高中物理教學(xué)中建模教學(xué)的幾點(diǎn)思考

【摘 要】物理是一門(mén)以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，從伽利略開(kāi)創(chuàng)近代物理研究的先河開(kāi)始，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法就是物理學(xué)科研究的重要手段。而物理建模正是在這種研究思想的指導(dǎo)下提出的通過(guò)一定的抽象思維，適當(dāng)?shù)貙?duì)物理研究對(duì)象進(jìn)行理想化設(shè)想形成物理模型，進(jìn)而解決物理問(wèn)題的一種方法。

【關(guān)鍵詞】高中物理；教學(xué)；建模教學(xué)；思考

物理學(xué)是研究物理現(xiàn)象及其變化規(guī)律的科學(xué)。事物之間復(fù)雜的相互聯(lián)系，一方面反映了必然聯(lián)系的規(guī)律性，同時(shí)又存在著許多偶然性，使我們的研究產(chǎn)生了復(fù)雜性。為了使研究變?yōu)榭赡芎秃?jiǎn)化，常采取先忽略某些次要因素，把問(wèn)題理想化的方法。這就是先建立物理模型，然后在一定條件下，用于處理某些實(shí)際問(wèn)題。物理模型是把研究對(duì)象抽象成某種理想模型，然后研究理想模型的物理過(guò)程并選用正確的物理方法。物理模型是在抓住主要因素忽略次要因素的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，它能具體、形象、生動(dòng)、深刻地反映事物的本質(zhì)和主流。

一、物理建模在教學(xué)中有巨大的作用

物理模型是對(duì)物理現(xiàn)象本質(zhì)屬性的抽象和純化，突出反映了它所代表的原型的性質(zhì)和規(guī)律。物理學(xué)研究的基本方法是通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)提出模型假設(shè)，再經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)加以檢驗(yàn)和修正，從而建立正確的物理模型。學(xué)生對(duì)物理學(xué)的認(rèn)知過(guò)程，也是在原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中不斷建立一系列新的“物理模型”，從而進(jìn)行知識(shí)的積累與深化的過(guò)程。因此在物理教學(xué)中，增強(qiáng)“建模”意識(shí)，重視物理模型的教學(xué)，既有利于學(xué)生掌握物理知識(shí)，提高應(yīng)用知識(shí)的能力，也可以引導(dǎo)學(xué)生形成科學(xué)的學(xué)習(xí)習(xí)慣和方法，提高學(xué)生素質(zhì)。建立和正確使用物理模型可以提高學(xué)生理解和接受新知識(shí)的能力。使學(xué)生學(xué)習(xí)這些新知識(shí)時(shí)容易理解和接受。建立和正確使用物理模型有利于學(xué)生將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化、明了化，使抽象的物理問(wèn)題更直觀、具體、形象、鮮明，突出了事物間的主要矛盾。建立和正確使用物理模型對(duì)學(xué)生的思維發(fā)展、解題能力的提高起著重要的作用。可以把復(fù)雜隱含的問(wèn)題化繁為簡(jiǎn)、化難為易，起到事半功倍的效果。

二、充分利用好物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

我們都知道，物理是一門(mén)非常重視實(shí)驗(yàn)的自然科學(xué)，許多物理規(guī)律和物理公式都是建立在大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的，同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)中直接涉及實(shí)物的操作，更有利于增加學(xué)生對(duì)模型直觀性的了解，因此，我認(rèn)為高中物理建模教學(xué)工作應(yīng)該充分借助物理實(shí)驗(yàn)來(lái)開(kāi)展，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手中親身感覺(jué)模型與實(shí)物的區(qū)別，這樣更有助于學(xué)生加深對(duì)物理模型的理解。

