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物理模型在中学教学中的探析

时间:2015-5-21栏目:物理论文

  物理模型在中学教学中的探析

  王爱臣

  (山东省济南市商河县韩庙中学)

  摘 要:物理学是研究自然界物质运动和相互作用的一门科学,而物理模型是物理学中一个非常重要的概念,在物理的研究和教学中,物理模型处处都能起到关键作用。其实,整个物理学就是由一个个物理模型搭建而成的。重点介绍物理模型在教学中的意义以及在中学物理教学中如何建立并应用这些物理模型。

  关键词:物理模型;教学;解题

  物理学是研究自然界的物质、相互作用和运动规律的自然科学,物理事实和现象是千变万化的,发现的物理规律也应准确地描述自然现象。但有些规律,例如在认识牛顿第一运动定律时,因对于生活中的运动,其过程非常复杂,不会有单纯的直线运动、匀速运动。为了使认识成为可能,必须在大量经验事实的基础上,通过推理抽象概括建立物理模型。因此,建立物理模型,学会解题,在一定条件下,既是用于处理某些物理实际问题,也是一个增长智慧创新的过程。

  一、物理模型在教学中的意义

  《普通高中物理课程标准》中明确指出有效的学习活动不能单纯地依赖模仿和记忆,动手实践、自主探究与合作交流是学习的一种重要方法。而在生活和教学中,对于很多物理现象,需要我们建立和正确地使用物理模型。它是提高学生学习方式的创新和突破,是提高学生理解和接受新知识的能力巧妙的思维方式之一。因此,在物理教学过程中,我们都应利用或自主的构建物理模型,感悟物理的魅力,提高学生学习的兴趣和学习的自信心。正确建立和使用物理模型有利于在教学中把复杂问题简单化、明了化,使抽象的物理问题更直观、具体、形象、鲜明,突出了物理现象的主要本质;正确建立和使用物理模型对学生的思维提高、解题能力的提高都起着重要的作用。

  二、在中学物理教学中正确建立物理模型

  物理模型是科学地进行物理思维并从事物理研究的一种方法。利用物理模型可形象直观描述物理现象,把复杂的自然现象转化成一个正确建立的物理模型,物理概念、物理规律和应用就会在这基础上形成发展和创新。

  案例一:物理概念模型。

  物理现象中的一些客观实体,例如点光源、质点和微观粒子结构模型——都是不考虑物体的形状、大小等性能,突出它主要的特性,用有意义的点来描绘它的位置,对实际物体的简化。

  案例二:物理规律成立的前提条件理想模型化。

  当研究运动的物体保持匀速直线运动状态时就是把没有受到外力作用的前提条件理想模型化,使问题得到简化,然后进一步分析、推理得到规律。例如声学中在探究声音传播的条件时就是把真空这个条件理想化了。

  案例三:物理现象发生的过程理想模型化。

  例如,光学中光传播路径,描述磁场的磁感线等都是物理过程的理想模型。

  案例四:物理现象转换成数学模型。

  自然世界的一切规律原则上都可以在数学中找到解决问题的工具。我们在构建应用物理模型的同时,事实上是不断地建造表现物理现象及物理过程规律的数学模型。例如,在研究晶体的熔化图像、液体的沸腾图像时,在探究欧姆定律过程中都是转化成数学图像定量分析量的关系的。

  三、在中学物理教学中正确应用物理模型

  1.建立物理模型,能直观理解概念实质;概念定义是物理现象的实质在人们思维中的反映,物理现象的本质是理性的、有些难以理解。这样建立了物理概念模型,使之形象、具体、生动;但物理模型大都是以理想化为基础建立起来的,所以模型在一定条件下是适用和成立的。建立物理模型,虽然可使问题的处理大为简化,可在现实世界中的许多物理现象与这种“理想模型”有偏差,在一定的环境条件下,可以把实际事物当作“理想模型”来认识,但也要具体问题具体分析。例如,在研究地球绕太阳公转运动的时候,即地球的形状、大小可以忽略不计,这样就可以把地球当作一个“质点”来处理;但在研究地球自转时,地球上各点的转动半径不同,地球的形状、大小不可以忽略,不能把地球当作一个“质点”来处理。

  2.随着社会的发展和不断进步,人们对物理现象的本质认识也是不断深入和发展的,物理模型也是不断发展、不断完善的。例如,原子核式结构模型的提出就是一个不断完善的过程。

  四、在中学物理教学中正确应用物理模型时应注意的问题

  1.注意从学生已有的认知能力开始,循序渐进。

  2.注意结合新课标的要求,实施的构建物理模型,欲速则不达。

  3.注意在利用多媒体展示物理模型时的机械、单一性。

  4.注意引导培养学生创新思维能力,避免僵化、呆板。

  可见,由于物理现象具有多样性和变化性,它们的运动规律和表现的现象往往也是复杂的,我们不可能一下子把它们认识清楚、明白。这就需要我们更广泛地采用科学物理模型来认识,使事物的规律具体、形象、生动,便于我们去认识和掌握它们。建立正确的科学物理模型能使我们对物理现象和本质的理解更加全面深入,对物理规律的分析理解更加清晰明白。所以,物理模型在教学中有着重要的意义和价值。

  参考文献:

  李化南,张健。物理模型在中学物理教学中的应用[J]。菏泽学院学报,2013(05)。

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