第一篇：在物理教學(xué)中建構(gòu)物理模型
類別：教學(xué)設(shè)計(jì) 題目：在物理教學(xué)中建構(gòu)物理模型
學(xué)校：溧陽(yáng)市平橋初級(jí)中學(xué) 姓名：譚成峰 電話：*** 在物理教學(xué)中建構(gòu)物理模型
摘要：中學(xué)物理教材中有許多物理知識(shí)比較抽象，學(xué)生往往不易理解和接受，并會(huì)因此而失去學(xué)習(xí)的信心。但如果借助“物理建模思想構(gòu)建”教學(xué)，采用模型構(gòu)建思想的方法，突出物理情景問(wèn)題的主要部分，疏通思路，幫助學(xué)生建立起清晰的物理情景，使物理問(wèn)題簡(jiǎn)單化，這樣不僅起到增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心的作用，同時(shí)還潛意識(shí)地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性的能力，提高教學(xué)質(zhì)量。關(guān)鍵詞：建構(gòu) 物理模型 理想化
根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)要求，中學(xué)物理要體現(xiàn)“從生活走進(jìn)物理，從物理走向生活”的新理念。所以在教學(xué)中能否將實(shí)際問(wèn)題與頭腦中已有物理模型建立聯(lián)系，將實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)換為物理問(wèn)題是關(guān)鍵。物理模型在實(shí)際問(wèn)題與物理問(wèn)題間起到了橋梁的作用，本文將從物理模型的概念、重要作用，以及教學(xué)中如何指導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)物理模型等方面談下自己的看法。
一、認(rèn)識(shí)物理教學(xué)中的物理模型法
物理學(xué)是一門研究物質(zhì)最普遍、最基本的運(yùn)動(dòng)形式的自然科學(xué)。而所有的自然現(xiàn)象都不是孤立的。這種事物之間復(fù)雜的相互聯(lián)系，一方面反映了必然聯(lián)系的規(guī)律性，同時(shí)又存在著許多偶然性，使我們的研究產(chǎn)生了復(fù)雜性。因此，許多比較復(fù)雜的問(wèn)題需要我們引入能夠描述其要點(diǎn)的輔助量或建立理想化模型，幫助研究與解決問(wèn)題，這就是模型法。建構(gòu)理想化模型是物理學(xué)研究中常用的方法。
物理模型是理論知識(shí)的一種初級(jí)形式，就是將我們研究的物理對(duì)象或物理過(guò)程、情境通過(guò)抽象、理想化、簡(jiǎn)化、和類比等方法，進(jìn)行“去次取主”、“化繁為簡(jiǎn)”的處理，把反應(yīng)研究對(duì)象的本質(zhì)特征抽象出來(lái)，構(gòu)成一個(gè)概念或?qū)嵨锏捏w系，就形成物理模型。物理模型既源于實(shí)踐,而又高于實(shí)踐，在我們的生活、生產(chǎn)、科技領(lǐng)域中帶有普遍的共性特征，具有一定的抽象概括性。物理模型的構(gòu)建是一種重要的 科學(xué)思維方法，通過(guò)對(duì)物理現(xiàn)象或過(guò)程，從而尋找出反映物理現(xiàn)象或物理過(guò)程的內(nèi)在本質(zhì)及內(nèi)在規(guī)律達(dá)到認(rèn)識(shí)問(wèn)題的目的。
二、物理模型在初中物理教學(xué)中的作用
在物理學(xué)習(xí)中，有的學(xué)生經(jīng)常拿到物理題目無(wú)從下手，造成這種情況的原因是多方面的，但其中一個(gè)重要原因，就是這部分學(xué)生基礎(chǔ)不牢，沒(méi)有掌握好一些基本的物理模型。物理是一門培養(yǎng)思維的學(xué)科，它特別強(qiáng)調(diào)一個(gè)“悟”字，思考的越多，感悟的越多，屬于自己的東西也就越多。因此，我們?cè)谄綍r(shí)解題中千萬(wàn)不能貪多求快，要能概括出題目所屬的物理模型，這樣做不僅能達(dá)到舉一反三的目的，久而久之，物理建摸的本領(lǐng)也會(huì)得到很大的提升。而一旦具有了自主建模的本領(lǐng)很多看似復(fù)雜的題目就會(huì)迎刃而解。因此，在物理學(xué)習(xí)中建立合理的模型會(huì)給我們的學(xué)習(xí)帶來(lái)事半功倍的效果。
例如：有些物理問(wèn)題、現(xiàn)象或過(guò)程非常抽象，難以理解，運(yùn)用模型思維建立起模型，將使問(wèn)題變得直觀形象。如在研究光現(xiàn)象時(shí)，用光線形象表示光的傳播路徑：即沿光的傳播路線畫一條直線，并在直線上畫上箭頭表示光的傳播方向。而實(shí)際上我們?cè)谟^察太陽(yáng)、電燈??光源所發(fā)出的光時(shí)，是看不見(jiàn)帶箭頭的直線的。引入“光線”這一模型，只是為了研究光現(xiàn)象方便，如果不用光路圖就很難學(xué)習(xí)光現(xiàn)象的知識(shí)。同樣，用力的示意圖表示力的三要素。物體間力的作用是看不見(jiàn)，摸不著的，為了更好地研究物體受力，并發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律，我們用一根帶箭頭的線段來(lái)表示力。研究肉眼觀察不到的原子結(jié)構(gòu)時(shí)，建立原子核式結(jié)構(gòu)模型。在研究磁場(chǎng)時(shí)用磁感線描述磁場(chǎng)等等。這些模型的建立，使很多物理現(xiàn)象變得很直觀，更易于我們接受。
同樣，在物理教學(xué)中，很多問(wèn)題也是很復(fù)雜的，很難研究的。如能將其轉(zhuǎn)化成物理模型將使問(wèn)題變得簡(jiǎn)單化。如：對(duì)物體進(jìn)行受力分析時(shí)，可以不考慮物體的形狀和大小，可以把物體看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，物體受到的力都作用在一點(diǎn)上。同樣，生活中很少有一個(gè)物體真正的做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在我們研究運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的時(shí)候，在某種條件下，我們就可以認(rèn)為物體做的是勻速直線運(yùn)動(dòng)。
三、如何在中學(xué)物理教學(xué)中構(gòu)建及應(yīng)用物理模型 縱觀物理學(xué)發(fā)展史，許多重大的發(fā)現(xiàn)與結(jié)論，都是由于科學(xué)家們經(jīng)過(guò)大膽的猜想構(gòu)思，創(chuàng)建出科學(xué)的理想化的物理模型，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)或?qū)嵺`驗(yàn)證，模型與事實(shí)基礎(chǔ)很好吻合前提下獲得的。如： 伽里略讓小球從彎曲的斜槽上自由下落，當(dāng)斜槽充分光滑時(shí)，小球可沿另端斜槽上升到初始高度，如果另端斜槽末端越接近水平，小球?yàn)檫_(dá)到初始高度,將運(yùn)動(dòng)很遠(yuǎn)。如果末端完全水平，小球?qū)⒁恢边\(yùn)動(dòng)下去，永不停止。正因?yàn)橘だ锫詷?gòu)建了光滑這一理想化的模型，才有慣性定律的重大發(fā)現(xiàn)。
同樣，在我們?nèi)粘５慕虒W(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，有心的同學(xué)熟練掌握了這些物理模型，就可將一些看似復(fù)雜的物理情景化解為簡(jiǎn)單模型的組合，靈活簡(jiǎn)便地解出難題，可謂熟能生巧。而沒(méi)留心的同學(xué)只會(huì)根據(jù)最基本的概念規(guī)律去推證，結(jié)果費(fèi)時(shí)費(fèi)力，即使得出了結(jié)果，心中對(duì)那些物理情景仍不是很清楚，不能留下深刻的印象，更談不上觸類旁通，溫故知新。所以在日常教學(xué)中，要指導(dǎo)學(xué)生會(huì)運(yùn)用物理模型分析和解答實(shí)際的物理問(wèn)題，在解決問(wèn)題中培養(yǎng)與訓(xùn)練學(xué)生的物理模型，其基本步驟為：
（1）通過(guò)審題，攝取題目有效信息.如：物理現(xiàn)象、物理事實(shí)、物理情景、物理狀態(tài)、物理過(guò)程等.（2）在尋找與已有信息（某種知識(shí)、方法、模型）的相似、相近或聯(lián)系，通過(guò)類比聯(lián)想或抽象概括，或邏輯推理等，建立起新的物理模型，將新情景問(wèn)題“難題”轉(zhuǎn)化為常規(guī)命題.（3）選擇相關(guān)的物理規(guī)律求解.我們平常碰到的一些物理習(xí)題，就是依據(jù)一定的物理規(guī)律、物理模型精心構(gòu)思設(shè)計(jì)而成的。只要找到事物間的聯(lián)系，就可迅速找到解決問(wèn)題的途徑。
例題：（2009年荊州市中考試題）電路中有一個(gè)滑動(dòng)變阻器，現(xiàn)測(cè)得其兩端電壓為9V，移動(dòng)滑片后，測(cè)得其兩端電壓變化了6V，如果通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流變化了1.5A，則()A．移動(dòng)滑片前滑動(dòng)變阻器接人電路的阻值是4Ω B．移動(dòng)滑片后滑動(dòng)變阻器接人電路的阻值是4Ω C．移動(dòng)滑片后滑動(dòng)變阻器兩端的電壓一定為3V D．移動(dòng)滑片后滑動(dòng)變阻器兩端的電壓可能為15V 分析：本題沒(méi)有給出電路圖，電路中的元件和連接方式都不清楚，不知從何下手，下面我們就從模型建構(gòu)的角度入手：
建構(gòu)模型的指導(dǎo)思想——為了解釋一些物理現(xiàn)象，我們需要提出種種假說(shuō)或假設(shè)。我們?cè)诮忉尡绢}電壓電流變化時(shí)，不妨也提出一些假設(shè)，通過(guò)分析、推理去判斷假設(shè)是否正確，這也是我們通常所講的假設(shè)法。
本題模型建構(gòu)的詳細(xì)過(guò)程：
