構建模型法在中學物理力學學習中的應用研究

肖景養

【摘 要】 在中學教育體系中高中物理與其他學科相比，其涉及的力學內容和教育的形式都較為復雜與困難，所以高中生在力學知識的學習過程中容易出現各種問題和錯誤。作為高中物理教師，應該將構建模型法應用其中，以此彌補傳統教育的不足和缺陷，促進學生將模型與物理學習實踐相結合，進而更好地掌握現代化的學習方法。對此，本文將針對構建模型法，從物理模型、運動模型等角度出發，制定有效的應用策略。

【關鍵詞】 構建模型法? 中學? 物理? 力學學習? 應用研究

引言：《物理教學大綱》中明確指出：“教師應該通過對概念的形成、規律的找出、模型的建立以及知識的運用等手段，完成最終分析實際問題、形成模型構建能力的教育目標。”由此可見，高中生的模型構建能力是相對重要的，只有高中生掌握質點、等效力等知識，才能分析某個物理問題的本質原理。對此，教師應該在物理力學教育中融入構建模型法，以此激發高中生學習的主動性與積極性。

一、閱讀物理題目，研究物理模型

在高中物理教育工作中，構建模型法的應用形式和內容較為復雜，學生需要在應用之前了解物理題目中的相關要求與條件，并且找尋應用的具體意義，從而分析何為研究對象，并站在研究對象的視角下，對物理模型進行一定的構建。然而，當高中生接觸力學知識時我們不難發現最困惑他們的還是研究對象不清楚的問題。基于此，教師應該引導并帶領學生多多閱讀題目，找出其中可能存在的對象，并根據所求的問題判斷何為真正的研究對象。例如物理受力知識點中，學生可以利用整體法和分離法，在審題的過程中針對可能存在的研究對象進行質點、點電荷的分析，從而為研究對象建立物理模型。

以魯科版高一物理必修第一冊《力的分解》一課為例，在講述“力的正交分解”的相關知識時，教師可以讓高中生聯想自己拉行李箱時的作用力，并將其拉力進行分解，從而幫助學生更加直觀地感受物理題目的研究對象。沿水平與豎直兩個方向建立直角坐標系，將人拉箱子的力F沿x軸和y軸兩個力進行分解并構建物理模型，可以得出Fx=Fcos？茲和Fy=Fsin？茲，其中Fx是水平向前拉箱子產生的力，Fy是豎直向上提箱子產生的力，進而使學生更加深刻地掌握力的相互作用和分解法。

二、結合運動過程，研究運動模型

在物理力學的知識中，研究對象的運動模型，就是探究對象的運動狀態，例如靜止狀態、勻速直線運動或者勻加速直線運動等等，這些都表示對象的“運動”。對此，高中物理教師應該帶領學生根據模型建立的方式快速地確定研究對象的運動狀態，從而找尋其中有關物理環境的知識點和運動規律，進一步明確物理公式的使用。同時，教師需要注意研究對象運動模型的構建是學生學習的關鍵，但是其中涉及的運用要素是相對復雜的，這就要求教師應該引導學生關注對象的運動數形和運動改變方式，從而做好充足的前期研究工作，為模型的構建奠定堅實的基礎和了解不同運動形式的規律和要求提供知識依據。

以魯教版高一物理必修第一冊《科學探究：加速度與力、質量的關系》一課為例，教師可以借助PPT的手段，將多人推車的畫面以圖片或視頻的形式呈現給高中生，并且向他們說明在相同的推理下，汽車獲得的加速度與其質量和所受外力有關。隨后，教師為學生準備木板、薄墊塊、小車、細繩、重物、打點計數器、紙帶、電源、天平、砝碼以及刻度尺等試驗工具，讓高中生進行實驗裝置的設計，隨后，讓他們在小車質量m不變的前提下，增加作用力的方式F，從而建立觀察小車在不同作用力下的運動軌跡與加速度，為每一種作用力與加速度的關系制作運動模型，從而明確加速度與力、質量之間的關系。

三、分析已知條件，研究參數模型

通常情況下，高中物理教師利用受力分析、運動分析等手段對研究對象的參數模型進行適當的估算，從而根據題目中的已知條件，找出其中隱含的數量信息。首先，教師應該引導學生閱讀物理題目，并且根據題目給出的已知條件找尋哪些力學參數是已知的，哪些是未知的，哪些是所求的，哪些又是干擾的信息等等。例如，在一個質點自由落體的物理題目中，學生可以很容易地找到已知量和要求量，但其中還有一個隱含量，那就是重力加速度g，只有當學生分析已知條件找到各種各樣的參數，才能建立一個較為完整的參數模型;其次，教師還應該引導學生站在研究對象的立場上對物理模型和運動模型進行一定的整合，借助這兩個模型可以更加快速地確定參數模型的范圍，這樣可以有效地解決已知條件不足的物理問題。

結束語

總而言之，在教學改革的背景下，我國中學物理教育內容和形式都在發生著變化，模型的融入使得物理知識與實踐工作的聯系更加緊密，也可以吸引學生的注意力，促進他們積極主動地學習力學知識。對此，高中物理教師應該明確構建模型法的重要性，采取相應的措施和手段應用該方法，例如閱讀物理題目，研究對象的物理模型;結合運動過程，研究對象的運動模型等等，以此保障學生具有較強的實踐動手能力，最終促進其全面的發展。

參考文獻

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※本文系三明市基礎教育科學研究2021年度課題《高中物理力學模型構建教學理論與實踐研究》（課題立項批準號：JYKT-21063）研究成果