淺析物理模型在初中物理中的重要作用

滕衍紅

摘 要：模型可謂是十分常見，為人們的日常生活、學習、工作帶來了很大的便利，物理學科在研究上具有復雜性的特征，初中學生很難從復雜多變的表面現象發現其中蘊含的深刻規律，而使用物理模型可以更好地表達出深奧的物理規律。分析了物理模型在初中物理中的重要作用。

關鍵詞：物理模型；初中物理；重要作用

物理模型對于初中物理來說是重要的表達手段和研究方法，在講授物理規律時，物理模型是必不可少的存在，使用物理模型時，通常會忽略掉次要因素，因此說使用物理模型可以簡化客觀對象，使學生更加清晰地觀看到物理現象，掌握各種客觀的物理規律，進而學會應用這些物理規律。如何在初中物理中使用物理模型，也是本文所要研究的課題。

一、物理模型

（一）何為物理模型

從廣義角度來說，物理學中涉及的各種物理概念都是物理模型，諸如長度、時間以及物質，均可作為物理模型；同時，物理中的所有研究對象，其狀態及狀態的變化過程也是物理模型，例如：水從氣態變成液態再變成固態的過程，這些就是物理模型。從狹義角度來說，反映物理問題的特定現象、理想化實體、理想化狀態、理想化過程、理想化結構等等，同樣是物理模型。

（二）分類

1.物理對象模型

將研究對象所具有的一些次要因素直接進行忽略，隨后所建成的物理模型即物理對象模型。

2.物理條件模型

將研究對象所處條件中的一些次要因素進行忽略，隨后所建成的物理模型即物理條件模型。

3.物理過程模型

將物理活動中的次要因素進行忽略，隨后所建成的物理模型即為物理過程模型。初中物理教材中的“勻速直線運動”便是最典型的物理過程模型。

4.理想化實驗

現實中的物理實驗通常會涉及諸多的因素，有主要因素也有次要因素，基于大量實驗研究結果，結合邏輯推理，將次要因素忽略掉，緊抓主要特征，在理想條件下獲得的物理現象與規律、科學研究方法，此即理想化實驗。在研究物理學規律、學習物理學知識的過程中，理想化實驗是最為廣泛的一種方法。

5.數學模型

數學符號、字母以及數字構成的，可以展現現實對象所具有的數據規律的圖形、公式以及算法即數學模型。

二、物理模型的重要作用

（一）物理對象模型的重要作用

初中物理教材中有許多物理對象模型，諸如：①光線；②分子模型；③薄透鏡；④理想電流表；⑤理想電源；⑥理想電壓表；⑦其他。除此之外，還有許多物理對象模型，此處不做多余贅述。以“理想電流表”或“理想電壓表”為例，電流在電路中并無是全無阻礙的，導電介質本身具有一定的電阻，基于“電流=電壓÷電阻”（I=U/R）的公式，可知電流會在電阻的影響下出現變化，電壓也會隨之發生變化。而所謂的“理想電流表”是假設內阻無限小，在分析電路時可以看作短路，在分析電路時，表上的壓降也可忽略不計；而“理想電壓表”則是內阻無限大，在分析電路時可以看作開路，即在分析電路時，其分流作用可忽略不計。當然，在現實中電壓表中是由微小電流通過的，電流表則是電壓有所降低，只是都非常小，可以忽略不計而已。這類物理對象模型不過是將不重要的次要因素忽略不計。

（二）物理條件模型

初中物理教材中有許多物理條件模型，諸如：①輕質滑輪；②輕質球；③光滑面；④輕繩；⑤絕熱容器；⑥輕質桿；⑦其他。以輕質桿為例，這種物理條件模型通常存在于簡單機械中的杠桿，教師可以將其與“力矩的平衡”結合起來進行教學。其所涉及的公式為：阻力臂×阻力=動力臂×動力，在現實中杠桿所受到的力除了外部物體，還包括杠桿本身的重力，重力在桿的力臂上并不是各處都相同的，初中物理尚無法清晰分析如此復雜的問題，只能利用“輕質桿”這種物理條件模型來解決問題，其忽略了桿自身的重力，只需要設計外部的力，可以直接套用“阻力臂×阻力=動力臂×動力”這一公式。

（三）理想化實驗

初中物理教材中有一個理想化實驗非常著名，即伽利略的斜面實驗。以小球滑動實驗為例，假設相同的小球從相同的高度沿著相同材料的斜面滑動，若是沿著摩擦力不斷減小的水平面進行直線運動，那么其路程將會逐漸增大。據此實驗結果，伽利略的結論是：小球若在不存在摩擦力的水平面上滑動，那么它做出的運動永遠都是勻速直線運動。在這個結論中，“無摩擦的水平面”便是一種理想條件，而小球做出的永久的勻速直線運動便是在這個理想條件下所出現的物理現象。基于這樣的理論和理想化實驗模型，牛頓又建立了“牛頓第一定律”。由此可見，理想化實驗具有非常重要的存在價值。

（四）物理過程模型

前文提及的勻速直線運動等都是物理過程模型，其忽略了物理過程中一個物理量所發生的微小變化，這個物理量被視為是恒定的，這樣可以不必再考慮物理量所發生的復雜變化，只需要分析其恒定過程，對于初中物理的問題分析來說非常適合。

物理模型對于初中物理教學來說非常重要，通過使用各種類型的物理模型可以簡化物理現象中的復雜因素，使學生更加清晰地掌握物理規律，從而獲得更好的學習效果。

參考文獻：

[1]羅先舉.物理模型在物理學及其發展中的重要性[J].中學課程輔導（教學研究），2015（17）.

[2]楊紅強.初中物理模型在教學中的運用[J].教育教學論壇，2011（1）.

編輯 謝尾合