1定性。即確定電路各元件及其連接關(guān)系。電路中一般有電源，導(dǎo)線和開關(guān)，由題目知道該電路中還有一個(gè)滑動(dòng)變阻器；移動(dòng)滑片后，測(cè)得滑動(dòng)變阻器兩端電壓發(fā)生變化，說(shuō)明該電路中還有一個(gè)電阻與其串聯(lián)（假設(shè)是并聯(lián)，則滑動(dòng)變阻器兩端電壓將保持不變）。此時(shí)形成電路初步模型如右圖1，這個(gè)電路的原型是用變阻器控制燈泡亮度的電路圖。由此可見(jiàn)，學(xué)生分析解答的過(guò)程，就是識(shí)別和還原，開發(fā)和利用原有物理模型的過(guò)程。在分析物理問(wèn)題時(shí)，需要有根據(jù)的抽象，剔粗取精、去偽存真。
2定量。即運(yùn)用電路公式和規(guī)律確定各物理量的大小。這里有兩種移動(dòng)滑片的情況：
一是向左移動(dòng)滑片，電阻變小，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓將減小6V，為3V。通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流增大了1.5A，所以此時(shí)電流應(yīng)大于1.5A，由歐姆定律，移動(dòng)滑片后滑動(dòng)變阻器接人電路的阻值R應(yīng)小于2Ω。可以假設(shè)R＝1Ω，由歐姆定律求出I＝3A，進(jìn)一步可知移動(dòng)滑片前的電流為1.5A，再結(jié)合串聯(lián)電路中各部分電壓之和等于總電壓，可以得到下列兩個(gè)式子，由上兩式可以求出R0＝4Ω，U（電源）＝15V。移動(dòng)滑片前后滑動(dòng)變阻器兩端電壓、電阻以及通過(guò)的電流大小如圖2所示。
二是向右移動(dòng)滑片，電阻變大，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓將增大6V，為15V。通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流減小了1.5A，所以此前電流應(yīng)大于1.5A，由歐姆定律，移動(dòng)滑片前滑動(dòng)變阻器接人電路的阻值R應(yīng)小于6Ω。可以假設(shè)R＝3Ω，由歐姆定律求出I＝3A，進(jìn)一步可知移動(dòng)滑片后的電流為1.5A，再結(jié)合串聯(lián)電路中各部分電壓之和等于總電壓，可以得到下列兩個(gè)式子，由上兩式可以求出R0＝4Ω，U（電源）＝21V。移動(dòng)滑片前后滑動(dòng)變阻器兩端電壓、電阻以及通過(guò)的電流大小如圖3所示。
由上可知，移動(dòng)滑片前后滑動(dòng)變阻器接人電路的阻值都不是4Ω，故A、B錯(cuò)；移動(dòng)滑片后滑動(dòng)變阻器兩端的電壓可能為15V，也可能為3V，故選D。
總之，由于客觀事物具有多樣性，人們不可能一下把它們認(rèn)識(shí)清楚，而采用理想化的客體，即建立正確的物理模型來(lái)代替實(shí)在的客體，就可以使事物的規(guī)律具有比較簡(jiǎn)單的形式，便于教師引導(dǎo)學(xué)生去認(rèn)識(shí)和掌握它們，使學(xué)生對(duì)物理本質(zhì)的理解更加細(xì)致深入，對(duì)解決物理問(wèn) 題的分析更加清晰明了，所以，物理模型在中學(xué)物理教學(xué)中有其不可替代的作用和重要的價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
1、禹雙青，物理模型方法學(xué)習(xí)策略探討，湖南師范大學(xué)：教育，2005年
2、喬際平等著.《物理學(xué)科教育學(xué)》.北京：首都師范大學(xué)出版社，2000.1
3、呂明德：學(xué)習(xí)建構(gòu)主義理論 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力 中學(xué)物理教學(xué)探討2001/5
4、史獻(xiàn)計(jì)，物理模型建構(gòu)的心理過(guò)程分析，《物理教師》，2005年第4期
第二篇：物理教學(xué)中的模型教具
物理教學(xué)中的模型教具
在日常的物理教學(xué)中會(huì)遇到很多的困惑。無(wú)意間發(fā)現(xiàn)了這篇論文，分享給大家，也許他會(huì)給像我一樣有困惑的朋友們有點(diǎn)啟發(fā)，有點(diǎn)幫助。
模型在我們?nèi)粘Ｉ睢⒐こ碳夹g(shù)和科學(xué)研究中經(jīng)常見(jiàn)到,對(duì)我們的生產(chǎn)生活有很大幫助。物理學(xué)研究具有復(fù)雜性。怎樣發(fā)現(xiàn)復(fù)雜多變的客觀現(xiàn)象背后的基本規(guī)律呢?又如何簡(jiǎn)單的表達(dá)它們呢?人們有幸在漫長(zhǎng)地實(shí)踐活動(dòng)中找到一些有效的方法,其中一個(gè)就是:在具體情況下忽略研究對(duì)象或過(guò)程的次要因素,抓住其本質(zhì)特征,把復(fù)雜的研究對(duì)象或現(xiàn)象簡(jiǎn)化為較為理想化的模型,從而發(fā)現(xiàn)和表達(dá)物理規(guī)律。
既然物理模型是物理學(xué)研究的重要方法和手段,物理教育和教學(xué)中對(duì)物理模型的講述和講授就必不可少。建立物理模型就要忽略次要因素以簡(jiǎn)化客觀對(duì)象,合理簡(jiǎn)化客觀對(duì)象的過(guò)程就是建立物理模型的過(guò)程。根據(jù)簡(jiǎn)化過(guò)程和角度的不同,將物理模型分為以下五類:物理對(duì)象模型、物理?xiàng)l件模型、物理過(guò)程模型、理想化實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型。下面我們逐個(gè)加以說(shuō)明。
(一)物理對(duì)象模型——直接將具體研究對(duì)象的某些次要因素忽略掉而建立的物理模型。這種模型應(yīng)用最為廣泛,在初中物理教材中有許多很好的例子。例如:質(zhì)點(diǎn)、薄透鏡、光線、彈簧振子、理想電流表、理想電壓表、理想電源和分子模型。作為例子,我們?cè)敿?xì)分析質(zhì)點(diǎn)。質(zhì)點(diǎn),就是忽略運(yùn)動(dòng)物體的大小和形狀而把它看成的一個(gè)有質(zhì)量的幾何點(diǎn)。其條件是在所研究的問(wèn)題中,實(shí)際物體的大小和形狀對(duì)本問(wèn)題的研究的影響小到可以忽略。這樣以來(lái),很多類型的運(yùn)動(dòng)的描述就得到化簡(jiǎn)。比如所有做直線運(yùn)動(dòng)的物體都可以看成質(zhì)點(diǎn)。因?yàn)樽髦本€運(yùn)動(dòng)的物體的每一個(gè)部分每時(shí)每刻都做同樣的運(yùn)動(dòng),所以就可以忽略其大小和形狀,而只找這個(gè)物體上的一個(gè)點(diǎn)作為概括,當(dāng)然這個(gè)點(diǎn)的質(zhì)量等于物體本身的質(zhì)量。這樣,直線運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡就是一條直線,很容易想象、理解和刻畫。很多具體例子都可以這么做,例如以最大速度行駛在筆直鐵軌上的火車,沿著航空路線飛行的客機(jī),從比薩斜塔上下落的鐵球,等等。
(二)物理?xiàng)l件模型——忽略研究對(duì)象所處條件的某些次要因素而形成的物理模型。在初中物理中有:光滑面、輕質(zhì)桿、輕質(zhì)滑輪、輕繩、輕質(zhì)球、絕熱容器、勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)等。我們以輕質(zhì)桿為例加以分析。比如簡(jiǎn)單機(jī)械里的杠桿,在初中階段問(wèn)題往往歸結(jié)到力矩的平衡上來(lái)。即:動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。動(dòng)力和阻力都包括桿以外的物體對(duì)杠桿的作用力,還包括桿本身的重力。而桿重力的力臂在桿上的每一點(diǎn)都不同,這樣除了桿的形狀是幾何規(guī)則的少數(shù)例子以外的絕大部分杠桿問(wèn)題在初中階段就沒(méi)法解決。而輕質(zhì)桿的引入正好解決了這一問(wèn)題。輕質(zhì)桿是忽略了自身重力的彈性桿。當(dāng)外界物體對(duì)杠桿的力矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于桿自身重力的力矩或者桿自身重力的力矩相互抵消時(shí),就可以把桿當(dāng)成輕質(zhì)桿,杠桿受到的力矩只有外力矩,這樣所有杠桿平衡問(wèn)題都可以迎刃而解。
(三)物理過(guò)程模型——忽略物理過(guò)程中的某些次要因素建立的物理模型。在初中物理中有:勻速直線運(yùn)動(dòng)、穩(wěn)恒電流等。這些物理模型都是把物理過(guò)程中的某個(gè)物理量的微小變化忽略掉,把這個(gè)物理量看成是恒定的。因?yàn)檫@些量的變化量與物理量本身相比太小了,以至于可以略去不計(jì)。這樣不用考慮過(guò)程中物理量的復(fù)雜變化情況而只考慮恒定過(guò)程,分析問(wèn)題就容易多了。
(四)理想化實(shí)驗(yàn)——在大量實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)邏輯推理,忽略次要因素,抓住主要特征,得到在理想條件下的物理現(xiàn)象和規(guī)律的科學(xué)研究方法就是理想實(shí)驗(yàn)。理想化方法是物理科學(xué)研究和物理學(xué)習(xí)中最基本、應(yīng)用最廣泛的方法。初中物理中就有一個(gè)非常著名的理想化實(shí)驗(yàn):伽利略斜面實(shí)驗(yàn)。伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)有許多,現(xiàn)在舉其中的一個(gè)例子,同樣的小球從同種材料同樣高度的斜面上滑下來(lái),在摩擦力依次減小的水平面上沿直線運(yùn)動(dòng)的路程依次增大。伽利略由此推知:小球在沒(méi)有摩擦的水平面上永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)(在理想條件下的物理現(xiàn)象)。牛頓又在此基礎(chǔ)上建立了牛頓第一定律。無(wú)需多論,也足以見(jiàn)得理想實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)大力量。
