浅谈高中物理教学中物理模型的运用意义与策略

浅谈高中物理教学中物理模型的运用意义与策略

黄荣

巴马瑶族自治县高级中学 广西 河池 547500

摘要：物理模型的建构，实际上就是对问题的简化描述和模拟，将抽象的物理知识形象化，并引导学生通过观察物理的实验和事实，寻找其中的共同特征，挖掘物理问题的本质，从而更好地解决物理问题，同时进一步加深学生对物理知识的理解、记忆与掌握，是新课改教学背景下，物理教师常用的一种有效教学手段。

关键词：物理模型；类型；作用；策略

1 物理类型的类型及运用意义

1.1 高中物理模型的类型

物理学科的研究对象是自然界物质的结构和最普遍的运动形式。物理模型则是相同的类型同样的性质问题的核心归整，它要打破固有的思维定势，善于转变思维发现和了解本质。构建物理模型过程中，要学会忽略次要因素，简化复杂研究对象。第一种，实物模型。实物模型属于实体系统，模拟或真实反映物质构造。它在物理学科中尤为普遍。例如力学中的质点，电学中的点电荷、绝缘体等等。研究实物模型时，理解概念成功的关键是要会抓主要因素来建立模型。第二种，过程模型。过程模型是指具体物理过程理想化后抽象出的物理过程。物理学科研究对象运动变化过程不是想象的那么简单，无法做到样样兼顾。抓住主要因素忽略次要因素，便可构建过程模型。例如匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动、斜抛运动、弹性碰撞、绝热过程、恒定电流等。第三种，试题模型。试题模型是寻找知识点与知识点之间的关联，任题目怎样的多样化、多变化，但万变不离其踪，归整点与点之间的联系，建立模型，根据题目自身提示信息，找出题意，将其迅速划分到一种或几种模型的建立，问题就会迎刃而解了。

1.2 高中物理教学中物理模型的运用意义

首先，能够将抽象的物理概念化繁为简，帮助学生深入理解和掌握物理知识。物理模型是对物理规律和物理概念知识的抽象化描述，能够突出问题的主要因素，将复杂的问题简化，抽象的事物具体化，有助于学生在脑海中形成清晰的物理脉络，深入理解物理知识的内涵，使物理教学变得更加具体、形象。其次，能够培养学生物理思维和探究方法，帮助学生更深刻地掌握物理知识。高中物理教材所涉及的各类物理模型，都是通过科学思维，去认识本原世界的相关知识及其运动规律。结合具体的物理教学内容，构建特定的物理模型，有助于将抽象的物理定律进行生动的形象化表现，这对引导和培养学生的物理思维能力，有着极其重要的促进作用。譬如，物理教学中构建电场线对电场的描述模型、原子核结构对 α 粒子散射影响原理的物理模型等，可以将抽象的物理概念形象化，以深化学生对物理知识的认知与掌握。此外，物理教学是一个系统的整体，各单元知识相互关联，利用物理模型构建来引导学生掌握基础知识，有利于疏导整个教学过程，如在电场物理知识教学中构建“匀强电场”物理模型，学生在对此模型进行深入理解的基础上，可更快速的理解磁场中的匀强磁场概念。然后，能够优化高中物理教学氛围，提高学生解决物理问题的能力。物理知识可以被广泛地应用到生活的方方面面，高中物理教学的目的是让学生认识世界本源的知识和规律，借助物理模型，可让物理现象和规律具体化，激发学生探究学习的主动性，提高运用物理知识解决实际问题的能力。

2 高中物理教学中物理模型的运用策略

2.1培养学生的模型意识与模型思想

模型意识与模型思想的养成，可以让学生在解决实际问题的过程中事半功倍，教师对此必须有明确的认识。在解题过程中教师要尽量运用模型方法进行问题的解答，培养学生的一题多解思维与灵活运用知识的能力，培养学生的模型意识。同时，教师在物理教学过程中要帮助学生建立模型思想，如在某一道题的解题过程中，可让学生尝试将物理文字转化为图形的形式，这样可以锻炼学生养成建模思维，从而提高学生的模型解题能力。

