物理教学过程中的模拟法

◎曹晓惠

在物理教学过程中有很多物理概念，物理知识比较抽象，学生难以理解，所以不能很快掌握。在实际的教学过程中，使用与所学知识相似的模型并模拟来间接地研究原知识的规律，这样可以使时过境迁或稍纵即逝的自然现象或过程在物理教学过程中重现，可将现象简化或进行时空的放大、缩小，可对那些既不能打开又不能从外部直接观察其内部状态的系统进行研究。特别是解决那些尚无有效的仪器可演示的实验，模拟法则成了一种重要的辅助手段。

物理教学中的模拟法，根据其特点的主要功能，并结合本人实践，分为一下四类。

一、对象模拟

用相似的而又能反映事物某方面规律的客观实体来代替研究对象。可以突出客观实体的主要矛盾和本质特征，摒弃次要的非本质因素，使研究对象从客观实体中抽象出来，如：在讲解电流的形成时，运用对象模拟法，用人流（队伍）的形成来模拟电流的形成，这样使学生开阔了思路，理解了本来做无规则运动的电荷做定向移动就形成了电流。

二、物理相似模拟

在科学研究和工程技术的许多领域中，人们常常希望利用相似现象代替实际现象的研究，以便使我们可能在一定程度上预言某些在目前尚无法达到的条件下出现的情况。例如：在讲解分子运动论的初步知识时，讲到分子之间的相互作用力什么时候表现为引力，什么时候表现为斥力时，什么时候斥力引力相等，向学生直接灌入学生难以接受。这时就把院子里的一大堆火当作一个分子，把学生自己作为另一个分子，这样学生就会很快牢记和掌握。

导体容易导电，绝缘体不容易导电的原因单从定义上很难理解，这时就用正在上课的学生代替绝缘体中的电荷，由于大量的学生被老师束缚在教室里，所以不能自由跑动，绝缘体中的电荷几乎都被束缚在原子或分子的范围内，不能自由移动，所以不容易导电。而导体中的电荷就像下课后的学生很自由能随便跑动，所以容易导电。这样收到了良好的效果。

三、过程模拟

把具体物理过程纯粹化、理想化，并根据其本质特征而设计的一种模拟过程。其特点是过程简化。

电流的定义抽象，电流的大小学生难以理解，可以用不同时间通过学校大门的人流量来模拟，上课时间通过大门的人流量小，放学时间通过大门的人流量大，就是通过比较相同时间（1min或1s）通过门口的人数得到的结论。那么电流是电荷定向移动形成的，电流的大小可以用1s内通过导体横截面的电荷量来表示，这样学生易于理解和掌握。“短路”对学生来说是个难点，先用演示实验让学生看到“短路”现象（被短路的小灯泡熄灭了），接着以人过河来模拟解释这种现象，过河没桥时人只有糖水过河，当有了桥时没人去蹚水（阻碍大）了都会从桥上走过——走捷径。使学生知道短路现象就是电流选择阻碍小的路径走不走阻碍作用大的用电器过，这样使学生在辨认电路时不但认识电源短路还能辨别部分短路，从而使学生既突破了难点又受到一次生动的方法论教育。

四、模拟放大

在物理概念和规律教学中，学生往往对那些不易观察或不能从外部直接观察其内部状态的规律，因缺乏形象的感性材料而引起思维障碍。模拟放大能抓住本质特征，展现其生动直观形象，从而促进思维顺利进行。

摩擦力的产生学生往往只考虑动摩擦而忽视了静摩擦，对静止的物体也会受到摩擦力不能理解，静止的物体是否受到摩擦关键是有没有运动趋势。在教学中用长毛板擦来模拟放大物体的运动趋势，用吹塑纸模拟斜面，则斜面被压和物体向下滑动趋势一目了然。

在电路中关于开关的作用，有些学生往往认为电流流到开关处才会因开关断开而停止流动。所以当开关断开时，开关之前（即电源正极与开关之间）的用电器仍可因有电流而工作，这时可以叫几个学生站成一列队，然后以老师的口令代替开关。以学生模拟电荷，喊齐步走这些学生同时走动，然后又喊立定，所有的学生不管走在什么地方都会因老师的口令而停止运动，这样使学生知道开关打开好比喊立定，整个电路上的电荷都会停止移动，整个电路中都没有了电流，使学生在轻松愉快的气氛中加深对此现象的理解。

综上所述，模拟法作为科学研究中的一种最基础的方法，已在物理教学中日益受到人们的重视。这种方法，必将在开拓设计思路，激发学生兴趣，突破教学难点等方面发挥作用。