(五)數(shù)學(xué)模型——由數(shù)字、字母或其它數(shù)學(xué)符號(hào)組成的、描述現(xiàn)實(shí)對(duì)象數(shù)量規(guī)律的數(shù)學(xué)公式、圖形或算法。初中物理中的數(shù)學(xué)模型主要有磁感線和電場(chǎng)線。磁感線(電場(chǎng)線)是形象的描述磁感應(yīng)強(qiáng)度(電場(chǎng)強(qiáng)度)空間分布的幾何線,是一種數(shù)學(xué)符號(hào)。而磁場(chǎng)和電場(chǎng)本身的性質(zhì)對(duì)這些幾何線做了一些規(guī)定,例如空間各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是唯一的規(guī)定了電場(chǎng)線不相交。這樣就使它們成為形象、簡(jiǎn)練而準(zhǔn)確的描述磁場(chǎng)和電場(chǎng)的數(shù)學(xué)符號(hào)。
物理模型在初中物理教育與教學(xué)中起到舉足輕重的作用,因此,在教學(xué)中我們就要重視對(duì)物理模型概念和具體模型(例如上文分析的模型)的講述,重視對(duì)建立物理模型方法的講授,重視對(duì)學(xué)生建立和應(yīng)用物理模型意識(shí)的增強(qiáng),重視對(duì)學(xué)生建立和應(yīng)用物理模型能力的培養(yǎng),讓學(xué)生體驗(yàn)到成功建立和應(yīng)用物理模型解決實(shí)際問(wèn)題的快樂(lè)。
第三篇：物理模型在中學(xué)物理教學(xué)中的作用
密 級(jí)
公 開
本科生畢業(yè)（學(xué)位）論文
淺談物理模型在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用
張俊(2008061204)
指導(dǎo)教師姓名： 劉曉春 職
稱： 講師
單
位： 物理與電子科學(xué)系 專 業(yè) 名
稱： 物理學(xué) 論文提交日期：
論文答辯日期：
學(xué)位授予單位： 黔南民族師范學(xué)院
答辯委員會(huì)主席: 論 文 評(píng) 閱 人:
****年**月**日
目錄
中文摘要···················································································································1 ABSTRACT···········································································································1 0引言·······································································································································1 1 物理模型的概念、分類和特征······························································1
1.1物理模型的概念·····························································································1
1.2物理模型的分類··························································································2 1.3物理模型的特征·························································································2 2物理模型的作用·······························································································3 3物理模型在中學(xué)物理教學(xué)中的意義····················································4 4結(jié)語(yǔ)·····································································································································4 5參考文獻(xiàn)···············································································································4
淺談物理模型在中學(xué)物理教學(xué)中的作用
張俊
（2008061204）
（黔南民族師范學(xué)院2008級(jí)（2）班 貴州 都勻 558000）
摘要：為了使人們逐漸掌握和理解物理學(xué)的重要和基本規(guī)律，物理學(xué)中用理想化模型代替實(shí)在，復(fù)雜的物理研究對(duì)象。即所謂的理想物理模型。它是物理學(xué)研究方法和邏輯思維的結(jié)晶，是研究物理規(guī)律的重要基石，也是貫穿于整個(gè)中學(xué)階段物理教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分
關(guān)鍵字：物理規(guī)律；理想物理模型；研究對(duì)象；中學(xué)物理教學(xué)
Showing physical model in high school physics teaching in the
role
Zhang jun(Qiannan Normal College for Nationalities level 2008(2)class student id 2008061204)Abstract: in order to make people gradually grasp of physics and understand the important and the basic rule, physics model with idealistic instead of really, complex physical research object.The so-called ideal physical model.It is physics research methods and the logic of crystallization, is the cornerstone of physical laws, and throughout the middle school physics teaching is an important part of content
Key word: physical laws ideal； physical model； research object； middle school physics teaching
0 引言
物理模型是物理規(guī)律和理論賴以建立的基礎(chǔ)，在中學(xué)物理中，學(xué)生所學(xué)習(xí)的每一條物理原理、定理或定律都與一定的物理模型相聯(lián)系。解決每個(gè)物理問(wèn)題的過(guò)程，都選用物理模型。熟練使用模型方法是學(xué)生應(yīng)該具備的基本物理素質(zhì)。在中學(xué)物理教學(xué)中如何引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理模型及其科學(xué)方法的正確有效建立及其思維方法的掌握，直接關(guān)系到中午物理教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)的成敗。中學(xué)生的感性思維要大于理性思維，由于邏輯思維沒(méi)有得到充分發(fā)展，處于對(duì)未知的事物的好奇心，但他們更依賴于視覺(jué)得到的東西，而不是用邏輯思維去分析，對(duì)于那些陌生而深?yuàn)W的知識(shí)和規(guī)律他們心存恐懼[1]，例如物理上的許多未知的物理量、定律和規(guī)律。這時(shí)候就需要用一些常見(jiàn)的或是容易想象的模型替代。即建立物理模型：舍棄次要因素，抓住主要因素，從而突出客觀事物的本質(zhì)特征。感覺(jué)是人腦對(duì)直
接作用于感覺(jué)器官的客觀事物的個(gè)別屬性，人的認(rèn)識(shí)活動(dòng)是從感覺(jué)開始的，通過(guò)感覺(jué)不僅能夠了解客觀事物的各種屬性，而且也能夠知道身體內(nèi)部的狀況和變化，感覺(jué)是意識(shí)和心理活動(dòng)的重要依據(jù)，是意識(shí)對(duì)外部世界的直觀反映，也是人腦于外部世界的直接聯(lián)系，割斷了這種聯(lián)系，大腦就無(wú)法反映客觀存在，意識(shí)也就無(wú)從產(chǎn)生，感覺(jué)是客觀內(nèi)容和主觀形式的統(tǒng)一。[2]這就是物理模型存在的意義 物理模型的概念、分類和特征 1.1物理模型的概念
在物理學(xué)研究中，為了便于研究，人們?cè)谟^察和實(shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)忽略研究對(duì)象和物理過(guò)程中的次要因素而只抓住主要因素，從而掌握研究對(duì)象的基本性質(zhì)和重要物理規(guī)律。在科學(xué)研究中，一種重要的方法就是在研究事物時(shí)經(jīng)常忽略事物的次要因素而抓住事物的主要因素，從而得出事物的結(jié)果，性質(zhì)或規(guī)律。同樣物理學(xué)是一門研究物質(zhì)最普遍，最基本的運(yùn)動(dòng)形式的自然科學(xué)，而所有的自然現(xiàn)象都不是孤立的。這種事物之間復(fù)雜的相互聯(lián)系，一方面反映了事物聯(lián)系的的規(guī)律性，同時(shí)又存在許多偶然性，使我們的研究產(chǎn)生了復(fù)雜性。這種把物理研究對(duì)象形式化，純粹化的方法是一種理想化的方法，理想化的研究對(duì)象就是物理學(xué)中的理想化物理模型。理想化物理模型是學(xué)習(xí)物理知識(shí)的還重要方法和手段，在中學(xué)物理知識(shí)構(gòu)架和學(xué)習(xí)中始終起著非常重要的作用。所謂的物理模型：即建立在分析現(xiàn)象與機(jī)理認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上的模型。1.2物理模型的分類
