构建物理模型提高解题能力

构建物理模型提高解题能力

梁萍

陕西省泾阳县泾干中学梁萍

摘要：高中物理是学生公认的难学科目，物理概念抽象，物理过程复杂，学生往往难以理解和接受。但若能引导和帮助学生构建物理模型，灵活运用模型进行解题，则能起到事半功倍的效果。

关键词：构建物理模型

高中物理物理概念抽象、物理过程繁杂，对学生思维要求较高，学生往往难以接受和理解，因此就会失去学习物理的信心。若采用模型构建思想的方法，即在研究物理问题时，通过抽象思维和形象思维，运用理想化、简化和类比等方法，建立起描述某一物理问题的模型，总结模型特点，疏通思路，帮助学生建立起清晰的物理情景，使物理问题简单化，这样不仅能增强学生学习的自信心，同时还能潜意识地培养了学生的创造性的能力和应变能力，提高学生的解题能力。那么如何构建物理模型，具体有哪些作用？教学中如何指导学生建构物理模型呢？下面我谈谈自己的看法。

一、什么是物理模型？

所谓物理模型就是参照研究对象的运动过程、结构大小、形状及状态等特点，忽略次要因素，抓住主要因素建立起一种理想化和高度抽象化的物理过程、概念以及实体。就是将我们研究的物理对象或物理过程、情境通过抽象、理想化、简化、和类比等方法，进行“去次取主”、“化繁为简”的处理，把研究对象的本质特征抽象出来，构成一个概念或实物的体系，就形成物理模型。物理模型具有一定的抽象概括性。物理模型的构建是一种重要的科学思维方法，通过对物理现象或过程的概括分析，从而寻找出反映物理现象或物理过程的内在本质及内在规律达到认识问题的目的。

二、物理模型在高中物理学习中的作用

1、研究模型的结构特点，合理联想对比，活跃解题思路。

对一个物理问题，通过多方位的联想对比，可以丰富学生的知识背景，使学生能抓住问题的主要特征，分析知识间的内在联系，明确模型的特点结构，迅速把握解题方向。在平时教学和学习中，我们可以总结一些常见模型及其特点，比如：“质点”模型，在后面学习“点电荷”时，就可以与质点模型对比理解。

2、把握模型的运动特征，提高解题速度。

在解决实际问题上，我们可以用已熟悉的事实、经验，寻找彼此间的相互联系，把解决问题的思维方法纳入到已有的解题模型中去，从而把新的、甚至是不易建立的物理模型变换成已知的物理模型，缩短推理的路径。例如在学习弹性碰撞中的“一动碰一静”模型时，我们若总结出了这一模型的特点即：一动碰一静，动量守恒、机械能守恒，并推导和记住两球最后速度的表达式，在解题中若是相同类型，就可以直接代结论，从而省去繁杂的计算过程，提高解题速度。

3、锻炼学生的知识迁移能力和应变能力。

应变能力是高考大纲对学生的最主要的能力要求。物理是一门培养思维的学科，它特别强调一个“悟”字，思考的越多，感悟的越多，属于自己的东西也就越多。因此，我们在平时解题中千万不能贪多求快，要能概括出题目所属的物理模型，这样做不仅能达到举一反三的目的，久而久之，物理建摸的本领也会得到很大的提升。而一旦具有了自主建模的本领很多看似复杂的题目就会迎刃而解。学生的应变能力也得到了极大的提高。

三、如何应用模型解决实际问题

日常教学中，要指导学生会运用物理模型分析和解答实际的物理问题，在解决问题中培养与训练学生的建模和运用物理模型的能力，运用“物理模型法”解题的基本程序为：

1、通过审题，摄取题目有效信息.如：物理现象、物理事实、物理情景、物理状态、物理过程等.

2、在寻找与已有信息（某种知识、方法、模型）的相似、相近或联系，通过类比联想或抽象概括，或逻辑推理等，建立起新的物理模型，将新情景问题“难题”转化为常规命题.

3、选择相关的物理规律求解.

我们平常碰到的一些物理习题，就是依据一定的物理规律、物理模型精心构思设计而成的。只要找到事物间的联系，就可迅找到该题的模型。

因此，从某种角度来说，解题的过程实质上就是分析和还原物理模型的过程。运用“物理模型法”解题时，通过所给模型与已有模型间快速的对比、校正，在近乎跳跃性思维活动中，缩短了思维的途径，迅速将之等效简单、明了的另一种物理模型或分解成一些基本模型的组合，从而别开生面、独辟蹊径、化繁为简、化难为易，收到事倍功半的效果。

四、如何培养学生构建和运用物理模型的能力

1、让学生多了解一些科学家的模型构建，激发学生对物理的学习兴趣，如：加利略的理想斜面等。然后收集并讲解构建物理模型的技巧，最后让学生多学习实践知识，多动手，熟能生巧。

2、要加强基本知识和基本技能的训练和培养，为物理模型的构建打下坚实的基础。学生只有掌握了基本知识和基本规律，才能进行总结、类比，继而升华为模型。让学生养成根据物理概念和物理规律分析问题的思维习惯。

3、让学生养成总结物理模型的习惯。教师在平时教学中要引导学生总结常见模型，理解典型模型的本质特征。比如小球在光滑的漏斗里做匀速圆周，仅受重力和漏斗壁的支持力，合力做向心力。这就与圆锥摆的物理模型一样了。学过圆锥摆，再将知识迁移，就是应用物理模型了。

4、平时练习中，引导学生一题多解，一题多变，注重题型方法的归纳。我们知道物理习题你永远也做不完，但物理的常见典型问题及方法必竞有限，只要注意题型方法的积累、归纳，就可以以不变应万变。

五、构建物理模型时应注意的问题

物理模型的建立，在教学中应注意三条：

1、深入挖掘原型，坚实基础。对各种物理典型问题，进行深入挖掘，从各方面全面、深入理解，为下一步的实际问题的分析提供足够的借鉴；

2、抓住原型特征，识透本质。对各类物理典型问题，深入分析其深层次有特征，去除表面东西，真正抓住实质；

3、特征扩大，合理延伸，迁移外展。在认清原型本质的基础上，将原型特征从特殊到一般，适当延展，诞生中很多的“类什么什么”，比如“类竖直上抛运动”、“类平抛运动”等等。有此实际问题本质上可能不是“真正的什么”，但只要它是“类什么”，我们就可以借用相同的思路、方法，达到灵活分析处理实际问题的目的。

综上所述，在应用物理概念、规律分析和解决物理问题时，只要能建立起题设情景下的物理模型，问题就迎刃而解了。因此在培养学生的分析综合能力时，关键是培养学生的建模能力和运用模型解题的能力。