2.2 建立概念模型，奠定物理学习的思维基础

概念模型的出现就是为了抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，让学生可以抓住重点，更高效地理解物理学中的基本概念。高中阶段最基础的一个知识点是质点。可以说，质点这个概念伴随着我们整个的高中生涯甚至一部分的大学生涯。质点就是一种具有有限质量和无限小体积的理想物体，在高中物理人教版必修一中，当我们不需要考虑物体自身的形状和运动状态时，物体是可以看成质点的，这就是忽略了体积这个次要矛盾，抓住了这个物体有质量这个主要矛盾。就如之前所说，质点无处不在，物体的直线运动、物体的曲线运动、物体的受力分析、共点力的平衡都是将物体看成了质点。试想，如果没有这个模型的提出，那么，我们在研究物体受力时需要考虑到物体受到的力不是共点力，这样物体可能会发生转动，甚至于要考虑物体的形变，这样无形中又增加了物理学习的难度。高中物理，除了质点这个模型之外，还有许多概念模型，比如匀速直线运动、忽略空气阻力之后的自由落体运动、平抛运动，都属于概念模型。概念模型的提出本质就是抓住主要矛盾，忽略次要矛盾。物理教学的主旨就是在学生心中建立起合理化的物理模型，培养他们的物理思维。有了概念模型的建立，也就有了物理思维的基础。

2.3 模型教学将知识模块化联系起来

就物理模型而言，虽然很多都由物理教材提供，且附有详细介绍，便于老师直接采用，但是对于广大高中物理教师来说，要想真正淋漓尽致地发挥出这些物理模型的优势，并不是件非常容易的事，这对广大高中物理教师提出了更高的要求，要求其必须踊跃探索这些物理模型究竟是如何形成的，这些物理模型是如何将知识串联起来的，其中运用了何种逻辑思维，在此基础上，再适时、巧妙借助类似方法，有意识地及时帮助学生，让学生大胆尝试着模块化分割物理知识，以构建学生系统的物理知识体系，使学生深层次地掌握物理知识。譬如：有效借助这些物理模型（如连接体模型、斜面模型、碰撞模型等），有机联系这些知识点，即物体的运动、能量守恒等等。需要注意的是，到这并不意味着就停止了，还应继续引导学生，让学生真正学会从模型背后联系实际知识，并科学推断、快速说出出每个物理模型承载的各项定理知识，从而以帮助学生“活学活用”，自然而然地有机结合物理知识与实际应用，时间长了，只要学生见到物理知识点，就能自然而然地联想到实际应用方法，如此，学生的学以致用能力怎能不有效提高，学生的运用物理模型有效串联物理知识点能力怎能不充分加强，高中物理教学的整体效率怎能不切实提升。

2.4 使用模型解答习题

任何一道题目的背后都有一定的模型，题目之所以不叫“模型”叫“题”，一定有这道题目有别于其它习题的条件，没有条件的习题是不存在的。面对一个物理问题，解决的思路就应该是三件事：第一、模型分析。初始条件分析往往是模型成立的条件分析；第二、特定条件分析。包括：时间的、空间的、边界的、临界的、隐含的等条件分析；第三、根据模型对应的规律和特定条件所要求的计算方法解题。这是不是把一个复杂问题简单化了？

从模型法的角度出发可以把习题分成两大类：第一类是模型不清，条件较清。这类题需要同学们从试题的文字当中勾画出物理情境，即在头脑中想象物体的运动过程和空间的几何关系，还包括时间关系。然后依据情境的特点找出它所对应的物理模型，运用模型的规律加上条件来解决问题。即只要找到它的模型，然后再找到条件就可以了。注意，不能先找公式。所以用模型法解题最关键的是不要先选择用哪个式子解题，而是先想它属于那一个模型，模型对应着那些规律，然后再考虑哪些是与问题相关的式子。没找到模型，规律自然找不到，找不到规律就不可能做对题。第二类是模型清楚，条件不清楚。就需要根据问题所对应的物理模型，以模型的规律为依据建立动态情境，然后将条件、目标、物理情境、模型的规律四者关联起来，寻找解决问题的思路。对那些模型很清楚的题，它就会变得很简单。如果一读题目从文字就知道它是什么模型，紧接着就可以再现出规律，如果模型对应的规律就已经足够解出这个问题了，那一定是个简单题；如果模型对应的规律写出的式子不够解题目用的，那肯定要再找条件，找到条件再跟模型加在一起就可以去决策解题了。

参考文献：

[1]许永敏.高中物理教学中物理模型的构建与应用策略.中国职工教育.2020

[2]钱勇吉.模型教学法在高中物理教学中的应用.教育学文摘.2019

[3]王元林.高中物理教学中物理模型的构建与应用策略.素质教育.2019

[4]保明静.浅析高中物理教学中的模型教学.中小学教育.2020

[5]刘向辉.高中物理模型教学方法和策略探讨.成才之路.2018

[6]吴淑凤+严占勋+施泽林+茶兴荣+张树学.浅谈物理模型在高中物理解题中的应用.新教育时代·教师版.2017