物理模型分為三類：物質(zhì)模型、狀態(tài)模型、過(guò)程模型。（1）物質(zhì)模型。物質(zhì)可分為實(shí)體物質(zhì)和場(chǎng)物質(zhì)。
實(shí)體物質(zhì)模型有力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)、輕質(zhì)彈簧、彈性小球等；電磁學(xué)中的點(diǎn)電荷、平行板電容器、密繞螺線管等；氣體性質(zhì)中的理想氣體；光學(xué)中的薄透鏡、均勻介質(zhì)等。
場(chǎng)物質(zhì)模型有如勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)等都是空間場(chǎng)物質(zhì)的模型。
（2）狀態(tài)模型。研究流體力學(xué)時(shí)，流體的穩(wěn)恒流動(dòng)（狀態(tài)）；研究理想氣體時(shí)，氣體的平衡態(tài)；研究原子物理時(shí)，原子所處的基態(tài)和激發(fā)態(tài)等都屬于狀態(tài)模型。（3）過(guò)程模型。在研究質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，如勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等；在研究理想氣體狀態(tài)變化時(shí)，如等溫變化、等壓變化、等容變化、絕熱變化等；還有一些物理量的均勻變化的過(guò)程，如某勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小、均勻增加等；非均勻變化的過(guò)程，如汽車突然停止都屬于理想的過(guò)程模型。
模型是對(duì)實(shí)際問(wèn)題的抽象，每一個(gè)模型的建立都有一定的條件和使用范圍學(xué)生在學(xué)習(xí)和應(yīng)用模型解決問(wèn)題時(shí)，要弄清模型的使用條件，要根據(jù)實(shí)際情況加以
運(yùn)用。比如一列火車的運(yùn)行，能否看成質(zhì)點(diǎn)，就要根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的概念和要研究的火車運(yùn)動(dòng)情況而定，在研究火車過(guò)橋所需時(shí)間時(shí)，火車的長(zhǎng)度相對(duì)于橋長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，一般不能忽略，所以不能看成質(zhì)點(diǎn)；在研究火車從北京到上海所需的時(shí)間時(shí)，火車的長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于北京到上海的距離，可忽略不記，因此火車就可以看成為質(zhì)點(diǎn)。1.3物理模型的特征
（1）科學(xué)性。模型方法是一種抓主要矛盾的方法。抓做影響問(wèn)題的主要因素，突出研究對(duì)象本質(zhì)特性，忽略次要特性，是一種合理的近似，所以，具有科學(xué)性；以理想氣體分子微光模型為例，理想氣體即分子本身的線度與氣體分子間的平均距離相比可以忽略不計(jì)：除碰撞的瞬間外，分子之間以及分子與容器器壁之間都無(wú)相互作用。
（2）抽象性。抽象是建立物理模型的基本思維方法。許多物理模型特別是理想物理模型都是抽象的產(chǎn)物，理想模型是科學(xué)抽象與概括的結(jié)果，在物理學(xué)中到處可見(jiàn)，如質(zhì)點(diǎn)、理想氣體、點(diǎn)電荷，線電流等。例如：質(zhì)點(diǎn)模型是用一個(gè)沒(méi)有大小，形狀，只有質(zhì)量的幾何點(diǎn)來(lái)代替實(shí)物。
（3）假定性。由于物理事物的復(fù)雜性，某些物理事物的本質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)、規(guī)律等比較隱蔽，在搞不清楚時(shí)候，人們?cè)谘芯坑^察時(shí)會(huì)先提出假說(shuō)，建立物理模型。例如哥白尼關(guān)于天體運(yùn)行的太陽(yáng)系模型、盧瑟福關(guān)于原子的核式結(jié)構(gòu)模型、關(guān)于原子核的殼層模型等。當(dāng)然，物理假說(shuō)的正確性要用物理實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)，并不斷完善和修正。
（4）形象性。建立物理模型的過(guò)程既利用了抽象思維的方法，也利用了形象類比等形象思維的方法，是抽象思維和形象思維共同作用的過(guò)程，因而也具有形象性。物理學(xué)家鄧錫銘1987年提出的以光流體模型處理光束傳輸問(wèn)題的方法，就借助了物理直覺(jué)形象，他把光想象為一種流體，由于光流體模型的建立，使得光束傳輸?shù)膸缀喂鈱W(xué)特性和波動(dòng)光學(xué)特性結(jié)合了起來(lái)，既直觀，有形象，而且因具有嚴(yán)密的物理學(xué)理論基礎(chǔ)而不失其周密性和細(xì)致化。
（5）局限性。物理模型是在一定條件下正確反映了研究對(duì)象的本質(zhì)特性，因此一切物理模型都具有一定的適用范圍和限制，不能過(guò)分夸大。不然會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。例如：用氣體的彈性剛體模型解釋粘滯系數(shù)與溫度的關(guān)系時(shí)與實(shí)際產(chǎn)生偏差等。2物理模型的作用
中學(xué)物理模型教學(xué)包括物理概念、規(guī)律和習(xí)題解析等方面的應(yīng)用。我們通過(guò)對(duì)物理模型的教學(xué)時(shí)學(xué)生能夠：建立模型、概括總結(jié)、觸類旁通；利用等效法化簡(jiǎn)為繁；從個(gè)別到一般的認(rèn)識(shí)方法。物理模型的作用主要有以下三個(gè)方面：（1）使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化。等效的問(wèn)題在不少的物理過(guò)程或現(xiàn)象中也是存在的，如做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能方面是等效的。如果我們?cè)趹?yīng)用物理模型時(shí)采用等效法去建立物理模型，將會(huì)使問(wèn)題大大的簡(jiǎn)化[3]。物理學(xué)研究對(duì)象是十分復(fù)
雜的客觀世界，其起作用的因素很多，需要把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，便于人們理解和掌握，而模型方法恰好體現(xiàn)：抓主要矛盾，突出問(wèn)題的本質(zhì)，可以使研究工作大為簡(jiǎn)化。例如，在研究物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)際上的運(yùn)動(dòng)往往非常復(fù)雜，不可能有單純的直線運(yùn)動(dòng)，勻速運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)。為了使研究變?yōu)榭赡芎秃?jiǎn)化，我們先忽略某些次要因素，把問(wèn)題理想化的方法，如引入勻速直線運(yùn)動(dòng)，勻變速直線運(yùn)動(dòng)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)和簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等理想化的運(yùn)動(dòng)，以便于學(xué)生更好的理解，由淺入深逐步掌握物理知識(shí)。這就是先建立理想化的物理模型，然后在一定條件下，用于處理某些實(shí)際問(wèn)題。最后達(dá)到教學(xué)目的。
（2）逐步逼近實(shí)際。應(yīng)用模型方法研究物理問(wèn)題，能使問(wèn)題的本質(zhì)突出，關(guān)系明朗，有利于問(wèn)題的解決。但我們也要看到次要因素雖然對(duì)研究對(duì)象影響不大，但是還是有影響，所以忽略次要因素得到的結(jié)論必然是近似的，與實(shí)際有一定差距。弄清楚主要因素后，在考慮次要因素，這樣做一級(jí)近似就逐漸逼近實(shí)際。而建立物理模型為研究實(shí)際事物（原型）提供一個(gè)比較的標(biāo)準(zhǔn)，從而開辟了研究實(shí)際事物的特征和變化規(guī)律的途徑。例如我們?cè)谘芯繖C(jī)械能守恒時(shí)，我們經(jīng)常會(huì)用到“光滑”這個(gè)字眼，其實(shí)在現(xiàn)實(shí)中光滑是不存在的，但是我們可以通過(guò)這種假設(shè)的理想狀態(tài)來(lái)研究整個(gè)過(guò)程，這樣得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)再與理論想比較。最后再推廣到實(shí)際中，這樣就可以更好的理解誤差的來(lái)源，也方便學(xué)生理解機(jī)械能守恒的由來(lái)，可以加強(qiáng)記憶。
（3）做出科學(xué)預(yù)言。作為對(duì)物理事物簡(jiǎn)化描述的物理模型，不僅能夠解釋物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)定律，而且常能做出科學(xué)預(yù)言。例如在熱機(jī)效率的研究中，人們實(shí)際熱機(jī)的效率總是小于可逆卡諾熱機(jī)的效率，這就啟發(fā)人們?cè)谠O(shè)計(jì)熱機(jī)時(shí)，盡可能接近于卡諾熱機(jī)，以提高熱機(jī)效率。在固體理論的研究中，常常以沒(méi)有“缺陷”的理想晶體作為研究對(duì)象。當(dāng)時(shí)從應(yīng)用量子力學(xué)對(duì)理論晶體進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果。發(fā)現(xiàn)理想晶體的強(qiáng)度竟然比普通金屬材料大一千倍，物理學(xué)家認(rèn)為，理想晶體的強(qiáng)度竟然比實(shí)際晶體大一千倍，那么常見(jiàn)的金屬材料強(qiáng)度之所以減弱，就是由于有許多“缺陷”，加入能減少材料中的這些缺陷，那就能提高金屬材料的強(qiáng)度，從而大大減少金屬，實(shí)踐證明，物理學(xué)家的預(yù)言是正確的。
