在物理模型教學中培養學生的能力

摘 要：為了解決實際問題，要通過一定的抽象思維，適當地對物理研究對象、條件或物理過程進行理想化分析，形成物理模型才能順利地解決問題。而物理模型的教學就是以物理知識為基礎，以科學方法為中介，以模型為載體培養學生的能力的重要過程。物理模型教學可以培養學生的綜合能力。

關鍵詞：模型；能力；物理信息

一、培養學生理解概念和接受新知識的能力

新課標高中物理必修一在第一節課時學到“質點”的概念，這對學生來說是不易接受和理解的抽象概念，為了突破這一難點，必須通過實例分析引入。例如，研究火車從精河到上海的時候，由于火車的長度與精河到上海的距離相比小得多，這時在研究火車運動的時候，它的大小和形狀可以忽略不計，這樣就可以把火車當作一個“質點”來處理。但在研究火車通過某一大橋時，它的大小和形狀不可以忽略，不能把地球當作一個“質點”來處理。同理，在研究地球的公轉時，地球可看作“質點”；在研究地球的公轉時，地球不可看作“質點”。我們在運動學中建立了“質點”模型后，學生對這一模型有了充分的認識和足夠的理解，知道了建模的條件與要求、理解了它的概念，為以后學習質點的運動、萬有引力定律、物體的平動和轉動，奠定了堅實的基礎。在學習模型概念后，不僅掌握了建模的方法及概念，而且培養了接受新知識的能力，為以后再學習電學中的“點電荷”模型、光學中的“點光源”模型及勻速圓周運動模型等奠定了良好的基礎，使學生學習這些新知識時容易理解和接受。

二、培養學生的探究能力

在實驗中建立物理模型，中間都要經過無數次實驗、分析、論證，可以讓學生充分體驗到物理探索過程中的困難和障礙，有利于培養學生探究問題的能力。例如，研究自由落體運動時，建構物理模型設計實驗如下：（1）等大鐵片和紙片同時、等高、無初速度下落，誰落得快？（2）把紙片揉成紙團再和鐵片一起落下，觀察誰下落快？（3）觀察用抽去空氣的錢羽管內，輕重不同的鐵片、羽毛同時落下。學生總結出影響物理速度快慢的因素不是輕重，而是空氣阻力。

三、培養學生的創新能力

在重力場中豎直面內的圓周運動，求最高點的最小速度，是重力提供向心力。在重力與電場力的復合場中是二者的合力提供向心力。學生能利用“豎直平面圓周運動模型”就是一個創新能力的體現。例如：水平向右的勻強電場中，用長為R的輕質細線在O點懸掛一質量為m的帶電小球，靜止在A處，AO的連線與豎直方向夾角為37°，求小球在B點的最小速度。

靜止時對球受力分析如下圖且F=mgtan37°=mg，

“等效”場力G′==mg

與T反“等效”場加速度g′=g，與重力場相類比可知：小球能在豎直面內完成圓周運動的臨界速度位置在AO連線B處，且最小的VB=.

四、培養思維方法和思維能力

正確的思維方法是提高思維能力的基礎，良好的思維能力是思維方法的保證，只有正確的思維方法，思維能力才談得上提高。中學生一般只注意知識的學習，并不關心自己的思維方法是否正確，更不能自覺地糾正一些不正確的思維方法，這就影響了思維能力的發展。因此，指導學生運用正確的思維方法是培養學生創新能力的首要任務。“物理模型”的建立，也是一種嚴密的、正確的思維方法，其思維過程非常明顯，分析好每一個“物理模型”的建立思維很重要，以“質點”這個物理模型為例，為什么要將物體簡化為質點？在什么時候什么物體可以簡化為質點？質點的概念很簡單，如果只教會學生質點的概念，而沒有使學生明確這種建立物理模型的思維過程以及運用物理模型建立概念的基本方法和思路，質點模型學習將是糊涂的問題，也會影響以后的模型的學習和建立。

五、培養學生正確理解物理規律的能力

物理學中所總結出的規律實質上就是物理模型的變化規律，從研究的主體對象到研究的過程無不體現模型觀點和方法。物理規律的教學過程實質上是幫助學生學習物理模型，運用物理模型。掌握了模型才能深刻理解物理規律，領會物理意義，準確把握物理規律的成立條件和適用范圍。例如，豎直上拋運動是個勻減速運動，它的實質就是個勻變速運動。

六、培養學生解決實際問題的能力

模型的建立有利于學生解決實際問題。每一個具體的物理問題所描述的物理現象或過程都對應著一定的物理模型，要解決問題必須對對象進行抽象簡化和近似處理，以建立起一個合適的物理模型，若模型建立起來了，就等于已經揭開了掩蓋著物理現象和過程本質的面紗，必要時再用等效、類比等方法將問題進行異形處理，復雜問題就容易解決了。比如，平拋運動模型就是一個水平方向的勻速直線運動和豎直方向上的自由落體運動兩個模型。

七、培養學生對物理信息的抽象能力

物理模型的建立，都是對物理研究對象的高度抽象，抓住研究問題的主要方面，忽略影響研究的次要因素。因此，高中物理教師在開展物理模型教學工作時要注意培養學生對于物理信息的抽象能力，讓學生在接觸到物理信息后能夠快速分辨出哪些因素會影響研究目的，而哪些因素是無關緊要的，只要對題目中的所給信息明確，抓住主要、舍棄次要進行建模就能解決問題。

總之，高中物理模型的種類很多，在物理模型教學時，要教會學生深刻理解題意、學會建模，利用物理模型解決實際問題。老師方法指導是學生學好用好物理模型的條件。物理模型教學時應給學生營造一個寬松的充分體現以“學生為主”的課堂環境，利用物理模型培養學生的創造性及諸多良好的物理品質。

編輯 薄躍華