模型構(gòu)建在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用

汪 冰

(安徽省銅陵市第一中學(xué) 244000)

高中物理知識點繁雜，學(xué)習(xí)難度大，對學(xué)生的抽象思維要求比較高.傳統(tǒng)的教學(xué)方法一味地要求學(xué)生記憶概念，掌握定律，而不要求學(xué)生真正去理解知識內(nèi)容，使得學(xué)生缺乏深刻的認知，做不到靈活運用.筆者認為，在高中物理的教學(xué)過程中，教師要運用好模型方法，提高教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力.

一、概念界定

1.物理抽象

在特定的場合以及已知條件下，考慮物理問題時選取最為主要的、最為本質(zhì)的要素，略去次要的、表面的因素，這樣的思維方式就是物理抽象.

2.物理模型

經(jīng)過物理抽象，物理現(xiàn)象已經(jīng)不再是原先的實際現(xiàn)象，但是仍然能反映出其中的基本物理規(guī)律.經(jīng)過這樣的處理方式得出的規(guī)律就是原本物理現(xiàn)象的物理模型.例如，在講授物體的平面運動規(guī)律時，一開始可以忽略物體與平面之間的摩擦，得到物體在光滑平面上的運動規(guī)律，在這之后再考慮存在摩擦阻力情況下的運動規(guī)律，使得研究過程更加順利，易于學(xué)生接受.對于教學(xué)過程來說，合理的抽象處理能簡化研究過程，更直觀地反映出物理規(guī)律.

二、物理模型構(gòu)建方法

1.觀察實驗法

認識自然現(xiàn)象的重要方法就是觀察與實驗，對各種現(xiàn)象進行定性分析與定量分析，明確研究對象，認識變化過程，注意到研究對象與其他物體間的聯(lián)系與區(qū)別，抽象出其中的主體，構(gòu)建出清晰的時空情境，進而建立相應(yīng)的物理模型.

例如，在教授圓周運動時，教師可以讓學(xué)生觀察公路轉(zhuǎn)彎處的鋪設(shè)情況，體會日常交通中勻速圓周運動模型的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生形成明確的認知.在此基礎(chǔ)上可以拓展到火車鐵軌的鋪設(shè)，將火車抽象成質(zhì)點模型，火車的轉(zhuǎn)彎運動是勻速圓周運動，明確運動的本源，即物體的受力情況.在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生的認知能力以及問題解決能力.

2.分析、綜合抽象法

這里所說的分析就是由面及點、從整體到局部的思維方式，在考慮問題時將對象整體分解為各個部分；而綜合與此相反，是一種從局部到整體的思維方式，重點就是把對象個體整合成一個整體.抽象指的是對同類事物本質(zhì)特征進行總結(jié)，其核心就是抓住問題的本質(zhì).在處理物理問題時，教師就要引導(dǎo)學(xué)生進行分析與綜合，由表及里，由易到難，建立相應(yīng)的物理模型.

3.類比聯(lián)想法

類比指的就是物理問題的對象或者其物理過程相似時，假設(shè)其規(guī)律或結(jié)論也存在相似性的一種思維方式.在利用類比法解決問題時，可以利用較熟悉的物理對象或物理過程來代替陌生的對象或過程.

比如，在講授電勢能相關(guān)內(nèi)容時，電場、電勢能概念對于學(xué)生來說比較陌生.在這樣的學(xué)情基礎(chǔ)上，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生進行類比聯(lián)想，將電場看成重力場，將電勢能的變化看成重力勢能的變化.通過這樣的思考方法，使得問題解決的方向更為明確，建立起相應(yīng)的物理模型.

三、模型教學(xué)案例實錄

1.目標分析

“人船模型”在解決動量守恒問題中比較常用，也是一個經(jīng)典的物理模型.具體來說，這個模型就是人與船為一個受力整體，在作用力與反作用力的沖量作用下，系統(tǒng)內(nèi)各物體的動量發(fā)生相應(yīng)的變化.需要注意的是，在水平方向上，因為系統(tǒng)不受其他外力作用，因此總動量保持不變.

與常規(guī)的解題方法相比，利用“人船模型”解決動量守恒問題，只需要考慮相互作用物體在作用前后的動量變化，不需要討論具體的作用環(huán)節(jié)，這是對力學(xué)問題解決手段的一種擴充.

2.情境創(chuàng)設(shè)

假設(shè)有一條質(zhì)量為M、長為L的船，初始狀態(tài)為靜止于水面.若有一個質(zhì)量為m的人，從船頭走向船尾，試求這個過程中人行走的位移以及船發(fā)生的位移.(不考慮水的粘滯阻力)

3.模型構(gòu)建

在人與船組成的系統(tǒng)中，若人從船頭走向船尾，人的腳與船發(fā)生了相互作用，人和船在相互作用下發(fā)生了運動.以人和船為系統(tǒng)，不考慮水的阻力，這個運動過程在水平方向上受到的合外力為0，滿足水平方向上的動量守恒.

4.案例解析

在運動過程中，以水面為參考系，人的速度為v人，船的速度為v船，由上述分析可知，人船系統(tǒng)滿足水平方向上的動量守恒，即Mv船=mv人

可以知道，在人行走的任一時刻，人和船的速度均滿足上述關(guān)系式，那么可以認為人和船的平均速度滿足上述關(guān)系，即

參考文獻：

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