在中學(xué)物理教學(xué)中，物理模型可以培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)思維方法，中學(xué)物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生正確的思維方法是提高物理思維能力的基礎(chǔ)，初學(xué)物理的學(xué)生往往只注意知識(shí)的學(xué)習(xí)，并不關(guān)心思維方法是否正確，而在整個(gè)中學(xué)的物理學(xué)習(xí)中，不同階段的物理學(xué)習(xí)思維方法有不同的要求和特點(diǎn)，對(duì)此特點(diǎn)和規(guī)律的掌握直接影響學(xué)習(xí)物理思維的發(fā)展和學(xué)習(xí)效果，因此引導(dǎo)學(xué)生建立和運(yùn)用正確的思維方法至關(guān)重要，在物理教學(xué)過(guò)程中物理模型的建立和分析過(guò)程就是科學(xué)的思維方法培養(yǎng)和建立過(guò)程，由此能使學(xué)生運(yùn)用物理思維方式正確透徹理解物理概念，物理規(guī)律和掌握、理解物理運(yùn)動(dòng)的過(guò)程[4]。
同樣，物理模型還可以便于學(xué)生理解物理學(xué)中的難點(diǎn)，中學(xué)物理教材中有很多物理知識(shí)比較抽象難懂，學(xué)生不容易理解和掌握，我來(lái)模型就是科學(xué)抽象方法的一種形式，它是以客觀實(shí)在為原型經(jīng)過(guò)科學(xué)抽象的產(chǎn)物，是客體主要特性的反映，通過(guò)物理模型的教學(xué)，突出問(wèn)題的主要因素，忽略次要因素，幫助學(xué)生建立清晰起的物理研究對(duì)象，達(dá)到疏通思維道理，使物理問(wèn)題化繁為簡(jiǎn)，化難為易，起到降低教學(xué)難度的作用，易于學(xué)生理解和掌握物理研究對(duì)象的本質(zhì)特性及其規(guī)律，如質(zhì)點(diǎn)、理想氣體、點(diǎn)電荷，點(diǎn)電源等等。學(xué)生在理解這些概念時(shí)，很難把握其實(shí)質(zhì)，而建立概念模型是一種有效的思維方式。3物理模型在中學(xué)物理教學(xué)中的意義
教師在教學(xué)中必須認(rèn)識(shí)研究教材、吃透教材，將各章節(jié)知識(shí)系統(tǒng)化 [5] 在此基礎(chǔ)上形成物理模型。在以物理模型作為教學(xué)的切入點(diǎn)。二學(xué)生通過(guò)物理模型的應(yīng)用可以使抽象、復(fù)雜的物理問(wèn)題形象化、具體化。便于物理知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際，便于學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)。同時(shí)物理模型的建立過(guò)程對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)和處理問(wèn)題有著重要指導(dǎo)和現(xiàn)實(shí)意義
由于客觀事物具有質(zhì)的多樣性，它們的物理性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律往往是很復(fù)雜的，不可能一下子把它們的規(guī)律全面認(rèn)識(shí)和掌握清楚，因而在中學(xué)物理教學(xué)中長(zhǎng)采用物理模型來(lái)代替實(shí)在的客觀物體，可以使物體的性質(zhì)和規(guī)律具有比較簡(jiǎn)單簡(jiǎn)明的形式，從而便于學(xué)生認(rèn)識(shí)和掌握它們的概念、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其本質(zhì)特征。建立物理模型也是一種科學(xué)的研究方法和思維方式，它的運(yùn)用有助于學(xué)生思維品質(zhì)的提高。建立和正確使用物理模型可以提高學(xué)生理解和接受新知識(shí)的能力，同時(shí)也有助于學(xué)生掌握物理學(xué)的研究方法，可使學(xué)生對(duì)物理本質(zhì)的理解更加細(xì)致深入，對(duì)物理問(wèn)題的分析更加清晰明了，所以，物理模型在物理教學(xué)中有著重要的物理思維方法、物理研究方法等方面的價(jià)值意義。4結(jié)語(yǔ)
物理模型在物理學(xué)研究和教學(xué)中有著非常重要的作用，它是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的基石。同時(shí)，物理模型也貫穿于整個(gè)中學(xué)物理教材的個(gè)部分的內(nèi)容中，學(xué)生對(duì)于一些重要物理知識(shí)、規(guī)律的掌握、理解及其思維能力的培養(yǎng)都建立在對(duì)物理模型的掌握和理解之上，所以，中學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中的各個(gè)階段都要特別注意對(duì)學(xué)生物理模型的建立、理解、掌握的基本思路、基本方法的培養(yǎng)和訓(xùn)練。只有讓學(xué)生在潛移默化之中培養(yǎng)了這種思維才能讓他們的物理素質(zhì)能夠得到最大的發(fā)展，這也正符合我們素質(zhì)教育的要求。
總之，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用好物理模型，能將難點(diǎn)知識(shí)簡(jiǎn)化，便于學(xué)生接受，同時(shí)能啟發(fā)學(xué)生思維，提高學(xué)生的理解能力，是我們?cè)谶M(jìn)行素質(zhì)教育的重要一環(huán)。但是在應(yīng)用物理模型應(yīng)該注意[6]:(1)模型是在一定條件下適用的，現(xiàn)實(shí)世界中，有很多事物與這種“理想模型”十分接近，在一定場(chǎng)合，一定條件下，作為
一種近似，可以把實(shí)際事物當(dāng)做“理想模型”來(lái)處理。但是也要具體情況具體分析。例如在研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，由于地球與太陽(yáng)的平均距離相對(duì)于地球自身大得多，即地球的形狀、大小對(duì)研究過(guò)程可以忽略不計(jì)，這樣可以把地球當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)來(lái)處理。但是在研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)，地球各點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不同，地球的形狀、大小不能忽略，此時(shí)就不能把地球當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)來(lái)處理。（2）物理模型是不斷完善發(fā)展的。隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，人類對(duì)事物本質(zhì)的認(rèn)識(shí)也是不斷深入和提高的，物理模型也相應(yīng)的由初級(jí)向高級(jí)發(fā)展并不斷完善。例如原子模型的痛楚就是不斷完善的過(guò)程。
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第四篇：建構(gòu)主義理論在物理教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
建構(gòu)主義理論在物理教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
建構(gòu)主義理論是當(dāng)今國(guó)際教育界影響較大并正在逐步深入發(fā)展的一種新的教育理論，它對(duì)我們深入教育改革，進(jìn)行學(xué)科教育研究和開展物理教學(xué)設(shè)計(jì)等都有重要的借鑒和啟示作用。這里，筆者將結(jié)合物理教學(xué)設(shè)計(jì)，和大家共同探討學(xué)習(xí)。
一、建構(gòu)主義教育理論和它的教學(xué)觀
關(guān)于“建構(gòu)”，從熟悉論的角度來(lái)看，就是指“把已經(jīng)存在的凌亂的、無(wú)序的東西，有規(guī)律的組建起來(lái)”。建構(gòu)主義理論的核心觀點(diǎn)是：“人對(duì)知識(shí)的獲取不是被動(dòng)的接受，而是由認(rèn)知主體主動(dòng)建構(gòu)的”。
建構(gòu)主義的教學(xué)觀與傳統(tǒng)的教學(xué)觀的區(qū)別，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 學(xué)生如何獲得知識(shí)，要明確這一點(diǎn)，首先需要了解建構(gòu)主義是如何看待知識(shí)的。建構(gòu)主義認(rèn)為，知識(shí)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界可能正確的解釋和假設(shè)，而不是絕對(duì)正確的反映，不論是課本還是教師都不能以“權(quán)威”的身份，強(qiáng)迫學(xué)生接受這些知識(shí)。因此，相對(duì)于“知識(shí)是被動(dòng)接受的”、是“作為權(quán)威的教師灌輸給學(xué)生的”等傳統(tǒng)教學(xué)的觀念，建構(gòu)主義認(rèn)為：“知識(shí)是認(rèn)知主體——學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)的”，即“學(xué)習(xí)不再簡(jiǎn)單地是信息由外而內(nèi)的輸入，而是通過(guò)信息與學(xué)習(xí)者原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的雙向的交互作用實(shí)現(xiàn)的”。因而，從建構(gòu)主義的教學(xué)觀來(lái)看，教師預(yù)備傳遞多少信息量給學(xué)生并不是最重要的，不是教師輸出的信息量越多，學(xué)生吸收的也就越多。建構(gòu)主義教學(xué)的目標(biāo)是學(xué)生自身知識(shí)的建構(gòu)，強(qiáng)調(diào)的是教師如何通過(guò)啟發(fā)、誘導(dǎo)等多
