高中物理教学中的模型构建研究

冯浩

摘 要：物理模型是高中生理解某些物理知识或解决某些物理问题中不可或缺的一种辅助思维工具，同样有利于深化学生对物理知识的理解，提高学生解题能力。本文基于高中物理教学，重点就如何构建与运用物理模型进行了深入探讨。

关键词：高中物理;物理模型;构建策略

物理知识具有很强的抽象性，只靠物理理论知识教学是无法从根本上提升高中生的解题能力，也会限制学生物理抽象思维的发展，影响他们的物理解题能力。而如果可以强化物理模型构建，那么可以帮助学生更好地排除物理现象或问题中的非本质干扰因素，简化物理问题，降低学生理解物理知识或解决物理问题的难度，提高他们的物理解题能力。因此，如何有效构建高中物理模型是当下值得深入探讨的一个重要课题。

1.明确模型构建流程，奠定物理模型构建基础

为了顺利地构建高中物理模型，教师需要先将物理模型构建的基本流程教授给学生，避免他们盲目构建物理模型而影响模型构建的质量与效率。在构建物理模型过程中，相应的构建流程及要点主要包括如下几个环节：首先，教师要引导学生认真地审题。通过引导学生仔细地分析物理问题或物理现象，了解整个物理过程的情况，从中挖掘出物理问题或情境中包含的物理规律等相关物理知识点以及影响物理问题求解的关键因素。其次，教师要引导学生以物理知识为链接，引导他们灵活地运用所学的物理概念、计算公式、定理和规律等相关物理知识，综合分析物理过程，期间通过仔细地考虑问题，对可能涉及到的物理情境进行综合考虑。最后，要综合上述分析的结果，将物理问题求解中涉及到的抽象物理情境最终转化成对应的物理模型，之后结合相关的物理规律和计算公式等知识来对问题进行求解。

例：图1所示的一部分光滑圆弧对应的圆心角和圆半径分别为α（小于10°）和R（圆弧的长度<<R），现有某可以看作质点的小球A从左侧圆弧自由下滑，同时在圆弧中心部位处有一个和A球相同类型的球B自由落下，试求球A和球B哪个先到达圆弧底部？

解析：B球的运动可以理解成自由落体运动，基于题干的信息，利用自由运动的求解公式，可以得到，但是A球运动在曲线弧上面的运动发生的是变速曲线运动。针对该运动，教师可以引导学生仔细地分析题干信息，由于圆弧长小于半径R，光滑弧面，α<10°，所以可以将A球运动近似地当成单摆物理模型，其中摆长=圆弧半径r。如此一来，在构建单摆物理模型的基础上，教师可以引导学生利用单摆周期公式求解出A球運动到底部的时间，这样就可以使学生便捷地求出该道题的正确答案为：。

2.明确模型构建方法，提高物理模型构建效率

物理模型构建的本质就是将所要研究的某一物理问题或某一对象以类比、理想化或抽象化等处理方式，将其概括成某一类具体的物理模型，以物理模型来反映物理问题，这样可以起到化繁为简，降低学生解决物理问题难度的作用。归结起来，在引导学生开展物理模型构建的过程中，为了提升他们构建物理模型的效率，教师可以将常用的模型构建方法传授给学生，具体包括如下几类：

（1）抽象法。抽象法是构建物理模型中比较常用的一种方法，主要是基于所研究物理问题或事物的本质特征和属性来构建物理模型，以此深化学生对物理问题本质的理解。在应用抽象法的时候，可以相应地抽取一个或多个实物客体，或者抽取多个同类物理客体中的共有或共同属性。例如，针对某一物体，在外部作用下产生形状变形的基础上，取消外部作用力后其形状如果可以恢复原状，那么针对该例子可知这类事物的共有属性就是“弹性”，这样通过抽取这一共同属性就可以相应地构建“弹性体”物理模型。

（2）理想法。同抽象法类似，理想法也是构建物理模型中比较重要的一种方法，其中可以对所处物理条件进行理想化处理，如条件模型就是基于理想化法构建的模型，如光滑、粗糙等条件模型。此外，还可以对物理实验进行理想化处理，如理想化处理实验器材或实验条件等。例如，伽利略斜面实验中就假想物体处于运动状态的同时，没有受到摩擦力以及其他外部作用的条件下会一直保持运动状态。还可以对物理研究对象的物质形态进行理想化处理，如质点模型和弹簧模型等等。

（3）其他。除了上述几种模型构建方法外，还可以通过灵活地运用拼凑法、归纳法、近似法以及等效替换法等方法来构建物理模型，这些都是模型构建中比较常用的方法，尤其是要注重结合具体的物理实际情况来进行构建，这是确保整体模型构建质量的重要保障。

在应用恰当物理模型构建方法，明确物理模型构建流程的基础上，教师还需要注意引导学生明确物理模型构建中的一些注意事项。比如，高中生需要准确地掌握相关的物理规律，这是正确构建物理模型的前提;需要确保模型简化处理和抽象化处理的准确性，如要明确简化条件，避免出现模型简化条件与模型不匹配问题;要增强模型使用的整体匹配度，确保更好地利用模型构建解决物理问题。

综上所述，模型构建是辅助学生解决物理问题或解释某些物理现象的一个重要学习模型。为了在高中物理教学中顺利地构建物理模型，教师需要先将抽象法、理想法等常用物理模型构建方法传授给学生，使他们明确物理模型构建的基础流程，然后再结合具体物理问题进行深入分析，以此来提升物理模型构建的质量与效率，力求充分发挥物理模型在提升高中生物理解题能力等方面的积极作用。