三、課堂教學(xué)過(guò)程中要有意識(shí)地進(jìn)行知識(shí)遷移

所謂知識(shí)遷移就是對(duì)原來(lái)知識(shí)在新環(huán)境下的靈活運(yùn)用，任何學(xué)習(xí)都是在學(xué)習(xí)者原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行的，通過(guò)對(duì)原有知識(shí)進(jìn)行更深層次的挖掘和利用來(lái)獲取新知識(shí)。物理建模教學(xué)過(guò)程中，也要充分遵循這一學(xué)習(xí)規(guī)律，通過(guò)對(duì)已知物理模型的深化學(xué)習(xí)，可以在后續(xù)過(guò)程中遇到同類(lèi)型知識(shí)的時(shí)候，建立相似的物理模型。

四、培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理信息的抽象能力

物理模型的建立，都是對(duì)物理研究對(duì)象的高度抽象，抓住研究問(wèn)題的主要方面，忽略影響研究的次要因素。因此，高中物理教師在開(kāi)展物理模型教學(xué)工作時(shí)要注意培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于物理信息的抽象能力，讓學(xué)生在接觸到物理信息后能夠快速分辨出哪些因素會(huì)影響研究目的，而哪些因素是無(wú)關(guān)緊要的，這樣學(xué)生才能在后續(xù)的研究過(guò)程中有針對(duì)性地開(kāi)展研究活動(dòng)，從而解決問(wèn)題。

下面，我對(duì)其中的一些模型進(jìn)行舉例探究：

（一）先加速后減速模型

我們知道，物體先加速后減速的問(wèn)題是運(yùn)動(dòng)學(xué)中典型的綜合問(wèn)題，同學(xué)們?cè)谇蠼膺@類(lèi)問(wèn)題時(shí)一定要注意前一過(guò)程的末速度是下一過(guò)程的初速度，如果建立了物理模型就會(huì)更明確這個(gè)過(guò)程了。

例1 一小圓盤(pán)靜止在桌面上，位于一方桌的水平桌面的中央。桌布的一邊與桌的AB邊重合，如圖1所示。已知盤(pán)與桌布間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，盤(pán)與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2。現(xiàn)突然以恒定加速度a將桌布抽離桌面，加速度方向是水平的且垂直于AB邊。若圓盤(pán)最后未從桌面掉下，則加速度a滿(mǎn)足的條件是什么？（以g表示重力加速度）

建立模型：我們以小圓盤(pán)為研究對(duì)象，在桌布從圓盤(pán)下抽出的過(guò)程中，盤(pán)是加速運(yùn)動(dòng)的，桌布抽出后，盤(pán)在桌面上做勻減速運(yùn)動(dòng)。以此，我們建立先加速后減速模型。

解略。

（二）斜面模型

例2 相距為20cm的平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置，導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為θ=37°，現(xiàn)在導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為330g的金屬棒ab，它與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦系數(shù)為μ=0.50，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)軌所接電源電動(dòng)勢(shì)為15V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值可按要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，其他部分電阻不計(jì)，取，為保持金屬棒ab處于靜止?fàn)顟B(tài)，求：

（1）ab中通入的最大電流強(qiáng)度為多少？

（2）ab中通入的最小電流強(qiáng)度為多少？

建立模型：這道題目，我們以導(dǎo)體棒ab以及傾斜放置的金屬導(dǎo)軌看做一個(gè)系統(tǒng)，建立斜面模型。

解略。

綜上所述，建立正確合理的物理模型，可以更加透徹的了解和掌握事物的本質(zhì)。在高中物理教學(xué)中適當(dāng)?shù)囊虢＝虒W(xué)，很好的豐富了學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容和方式，補(bǔ)充了學(xué)生在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的不足，為高中物理學(xué)科的教學(xué)提供了改革的新思路，對(duì)高中物理教學(xué)的研究做出了一定的貢獻(xiàn)，有利于完善我國(guó)的高中物理教育，逐步實(shí)現(xiàn)知識(shí)理論和科學(xué)實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，同時(shí)也為其它學(xué)科的教學(xué)模式改革提供了新的方法。