種方式協(xié)助學(xué)生積極主動(dòng)完成上述知識(shí)的建構(gòu)。因此，對(duì)于學(xué)生是如何獲取知識(shí)的，建構(gòu)主義理論與傳統(tǒng)教學(xué)思想給出了兩種不同的策略及思路。
在教學(xué)的中心這一問(wèn)題上，建構(gòu)主義教育理論也有所突破，相對(duì)于“教師是教學(xué)的中心”的傳統(tǒng)教學(xué)觀，建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為中心”，學(xué)生是學(xué)習(xí)過(guò)程的主人。建構(gòu)主義認(rèn)為，教學(xué)的設(shè)計(jì)，包括教學(xué)方法的選定、教學(xué)過(guò)程的安排、教學(xué)媒體的選擇與使用等都要從學(xué)生的角度出發(fā)，必須以學(xué)生的感受和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以學(xué)生的思考和理解為前提來(lái)加以實(shí)施，以達(dá)到學(xué)生知識(shí)建構(gòu)的目的。相比而言，在傳統(tǒng)的教學(xué)觀中，學(xué)生退居其次，教師及教材處于教學(xué)的中心位置上，這里需要注重的是，在建構(gòu)主義教學(xué)觀中，教師的作用并不是可有可無(wú)的。相反，在啟發(fā)、誘導(dǎo)、促進(jìn)、監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)等方面，建構(gòu)主義則對(duì)教師提出了更高的要求，使教師的主導(dǎo)作用進(jìn)一步明確，教師的任務(wù)更為艱巨。不難看出，建構(gòu)主義的這一觀點(diǎn)與當(dāng)前我國(guó)推進(jìn)素質(zhì)教育中提出的“學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，教師是學(xué)習(xí)的組織者和引導(dǎo)者”的觀點(diǎn)是不謀而合的。
在學(xué)習(xí)的具體過(guò)程中，建構(gòu)主義理論認(rèn)為知識(shí)的建構(gòu)受到時(shí)空和環(huán)境的影響，不同的時(shí)空和環(huán)境下學(xué)生所建構(gòu)的知識(shí)是不同的。因此，建構(gòu)主義反對(duì)傳統(tǒng)將知識(shí)簡(jiǎn)單化和教條、僵化的做法，反對(duì)要求學(xué)生死記一些條文和規(guī)則，強(qiáng)調(diào)通過(guò)習(xí)慣于情景化和具體化，使學(xué)生理解和知識(shí)。結(jié)合當(dāng)前我國(guó)考試改革的綜合化、情景化以及聯(lián)系生產(chǎn)、生活、社會(huì)實(shí)際等趨勢(shì)可以看出，知識(shí)的情景化和具體化恰也是二者的契合點(diǎn)。
二、建構(gòu)主義教育理論引入物理教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)施策略
用建構(gòu)主義教育理論指導(dǎo)物理教學(xué)設(shè)計(jì)，教師首先要樹立建構(gòu)主義的教學(xué)觀，并在具體的物理教學(xué)過(guò)程中通過(guò)教師作用的充分發(fā)揮，引導(dǎo)、幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)，將這種教學(xué)觀落到實(shí)處。具體說(shuō)來(lái)，將建構(gòu)主義理論引入物理教學(xué)設(shè)計(jì)要注重把握好以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：
1、設(shè)置認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)認(rèn)知模式
根據(jù)建構(gòu)主義理論，學(xué)生的學(xué)習(xí)是在原有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)他們不斷地與新信息進(jìn)行交流和思維“撞擊”，在彼此的相互作用中，逐漸生長(zhǎng)出新知識(shí)，即在學(xué)生的頭腦中建構(gòu)出新的認(rèn)知模式。在這一過(guò)程中，學(xué)生原有經(jīng)驗(yàn)的激發(fā)以及與新知識(shí)的交互作用是建構(gòu)認(rèn)知模式的關(guān)鍵。因此，教師首先要對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)盡可能多地了解，對(duì)他們的感受多多加以體會(huì)，有針對(duì)性地激發(fā)出教學(xué)必需的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)與感受來(lái)，這是用建構(gòu)主義的教學(xué)觀搞好物理教學(xué)設(shè)計(jì)的、基點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，教師要在教學(xué)設(shè)計(jì)中進(jìn)而明確應(yīng)如何重組學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，以有利于學(xué)生對(duì)新知識(shí)的建構(gòu)。
設(shè)置認(rèn)知沖突，讓學(xué)生在前后矛盾及知與不知的強(qiáng)烈沖突中由“無(wú)疑”而“生疑”，由“有疑”而“釋疑”是建構(gòu)知識(shí)的“順應(yīng)”過(guò)程，是學(xué)生進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)的重要方式，因而也是實(shí)施物理教學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。在物理教學(xué)過(guò)程中，教師要對(duì)此精心預(yù)備，巧妙設(shè)計(jì)，以求達(dá)到最好的教學(xué)效果。例如，在“大氣壓強(qiáng)”一課中，教師可這樣進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)：首先讓學(xué)生去拉動(dòng)抽成真空的馬德堡半球。當(dāng)幾個(gè)學(xué)生用了很大的勁兒也不能將球拉開時(shí)，新的情景與舊的經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生了矛盾，學(xué)生迷惑了，認(rèn)知沖突產(chǎn)生了。此
時(shí)，教師可一步步引導(dǎo)學(xué)生探索產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。在這種處于真實(shí)物理情境的思考與討論過(guò)程中，學(xué)生便會(huì)在教師的點(diǎn)撥、誘導(dǎo)下逐步進(jìn)行大氣壓強(qiáng)的存在及其產(chǎn)生原因的知識(shí)建構(gòu)。
2、進(jìn)行優(yōu)化整理，幫助學(xué)生完善認(rèn)知模式
通過(guò)建構(gòu)，學(xué)生形成了新的認(rèn)知模式。但一次建構(gòu)的認(rèn)知模式以及學(xué)生原有的一些認(rèn)知模式往往是粗糙的、膚淺的或者是片面的，需要進(jìn)一步加以加工和不斷完善。對(duì)認(rèn)知模式進(jìn)行優(yōu)化整理，就是要求教師在物理教學(xué)過(guò)程中明確：怎樣理順知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)，使知識(shí)之間的聯(lián)系更為緊密；怎樣設(shè)置引人入勝的教學(xué)情境，使抽象的模式具體化、形象化、情景化；怎樣促進(jìn)學(xué)生的交流與溝通，使學(xué)生在不同思維的評(píng)判和反思中，看到一個(gè)問(wèn)題的多個(gè)層面和不同角度，從而使其對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用更為深刻和全面，最終達(dá)到使學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)更為豐富和鞏固的目的。從認(rèn)知結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看，這是建構(gòu)知識(shí)的“同化”過(guò)程，是學(xué)生進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)的又一重要方式，也是物理教學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。在知識(shí)的建構(gòu)中，“同化”與“順應(yīng)”是相輔相成的。物理教學(xué)中，在精心設(shè)計(jì)學(xué)生認(rèn)知“順應(yīng)”過(guò)程的同時(shí)，巧妙地安排學(xué)生進(jìn)行認(rèn)知的“同化”過(guò)程，往往會(huì)收到環(huán)環(huán)相扣、事半功倍的教學(xué)效果。例如，在“大氣壓強(qiáng)”的教學(xué)中，給學(xué)生建構(gòu)了大氣壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)原理又是什么呢？通過(guò)逐步深入地對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行誘導(dǎo)思維，那么學(xué)生關(guān)于大氣壓強(qiáng)存在的認(rèn)知模式就會(huì)趨于完善和鞏固了。
3、啟發(fā)思維、引導(dǎo)探究，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人
