的内容基本能够听懂，但是在解决物理问题的时候，感觉很茫然，无从下手。究其原因还是不能够建立起物理模型，分析不清楚物理过程。

一、什么是物理模型

物理模型（包括它的数学表达）是物理問题的高度抽象和概括，是认识主体对客观实际能动反映的一种变现，是认识主体由实践上升为理论的一个过程。物理模型不仅是典型的物理问题，也是对物理基础知识的高度概括和总结[1]。高中物理中常见的物理模型有如下几种：

1.实物模型

物理学研究的事物中有许许多多就是日常生活中的事物抽象出来的，突出了主要的、本质的特征，略去了次要的、非本质的因素，对实际物体做出了简化。比如质点、光滑平面、单摆等，这些都是忽略了研究对象在运动过程中所受到的一些次要因素的影响，根据实物的基本规律和性质建立的一种物理模型。

2.模拟模型

物理学研究的对象不仅仅有小球、滑块这类具体的事物，同样有电场、磁场这些看不到的物质。这些抽象的研究对象的内容也有一定的具体性，根据这些规律可以建模拟模型进行学习。例如电磁学中常提到的磁感线，这些线不是实际存在的，但是通过建立模拟模型，可以达到形象地表达这些模拟线的效果。高中阶段的物理课程中最抽象的部分就是电磁学部分，如果不建立模拟模型，这部分的内容将难以理解，也就不能运用，更谈不上解题了。

3.过程模型

建立过程模型的目的就是为了研究物理事件的发生过程，在分析的过程中忽视了如空气阻力、形变等次要因素，将抽象因素具体化，得到的模型是被研究物理过程的理想化，突出物体运动中的主要方面和规律，使学生学习的时候更加简单，容易掌握。

4.实验模型

实验模型是在实验的基础上，抓住事物的主要矛盾忽略次要矛盾，根据逻辑推理的发展，对事物的运动和变化过程进行分析、推理、从而找出其规律。日常最常见的伽利略理想实验为牛顿第一定律的研究奠定了基础，打点计时器实验为学生学习运动定律提供了一个比较完善的实验模型。

5.数学模型

客观世界的规律在数学中都可以找到其表现形式，物理模型在建立过程中就是不断地建造表现物理状态和规律的数学模型。物理模型是客观实体的一种近似，以物理模型为对象建立数学模型就是对客观实体进行等量描述[2]。在探究加速度与质量的关系时，小车所受拉力不完全等于砝码的重力，在这个过程中采取了一种简化计算的数学模型。

二、建立模型在物理学习中的重要性

1.建立物理模型是一种良好的学习方法。

中学物理教材中的许多物理知识是比较抽象难懂的，往往不易被学生理解和接受，学生常感到问题复杂，学习起来困难。物理模型是通过科学的抽象方法，以客观实体对对象进行了科学的加工得到的，这样能更好的反映研究对象的主要属性，简化次要属性，使问题化繁为简、降低难度、易于理解，较为直观地反映问题的本质。如地球表面物体的下落，简化为自由落体运动，这个模型重要的是“自由”二字，即初速度为零、没有阻力。这一模型忽略了空气阻力的存在，重力随高度的变化等因素。这个模型可以类推带电粒子在电场中无初速度沿电场方向运动，只是加速度不同而已。通过对物理模型的类比，找出不同物理问题的共性，灵活运用，即可触类旁通。

2.建立物理模型本身就是物理学习的内容

每一个物理模型的建立，都离不开对物理问题的分析。学习的过程中，通过对某问题的具体分析，分离主要因素和次要因素，抓住问题的本质特征，根据分析研究的思路，产生对一个物理模型的设计思想，最终得到一个物理模型，这个过程本身就是一次思维能力的锻炼，也有助于学生掌握物理学的研究方法。物理学习的目的不仅仅是为了学到物理知识，还有思维方式的培养乃至科学预见能力的培养。高中阶段，物理学习对学生的思维方式的要求是比较高的，思维方式很大程度上影响了学生的发展和学习效果。建立物理模型就是引导学生运用正确的思维方式将复杂问题简单化，使学生透彻地理解物理概念、物理规律并掌握物理运动的各种形式。

3.建立物理模型体会物理学的和谐与美

物理模型不仅仅能简明扼要的揭示物理规律，更能让人感受到物理规律在表现形式上的完美与和谐。如动量定理和动能定理，前者表现了力在时间上的累积效应，后者表现了力在空间上的累积效应。力的作用效果在时间和空间上的表现是那样的完美与统一，在形式上的表现是那样的对称与和谐，从这种形式中可以体会到物理学美丽的风景。物理模型是科学与思维的产物，是物理知识和能力的完美结合，体现了科学思维和人文精神相互作用的伟大结果。虽然学生时期难以建立出像动量定理、动能定理这样和谐与美的物理模型，但感受到物理学的美，也能够激发学生的兴趣与热情，更加精神百倍投入物理的学习。

建立物理模型在学习中的好处当然不仅仅只有这些，物理模型中甚至有着丰富的哲学内涵。在光的本质的学习中，通过波粒二象性模型可以知道，矛盾的两个方面是对立又统一的，进而帮助学生树立正确的辩证唯物主义的方法观[3]。建立模型在物理学习中的重要性是怎么描述也不为过的。希望学生们在日常学习的过程中注重模型的建立，培养科学的思维方法，理解物理学的难点，更重要的是培养科学预见的思维方式。作为学生，掌握建立、应用物理模型的方法是十分必要的。

参考文献

[1]刘苏文. 建立物理情景和物理模型在物理教学中的重要性[J]. 中国教育技术装备，2009，（22）：143.

[2]杨少春. 建立物理模型在高中物理解题中的应用[J]. 内蒙古教育（职教版），2014，（07）：3.

[3]蒋明星. 物理模型的建立与在教学中的作用[J]. 中小学教育研究，2010，（10）：32-33.endprint