高中物理教学中物理模型的构建与运用研究

陈晓明

摘 要：物理在高中各学科中是较难学习并掌握的一门学科。根据新课程改革的要求，为适应新课程改革的需要，高中院校纷纷改进传统物理教学模式，逐步引进物理模型用于教学，帮助学生提高成绩。本文通过物理模型对高中物理教学的重要意义，阐明物理模型与高中物理教学的关系，介绍物理模型的类型和构建原则的同时，例举了高中物理教学中构建物理模型的一些应用。

关键词：物理模型；高中物理教学；模型构建

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）08-356-01

物理是自然科学的一门基础学科，历史悠久，领域广阔，与不少学科均有交涉。物理学是一门研究物质运动及其形态、物质间相互作用及其规律的基础科学，所有事物的变化产生都是有规律，不管是必然的还是偶然的。为了研究物理某些现象和规律，必须使各种条件常态化、简约化，这就需要建立起相应的物理模型，然后设置一定的条件，用于处理特定的问题。物理模型是物理学中不可或缺的重要环节，也是高中物理教学中不可或缺的重要环节，近年来，对高中物理教学中物理模型的构建与运用的研究也越来越多。

一、物理模型与高中物理教学

1、基本定义

物理模型是在一定的场合和条件下，建立在科学的实验基础之上，抓住研究对象的主要因素，反映研究对象的本质所建立起来的，抽象化的物理现象，反映了物理现象发展变化的基本规律，并随着时间的推移不断的发展完善，不断接近真理的理性化物理规律。

2、重要意义

物理模型是物理研究中十分重要的途径，物理模型的构建过程也是物理概念和物理基本规律的发展过程，贯穿物理学的发展史，是不可或缺的重要环节。在物理研究中，构建物理模型，有利于更准确地理解物理概念，掌握物理规律，有利于培养大胆假设，小心求证的科学精神。

3、物理模型与高中物理教学

高中物理的教学和学习多是以物理模型为基础，可以说，高中物理的教学是基于物理模型之上的。运用物理模型进行教学，是教学生进行物理模型的构建，也是教学生如何运用物理模型进行实验，同时是学生能快速获得物理知识的一种方法。物理模型在现阶段的高中物理教学中占有非常重要的作用。

二、高中物理教学中物理模型的构建与运用

物理模型是将原有的复杂物理现象归纳总结成抽象的一个模型，在高中物理教学中构建和运用物理模型的过程便是抽象物理规律的过程，在潜移默化中培养学生物理模型的开阔性思维，帮助学生更好更快更深刻地理解知识点。

1、高中物理教学中物理模型的构建

（1）常见的物理模型

常见的物理模型有：概念模型、条件模型、状态与过程模型、数学模型、理想化模型等。

（2）物理模型的构建原则

物理模型是根据原型进行构建的，因此需要客观地反映研究对象的本质特征，在构建时还要抓住主要因素，例如，构建匀速直线运动，就是抓住主要因素，忽略运动中复杂的其他次要因素，设定一定的条件，将模型理想化。物理模型理想化方便我们处理实际的问题，但是理想化也是建立在实验的基础上的，物理模型的构建如果没有以坚实的实验为依据，是经不起推敲的，最典型的例子便是上世纪初卢瑟福α粒子散射实验，这个实验证实了他的老师汤姆逊“枣糕式”原子模型设想是不成立的，于是卢瑟福以实验为依据，又提出了自己的物理模型，即原子核结构，后人的实验也都证明了原子核结构的正确性。但并不是所有的实验都能经得起时间的检验，有些物理模型在当时的理论认知下是能解释得通的，但随着时间的推移和科技的发展，或者变换了场合和条件时，就出现问题了，这就要求我们根据认知和科技的进步，不断地对物理模型进行发展和完善。依旧是原子的模型，在汤姆逊发现电子之前，人们都认为原子是最小的物质，而卢瑟福又提出了原子核模型，在他们之后，玻尔的轨道量子化模型又进一步地完善了原子模型。因此，物理模型必须是不断“假设—实验—构建—推翻—假设—实验”的过程，是不断发展和完善的过程。

2、高中物理教学中构建物理模型的运用

高中物理教学中物理模型的运用必须遵循构建物理模型的原则，根据原则明确物理过程，建立物理框架，以下这个例子就是比较典型的运用案例。

案例一：“单摆”模型的构建

①设定一定的场合，一定的条件。认定小球摆角<5°时，振动周期与小球的质量、大小无关；

②准备实验。准备一组两个悬线相同、质量不同的小球；一组两个悬线不同、质量相同的小球；一组两个悬线相同、质量无关的小球。

③演示实验。第一组和第二组摆角>5°，第三组摆角<5°，观察情况；

④学生根据现象进行记录，找出规律，通过理论分析，将现象进行抽象；

⑤抓住主要因素，分组讨论类似“单摆”的运动，并进行类比以及实验；

⑥课后学生思维拓展，设定不同的场合和条件，讨论“单摆”运动的可行性以及规律变化。

通过物理模型的运用，让学生直观感受到将现象抽象成规律，构建成物理模型的过程，培养学生观察力的同时，也培养了学生唯物辩证的世界观，举一反三的思维能力等，这些方法不仅有利于学生有效率地学习物理，也有利于学生提高其他科目的学习效率，而学好物理和物理模型培养起来的发散思维，更是为高中打下良好的基础。

综上所述，物理模型就是考虑主要因素暂时性忽略次要因素的实验模型，高中物理教学中构建和运用物理模型能形象生动、深刻具体地反映事物的本质和变化，让学生建立起清晰的物理学框架，是十分有效的、必不可少的高中物理教学手段。

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