模型构建在高中物理教学中的应用

汪 冰

(安徽省铜陵市第一中学 244000)

高中物理知识点繁杂，学习难度大，对学生的抽象思维要求比较高.传统的教学方法一味地要求学生记忆概念，掌握定律，而不要求学生真正去理解知识内容，使得学生缺乏深刻的认知，做不到灵活运用.笔者认为，在高中物理的教学过程中，教师要运用好模型方法，提高教学效率，培养学生的问题解决能力.

一、概念界定

1.物理抽象

在特定的场合以及已知条件下，考虑物理问题时选取最为主要的、最为本质的要素，略去次要的、表面的因素，这样的思维方式就是物理抽象.

2.物理模型

经过物理抽象，物理现象已经不再是原先的实际现象，但是仍然能反映出其中的基本物理规律.经过这样的处理方式得出的规律就是原本物理现象的物理模型.例如，在讲授物体的平面运动规律时，一开始可以忽略物体与平面之间的摩擦，得到物体在光滑平面上的运动规律，在这之后再考虑存在摩擦阻力情况下的运动规律，使得研究过程更加顺利，易于学生接受.对于教学过程来说，合理的抽象处理能简化研究过程，更直观地反映出物理规律.

二、物理模型构建方法

1.观察实验法

认识自然现象的重要方法就是观察与实验，对各种现象进行定性分析与定量分析，明确研究对象，认识变化过程，注意到研究对象与其他物体间的联系与区别，抽象出其中的主体，构建出清晰的时空情境，进而建立相应的物理模型.

例如，在教授圆周运动时，教师可以让学生观察公路转弯处的铺设情况，体会日常交通中匀速圆周运动模型的应用，引导学生形成明确的认知.在此基础上可以拓展到火车铁轨的铺设，将火车抽象成质点模型，火车的转弯运动是匀速圆周运动，明确运动的本源，即物体的受力情况.在学习过程中培养学生的认知能力以及问题解决能力.

2.分析、综合抽象法

这里所说的分析就是由面及点、从整体到局部的思维方式，在考虑问题时将对象整体分解为各个部分；而综合与此相反，是一种从局部到整体的思维方式，重点就是把对象个体整合成一个整体.抽象指的是对同类事物本质特征进行总结，其核心就是抓住问题的本质.在处理物理问题时，教师就要引导学生进行分析与综合，由表及里，由易到难，建立相应的物理模型.

3.类比联想法

类比指的就是物理问题的对象或者其物理过程相似时，假设其规律或结论也存在相似性的一种思维方式.在利用类比法解决问题时，可以利用较熟悉的物理对象或物理过程来代替陌生的对象或过程.

比如，在讲授电势能相关内容时，电场、电势能概念对于学生来说比较陌生.在这样的学情基础上，教师就可以引导学生进行类比联想，将电场看成重力场，将电势能的变化看成重力势能的变化.通过这样的思考方法，使得问题解决的方向更为明确，建立起相应的物理模型.

三、模型教学案例实录

1.目标分析

“人船模型”在解决动量守恒问题中比较常用，也是一个经典的物理模型.具体来说，这个模型就是人与船为一个受力整体，在作用力与反作用力的冲量作用下，系统内各物体的动量发生相应的变化.需要注意的是，在水平方向上，因为系统不受其他外力作用，因此总动量保持不变.

与常规的解题方法相比，利用“人船模型”解决动量守恒问题，只需要考虑相互作用物体在作用前后的动量变化，不需要讨论具体的作用环节，这是对力学问题解决手段的一种扩充.

2.情境创设

假设有一条质量为M、长为L的船，初始状态为静止于水面.若有一个质量为m的人，从船头走向船尾，试求这个过程中人行走的位移以及船发生的位移.(不考虑水的粘滞阻力)

3.模型构建

在人与船组成的系统中，若人从船头走向船尾，人的脚与船发生了相互作用，人和船在相互作用下发生了运动.以人和船为系统，不考虑水的阻力，这个运动过程在水平方向上受到的合外力为0，满足水平方向上的动量守恒.

4.案例解析

在运动过程中，以水面为参考系，人的速度为v人，船的速度为v船，由上述分析可知，人船系统满足水平方向上的动量守恒，即Mv船=mv人

可以知道，在人行走的任一时刻，人和船的速度均满足上述关系式，那么可以认为人和船的平均速度满足上述关系，即

参考文献：

[1]黄辉.中学物理教学中物理模型教学探究[J].江西教育学院报,2011(06):27-31.

[2]陈勇.物理建模的课堂教学设计与高考模型题分析[D].成都:四川师范大学,2013.

[3]雷晓蔚,程正富,王惊雁,孙鹰帝.物理模型的理论分析与构建[J].重庆文理学院学报(自然科学版),2007,42:84-87.