要實(shí)現(xiàn)學(xué)生認(rèn)知中的“順應(yīng)”與“同化”過(guò)程，使其真正成為學(xué)習(xí)的主人和知識(shí)建構(gòu)的主體，教師的啟發(fā)與引導(dǎo)很重要。因此，在物理教學(xué)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，教師要切實(shí)以學(xué)生的知識(shí)建構(gòu)為著眼點(diǎn)，積極進(jìn)行一系列的啟發(fā)思維和引導(dǎo)探究活動(dòng)。在學(xué)生剛接觸新問(wèn)題、新知識(shí)時(shí)，由于自身經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)的限制，必然會(huì)碰到一些困難。在教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師要明確：什么時(shí)候，學(xué)生會(huì)不得其要領(lǐng)，應(yīng)怎樣通過(guò)啟發(fā)、誘導(dǎo)的方式，一步步引導(dǎo)學(xué)生自己解決問(wèn)題；什么時(shí)候，學(xué)生能比較順利地解決問(wèn)題、建構(gòu)知識(shí)，應(yīng)怎樣放手讓他們自己去探究、研究；什么時(shí)候，學(xué)生的思維會(huì)走向死胡同，應(yīng)如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)并給予指引；什么時(shí)候，學(xué)生之間會(huì)存在不同的觀點(diǎn)與見(jiàn)解，如何高屋建瓴地進(jìn)行歸納和概括等。在建構(gòu)主義教學(xué)中，交流與討論是教師實(shí)現(xiàn)這種啟發(fā)與引導(dǎo)作用的一種重要方式。教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師既要對(duì)師生討論、小組討論、學(xué)生自由發(fā)言等交流、討論的形式了然于胸，又要對(duì)于如何借助這些教學(xué)方法、手段實(shí)現(xiàn)教師的啟發(fā)、引導(dǎo)作用設(shè)計(jì)得當(dāng)。更重要的是，教師要充分樹立平等、合作與溝通的意識(shí)，既要尊重、理解學(xué)生，同時(shí)也要引導(dǎo)學(xué)生間的相互理解與尊重。只有師生之間、生生之間真正做到了平等合作的交流與溝通，學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主人以及建構(gòu)知識(shí)的主體的地位才能真正落實(shí)。例如，進(jìn)行“大氣壓強(qiáng)”的教學(xué)設(shè)計(jì)中，在做完托里拆利實(shí)驗(yàn)后，可安排學(xué)生進(jìn)行討論：是什么東西支持著玻璃管內(nèi)的水銀柱不掉下來(lái)？在學(xué)生的眾說(shuō)紛紜中，可因勢(shì)利導(dǎo)地液體壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)聯(lián)系起來(lái)。當(dāng)學(xué)生沿著這個(gè)思路進(jìn)行探索研究時(shí)，教師就要放手讓學(xué)生自己找出兩者間的關(guān)系，并及時(shí)總結(jié)概括，以利于學(xué)生更好地進(jìn)行深入一步的知識(shí)建構(gòu)。
總之，建構(gòu)主義在物理教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)用中尚有更廣闊的領(lǐng)域等著我們?nèi)ラ_拓，去研究，以促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)，提高學(xué)生素質(zhì)。
第五篇：高中物理教學(xué)論文 物理教學(xué)中應(yīng)重視物理模型建構(gòu)能力培養(yǎng)
物理教學(xué)中應(yīng)重視物理模型建構(gòu)能力培養(yǎng)
內(nèi)容提要：近幾年物理高考題中，部分考試題型的物理情景設(shè)計(jì)是中學(xué)物理教學(xué)中常見(jiàn)模型，但更多的考試題型是創(chuàng)設(shè)了新的物理情景。這些新情景題型源于生產(chǎn)生活實(shí)際素材，源于實(shí)驗(yàn)所取得數(shù)據(jù)。學(xué)生遇到這類題型，往往不知道如何著手，不懂得從什么方向思考問(wèn)題，不知道如何運(yùn)用物理概念和規(guī)律。究其原因是學(xué)生缺乏把物理問(wèn)題轉(zhuǎn)化為物理模型建構(gòu)的能力。本文針對(duì)這個(gè)問(wèn)題闡述了物理模型建構(gòu)的意義，學(xué)習(xí)物理模型時(shí)歸納成基本物理模型方陣以及物理模型建構(gòu)與應(yīng)用，具有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際意義。關(guān)鍵詞：物理模型 基本物理模型 物理模型建構(gòu)、物理模型應(yīng)用
一、物理模型建構(gòu)的意義
物理學(xué)研究的對(duì)象遍及整個(gè)物質(zhì)世界，大至天體，小至基本粒子，無(wú)奇不有，無(wú)處不在。面對(duì)物質(zhì)紛繁復(fù)雜、形形色色的運(yùn)動(dòng)，如果不采取突出主要矛盾，忽略次要矛盾的辯證方法，人們很難擺脫浩如煙海、紛亂繁雜的物理現(xiàn)象的糾纏，理不清道不明物理概念和物理規(guī)律，物理理論的大廈將無(wú)法建成。物理學(xué)大廈是建立在無(wú)數(shù)物理模型建構(gòu)的基礎(chǔ)上，經(jīng)無(wú)數(shù)科學(xué)家不懈努力建立起來(lái)的。中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的過(guò)程就是在各自的心中利用物理模型重建物理大廈的過(guò)程。
學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中更重要的是掌握物理學(xué)研究的方法，而物理學(xué)的研究方法之一就是把物體、物體的運(yùn)動(dòng)理想化、抽象化，建立起相應(yīng)的物理模型。如：忽略物體的具體形狀、大小，把物體看作具有質(zhì)量的幾何點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)和物體在自由下落時(shí)忽略空氣等阻力，認(rèn)為物體只受重力的自由落體運(yùn)動(dòng)。
學(xué)生在分析和解答物理過(guò)程中，就是識(shí)別和還原，開發(fā)和利用物理模型的過(guò)程。在研究和解決物理問(wèn)題時(shí)，不懂得通過(guò)科學(xué)的抽象，剔粗取精、去偽存真，就不能建立正確的物理模型；不清楚物理模型的相對(duì)性和適應(yīng)條件，不會(huì)識(shí)別形異而質(zhì)同或形同而質(zhì)異的問(wèn)題，就不能識(shí)別和還原物理模型；在解決復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，不會(huì)將復(fù)雜的問(wèn)題等效若干簡(jiǎn)單問(wèn)題，就不能開發(fā)和利用物理模型。如果不會(huì)識(shí)別和還原、開發(fā)和利用物理模型，在遇到新情景的問(wèn)題時(shí)將寸步難行。
把物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，就是理論和實(shí)際相結(jié)合，在頭腦中進(jìn)行物理模型建構(gòu)或直接做成實(shí)物模型的過(guò)程。如果人們?cè)趹?yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，缺乏解決問(wèn)題的方案轉(zhuǎn)化為模型的能力，那人們一身中所學(xué)知識(shí)是將毫無(wú)意義的。
二、學(xué)習(xí)最基本的物理模型構(gòu)成基本模型方陣
中學(xué)物理中最基本的物理模型一般分為三類：概念模型，數(shù)學(xué)模型和理論模型。
概念模型一般是把物質(zhì)、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)或?yàn)榱嗣枋鑫镔|(zhì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行抽象化的結(jié)果，如質(zhì)點(diǎn)、自由落體、單擺、圓錐擺、彈簧振子、點(diǎn)電荷、理想氣體、理想流體、電場(chǎng)線、光線??。學(xué)習(xí)這類模型時(shí)，要注意學(xué)會(huì)并掌握抓住主要矛盾，忽略次要矛盾的辯證思維方法；注意概念模型的質(zhì)是什么，究竟忽略什么次要因素（如自由落體的質(zhì)是初速度為零，只受重力，忽略一切阻力的運(yùn)動(dòng)）；注意概念模型的相對(duì)性和適應(yīng)條件；注意比較易混淆不同概念模型間的質(zhì)的區(qū)別（單擺和圓錐擺的運(yùn)動(dòng)平面一個(gè)是在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)；單擺是把重力沿切線方向分解而圓錐擺是把重力沿水平方向分解）。數(shù)學(xué)模型一般是反映物質(zhì)的某種屬性、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程的規(guī)律。客觀世界的一切規(guī)律原則上 1 都可以在數(shù)學(xué)中找到他們的規(guī)律。物理學(xué)在建造物理模型的同時(shí)，也在不斷的建造表現(xiàn)物理狀態(tài)及物理過(guò)程規(guī)律的數(shù)學(xué)模型（如表達(dá)物理概念和物理規(guī)律的數(shù)學(xué)公式、、等）。學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)模型是應(yīng)特別注意數(shù)學(xué)公式的物理意義和適應(yīng)范圍。
