物理模型的作用、分類及應用

王中龍

【關鍵詞】 物理教學；物理模型；作用；分類；應用

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標識碼】 A

【文章編號】 1004—0463（2016）04—0109—01

物理模型是人們為了研究物理問題的時候更加方便和更好理解，從而揭示物理現象的本質，而對所要研究的對象進行一種比較簡化的模擬和描述。高中物理教材中有很多模型，比如電力線模型、理想氣體模型、自由落體模型等等。下面，筆者對物理模型分類的重要性及其實際應用詳細闡述。

一、 物理模型在教學中的作用

1. 有助于聯系實際。高中物理課程的一個目標就是要學生學習物理知識和技能而且要熟練掌握這些技能與知識，并能在實際生活中靈活應用。在高中物理教學中建立物理模型，能夠讓學生切身體會到物理知識在實際生活中的應用，認識到物理知識與社會的聯系，加深學生對物理學科的親切感，激發學生學習物理的興趣。

2. 有助于培養學生科學的物理研究方法。首先，在建立物理模型以及處理物理過程的時候，都要分析物理問題。通過建立物理模型，能夠培養學生解決復雜問題的能力，讓學生分清主次，抓住物理現象的本質，并運用科學的思維方式去解決物理問題，有助于學生掌握科學研究物理的方法。其次，在高中物理教學中建立物理模型，一方面可以培養學生分析和解決問題的能力，另一方面還能幫助學生解決實際生活中遇到的問題，同時有利于培養學生的創造性思維能力。

3. 有助于培養學生的遷移能力。高中物理最常見的模型是過程模型和對象模型，也是高中物理課堂中非常重要的知識。教師在物理教學中只要抓住了重點內容，明確了過程模型和對象模型之間的關系，就找到了知識點之間的紐帶和聯系。如，學生學習了質點模型、力的模型之后，教師引導學生進行總結，學生頭腦中就會形成模型的結構圖，加深對物理知識的理解。學生頭腦中一旦有了知識網絡結構，就很容易遷移所學物理知識，使其成為自己的東西。

二、物理模型分類

1. 對象模型。該模型主要是針對研究對象的特點，放棄非本質的、次要的因素，抓住本質的、主要的因素，然后建立一個能反映研究對象的本質屬性且便于研究的新形象。對象模型在高中物理教材中非常常見，比如理想流體、剛體、單擺、彈簧振子、質點、磁力線、電力線、近軸光線、點光源。對象模型在高中物理教學中有著不可替代的作用。

2. 過程模型。建立過程模型主要是為了研究比較復雜的物理問題，是以物體運動變化的過程為基礎，然后根據研究的需要以及問題的性質，找出物理過程的主要因素，從而建立能夠反映物理現象本質的過程。在高中物理教材中，過程模型也非常常見，如等壓變化、等容變化、彈性碰撞、簡諧振動、自由落體運動。

三、 物理模型在高中物理教學中的應用

1. 動量守恒定律——“人船模型”。 “人船模型”的特點是，在系統的某個方向沒有受到外力或者是不受外力的時候，在這個方向或者是系統動量就會呈現守恒狀態，也稱為動量守恒。相互作用之前處于靜止狀態，當相互作用之后才發生運動。根據“人船模型”，可以總結出動量守恒定律：O=m1v1-m2v2，然后可以得到O=m1-m2，從而得到m1S1-m2S2。在這個公式中，可以發現S1、S2是兩個物體的位移.這個公式說明了，在任何一段時間里面，系統中的兩個物體位移的大小和他們的質量成反比。教師通過實際構建“人船模型”，可以讓學生直觀進行理解，把比較抽象的物理知識變得更加直觀，也便于總結出相關規律，還能在今后遇到相關的物理題型或者是物理現象時，想到該模型，從而根據這個模型的相關知識去進行構思，從而得到正確的答案。

2. “子彈擊打木塊”。該模型由兩個物體構成了一個系統，當該系統受到的外力的合力為零而且系統受到的相互作用力是一對恒力的時候，這種類型的題就可以用“子彈擊打木塊”模型來進行模擬。教師可以在課堂上給學生構建這個“子彈擊打木塊”的模型——把木塊放在光滑的水平面上，一顆子彈從水平方向射進木塊中：

雖然物理現象非常多，但是與這類問題相似的情況都可以用這個模型來進行解答。當教師給學生建立完這個模型之后，引導學生總結出這個模型中涉及到的物理知識——運動學、動力學、能量、動量的規律以及對這個模型的圖象進行描述，讓學生深刻地理解這個模型所體現的知識點。

編輯：謝穎麗