淺談高中物理建模教學

付 佳

(廣東省中山市桂山中學 528400)

物理模型是高中教學內容的重要組成部分，其能夠幫助學生發展他們的邏輯思維.同時，物理模型能夠通過直觀簡單的模型讓物質運動變化的客觀規律變得更加清晰有條理，能夠幫助學生掌握問題的主要因素，理解課本中的基本物理規律.因此，教師可以從模型著手，通過各種物理實驗和模式創新，讓學生在遇到問題時運用建模思維思考問題，培養他們靈活思變的能力，從而有效解決物理難題.

一、物理模型的概念及意義

物理模型主要是通過理想化模型將復雜的物理規律簡單化，其內容包括物理研究對象理想化、物理過程理想化、物理條件理想化.其不僅能夠幫助學生學習科學家追求真理的進取精神和科學態度，還能激發學生對建模的興趣，構建他們的物理建模創新思維.

二、高中物理教學過程中遇到的物理模型

1.過程理想化模型

過程模型主要是針對勻速直線運動、勻速變速運動、和諧運動等物理規律建立的模型，其主要包括拋體運動模型和圓周運動模型.拋體運動模型主要是為了解決平拋、類平拋、豎直上下拋這類問題，其需要運用牛頓運動定律以及運動的分解合成等知識點.例如，在研究帶電粒子運動時，由于粒子所受的重力遠遠小于電場力，所以為了有效解決問題，在解決問題時重力作用可以省去，這樣就能實現過程理想化，提高解題的效率.而圓周運動模型則主要為豎直平面內的圓周運動和天體運動等，其需要運用幾何關系、臨界知識點來解決相關問題.

2.對象理想化模型

對象模型可以分為輕桿、輕繩、輕質彈簧模型、理想變壓器模型以及質點模型.第一類模型主要是進行三者的異同點比較.第二類模型的理想化狀態就是變壓器沒有能量損失.第三類模型則是將研究問題時忽略物體的大小和形狀對物體運動的影響，而且不僅小的物體能夠看成質點，大的物體也能夠被看成質點.例如牛頓就是將開普勒行星運動的太陽系模型和數學方法相結合，將宇宙萬物看成質點，從而探究出萬有引力定律.

3.電磁學中的物理模型

電磁學中的物理模型包括混聯電路模型、復合場模型、電磁感應模型以及變壓器模型.這些模型都是為了解決電壓、電流、電磁感應等類似問題建立的，其能夠有效解決電磁學和力學的綜合性問題.

4.力學中物理模型

力學中的模型有傳送帶模型和斜面模型.學生可以通過這些模型的學習加深對牛頓運動定律、力的平衡以及力的摩擦等內容的理解，解決相關問題.

三、怎樣建立學生的建模思維

建模教學是物理教學中的薄弱環節，隨著新課程標準的提出，教師應當不斷鼓勵學生進行獨立自主的科學探究，鍛煉學生的“建模”能力，從而提高他們獨立思考、解決問題的能力.因此高中物理教師應當從以下幾個方面實施建模教學.

1.利用建立模型將問題化繁為簡，降低學生理解難度

在高中物理教學過程中，教師可以讓學生從題目的條件和涉及的物理規律出發，將需要解決的問題建立成理想化的物理模型.例如在解決與力學運動規律相關的問題時，教師可以讓學生結合生活實際建立抽象的質點模型，這樣問題不僅能夠得到有效解決，將模型、問題與生活實際結合還能幫助學生加深對有關概念和物理規律的記憶，學生的思維也能得到很好地擴散，這有助于培養他們的思維靈活性和分析問題的能力.

2.利用物理模型概括總結類型問題，進行比較學習

在高中物理的學習過程中，學生會遇到很多相類似的問題，有效將這些問題進行比較學習能夠提高學生解題的效率，提高他們舉一反三思考問題的能力.例如，在學習“類平拋運動”時，教師可以讓學生對平拋運動電子的初始狀態和受力特點與帶電粒子垂直進入電場后的情況進行比較分析，讓學生通過他們之間的相同點和不同點掌握此類問題的解決規律.而且理想化模型的建立就是為了抓住問題的本質，進而解決問題.所以教師要教會學生在分析物理問題建模時，抓住問題的主要矛盾，舍去次要矛盾，這樣問題才能得到根本的解決，學生的物理綜合素質才能得到提高.

3.加強物理信息題的訓練，讓學生運用建模思維解決問題

信息題的訓練能夠幫助學生建立建模思維.信息題的解決首先要獲取有效信息，在這個過程中學生要找到主要信息和有用的信息，然后將這些信息與學習的物理規律進行合理結合.接著學生要整理這些信息，將信息中的背景以及生活內容剔除，并將其轉化為物理過程，這也是解決問題的關鍵一步.在整理信息之后，學生就可以對問題進行建模，此時學生要利用已有的信息和物理條件并結合自身學習情況建立符合自己的物理模型，完成后學生就可以列出相關方程解出答案.

總而言之，物理模型的建立不是一個簡單的過程，其包含很多嚴密的思維方法的運用以及與各種物理規律的有效結合.建模能夠幫助學生加深對物理基礎知識以及物理規律的理解和記憶，能夠在一定程度上發展學生的創造性思維，提高學生的解題能力.所以在分析問題時，教師要循序漸進地引導學生進行正確的思考，讓學生根據問題提供的條件建立合理的物理模型，讓學生能夠有效解決復雜的物理問題.

參考文獻：

[1]許海超.提高高中物理教學有效性的研究[J].南北橋，2017(4).

[2]凡純.高中物理教學中學生抽象思維能力培養探略[J].文理導航·教育研究與實踐，2016(4).

[3]袁培耀.用比較法學習和復習“電場”知識[J].數理化學習(高一二版)，2015(10).