理論模型是在物理學(xué)的研究和發(fā)展過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)一些物理現(xiàn)象與現(xiàn)有的物理學(xué)客觀規(guī)律不相符，為了解釋這些現(xiàn)象，人們提出的種種假說(shuō)或假設(shè)（安培說(shuō)、原子核式結(jié)構(gòu)模型、玻爾氫原子理論、夸克模型等）。學(xué)習(xí)理論模型是應(yīng)特別注意學(xué)習(xí)建構(gòu)理論模型的指導(dǎo)思想——探知未知世界的種種假設(shè)，這種假設(shè)的正確與否還要靠實(shí)踐去檢驗(yàn)。學(xué)習(xí)理論模型的意義在于，我們?cè)诮鉀Q新情景下的物理問(wèn)題時(shí)，不妨也提出一些假設(shè)，通過(guò)分析、推理去判斷假設(shè)是否正確，這就是我們通常所講的假設(shè)法。
在物理教學(xué)中，進(jìn)行物理模型建構(gòu)的同時(shí)，應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理模型進(jìn)行歸納小結(jié)，建立起物理模型的方陣系統(tǒng)。
三、物理模型建構(gòu)與應(yīng)用
物理模型的應(yīng)用一般可以分為三種類型的應(yīng)用：一類是應(yīng)用物理模型能直接解決的簡(jiǎn)單物理問(wèn)題；二類是在新的物理情景中，通過(guò)簡(jiǎn)單類比或等效找到與已有的物理模型相匹配的物理問(wèn)題；三類是學(xué)生沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)過(guò)的完全陌生的物理問(wèn)題，很難通過(guò)簡(jiǎn)單類比形成時(shí)空?qǐng)D像直接找到物理模型，而要通過(guò)人的思維加工后才能形成時(shí)空?qǐng)D像的物理問(wèn)題。一類問(wèn)題的是為了學(xué)生解決記憶和鞏固已經(jīng)學(xué)過(guò)的物理模型。二類問(wèn)題是為了培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理模型的一般能力。三類問(wèn)題才是為了培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)物理模型的創(chuàng)新能力。下面主要談?wù)劦诙悊?wèn)題和第三類問(wèn)題。
1、物理模型在新情景問(wèn)題中的應(yīng)用
中學(xué)物理問(wèn)題與物理模型有著密切關(guān)系，它們一般都是根據(jù)物理模型構(gòu)思、設(shè)計(jì)出來(lái)的。在解題時(shí)如果能從新的物理情景中發(fā)現(xiàn)物理問(wèn)題的特點(diǎn)和本質(zhì)，通過(guò)抽象、類比和等效的方法，將陌生的問(wèn)題回歸到與之對(duì)應(yīng)的熟悉的物理模型上去，則會(huì)對(duì)解題起到事倍功半之效。
[例1]如圖1所示，擺長(zhǎng)為，質(zhì)量為m的單擺懸掛在A點(diǎn)，在距離A點(diǎn)處的正下方B點(diǎn)固定一顆小釘。現(xiàn)將單擺擺球向右拉離平衡位置偏角小于50，然后無(wú)初速的釋放，不計(jì)空氣阻力，g=10m/s，求單擺由C運(yùn)動(dòng)到D所用的時(shí)間。
[分析與解]物理問(wèn)題的情景并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的單擺模型，學(xué)生不會(huì)想到單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的周期公式，思維受阻。但如果抓住了題中單擺擺球向右拉離平衡位置偏角小于50的特點(diǎn)時(shí)，就會(huì)使學(xué)生很容易想到單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的周期公式，并想象圖1中類似為右邊是擺長(zhǎng)為的單擺，左邊是擺長(zhǎng)為的單擺，不難求得單擺由C運(yùn)動(dòng)到D所用的時(shí)間 2。
[例2]邊長(zhǎng)為 L的正方形導(dǎo)線框水平放置在均勻分布、方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小按B=B0sinωt規(guī)律變化的磁場(chǎng)中，如圖2所示，問(wèn)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)式的最大值是多大？
[分析與解]若用法拉第電磁感應(yīng)定律直接求解本題，將要用到高等數(shù)學(xué)知識(shí)，中學(xué)生將“無(wú)能為力”。但若抓住“磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小按B=B0sinωt規(guī)律變化”是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的根本原因，就很容易用等效的觀點(diǎn)聯(lián)想到如圖3所示的情景：邊長(zhǎng)為 L的正方形導(dǎo)線框在感應(yīng)強(qiáng)度為B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸00/由圖示位置開始以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，顯然這兩種情況中通過(guò)線框的磁通量都是的規(guī)律變化，這樣我們就把圖2的問(wèn)題回歸到我們熟悉的交流電模型上來(lái)，很容易求得感應(yīng)電動(dòng)時(shí)的最大值為εm=B0ωL2。
[例3]如圖4所示，一根輕彈簧豎直的立在水平地面上，下端固定于地面。在彈簧的正上方有一個(gè)物塊，物塊由某高處自由落體到彈簧上端0，將彈簧壓縮，彈簧被壓縮x0時(shí)，物塊的速度變?yōu)榱恪奈飰K與彈簧接觸開始，物塊的加速度隨下降的位移x變化的圖象(如圖5所示)可能是
[分析與解]本題若直接對(duì)物體在0/位置進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律求加速度a，很難判斷加速度是a=g、a>g、a
2、物理模型的開發(fā)應(yīng)用
物理模型的開發(fā)是指解答物理問(wèn)題中，問(wèn)題給出的現(xiàn)象、狀態(tài)、過(guò)程及條件并不顯而易見(jiàn)，也沒(méi)有現(xiàn)成的常規(guī)的物理模型可直接應(yīng)用，必須通過(guò)細(xì)心比較、分析、判斷等思維后才能構(gòu) 3 建新的物理模型。
[例4]如圖6，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的鐵絲繞成一個(gè)總高度為h的等距螺旋線圈，將它豎直的固定在水平桌面上。穿在鐵絲上的小球可沿此螺旋線從靜止開始無(wú)摩擦的自由滑下。求小球從最高點(diǎn)滑到桌面所用的時(shí)間？
[分析與解]題中的物理情景雖有彈簧但不是彈簧振子模型。小球沿等距螺旋線無(wú)摩擦地盤旋而下的情景設(shè)計(jì)使學(xué)生的思維茫然，無(wú)法找到熟悉的已知物理模型。如果我們借助數(shù)學(xué)的“無(wú)限分割法”將螺旋線分割成若干相等長(zhǎng)度的小段，每小段的曲線都可以看成直線構(gòu)成一個(gè)微型斜面，如是整個(gè)螺旋線就可以等效成若干斜面的組合，從而等距螺旋線圈等效為一個(gè)“斜面模型”如圖7。由斜面模型及牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得到小球從最高點(diǎn)滑到桌面所用的時(shí)間。
[例5](如圖8）在無(wú)限大的金屬板的上方距板d處有一電量為Q正電荷，求金屬板表面P點(diǎn)附近的場(chǎng)強(qiáng)的大小（QP垂直于板面）。[分析與解]這是一個(gè)按常規(guī)的求解思路很難解決的題，P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)為電荷Q與板上感應(yīng)負(fù)電荷在該處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的疊加，而學(xué)生不會(huì)計(jì)算板上的感應(yīng)負(fù)電荷在P附近產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，也找不到相應(yīng)的物理模型與之匹配，如果開發(fā)一個(gè)類似平面鏡成像的“鏡面對(duì)稱”的模型，4 即設(shè)想在金屬板得下方與正電荷Q的位置對(duì)稱點(diǎn)存在一個(gè)負(fù)電荷，如圖9所示，則P點(diǎn)附近的場(chǎng)強(qiáng)等效為一對(duì)正電荷和負(fù)電荷所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的疊加，問(wèn)題就迎刃而解。由點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式和場(chǎng)的疊加原理得:。
以上數(shù)例中，前三例是課本上已充分分析、討論過(guò)的已知模型，后二例是習(xí)題教學(xué)中建立起來(lái)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停@兩類模型在解題中都有很多應(yīng)用。在解題時(shí)，要充分利用已知模型，將相關(guān)的知識(shí)，方法、經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，在頭腦中形成一個(gè)便于存儲(chǔ)、利于提取的靈活系統(tǒng)。在中學(xué)物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生物理模型建構(gòu)的能力是教育和教學(xué)的重要目標(biāo)之一，也是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。因此，在課堂教學(xué)中教師應(yīng)注意開展物理模型建構(gòu)過(guò)程的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生觀察物理現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)物理問(wèn)題，嘗試物理模型建構(gòu)，利用物理模型解決實(shí)際問(wèn)題，健全學(xué)生解決物理問(wèn)題的能力。
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