高中物理教学模型探析

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【摘 要 】物理学是一门研究普遍物质的基本运动形式的自然科学.在教学过程中构建物理模型旨在将客观事物复杂性关系抽象化、具体化,从而帮助学生理解物理学的相关知识,掌握分析运动形式的思维模式.本文在论述高中物理模型的定义的基础上,探析如何在高中物理教学过程中构建物理模型.

【关键字】高中物理；物理教学；物理模型

1.引言

在高中物理教学过程中,物理模型的构建贯穿于整个教学体系.面对自然物质运动形式的抽象性、复杂性,许多同学在学习时很难理解与掌握,而物理模型的构建是将实际问题抽象为一种比较简单的模型来表述.通过该方式可很好地引导学生学习及认知物理知识,还能很好地提高学生的抽象思维能力.

2.高中物理模型的定义

高中物理模型旨在将复杂多样的客观物质的运动过程进行模型构建,将事物的物理现象与过程进行简化、理想化.综合相关文献,我们可以把"物理模型"定义为"提炼生活中出现的实际问题,抽象化为相应的物理模型,再通过求解其逻辑性和验证其合理性,解释现实问题并培养学生的发散思维和分析能力."

3.高中物理教学模型的构建

3.1常见的几种高中物理教学模型

3.1.1物理对象的模型化.通常,物理概念皆是抽象的,诸如质点、磁感线、等势面、点电荷、弹簧振子等等.根据特定对象的特点,通过建立对应的模型净增这些实际不存在的点线面形象化、物质化,忽略那些次要、无关的因素.

3.1.2物体所处状态及过程的模型化.在分析现实事物的发生过程时常将物理过程中的与本质无关的因素忽略进而简化比较简单的变化过程.例如：电学领域的稳定电流、变压电流等；热学领域的气体的等温变化、气体的等容变化等；力学领域中的匀速直线运动、弹性碰撞、自由落体运动等.在教学过程中,碰到的物理习题往往比较复杂,老师在引导学生审题时要抓住问题本质,建立相应的物理模型去分析物体的受力情况,然后解决问题.

例如：设某一运动员的质量为50千克,其每一分钟可跳绳180次.若其于每一次跳跃中,脚跟地面的接触时间是跳跃一次所耗时间的,请计算：其跳绳时,克服重力所做功的平均功率.

解析：由题目,我们可判断该运动员的每一次跳跃皆为竖直上抛运动模型.且运动员每一次跳跃时所克服自身重力做的功等于其重力势能增量,所以,要求得运动员每次跳跃平均功率的关键是求出运动员每一次跳起的高度h以及每一次跳跃所耗的时间t.

由题知运动员的上升时间

运动员上升的最大高度

因此,该跳绳运动员每一次跳跃克服重力所做的功的平均功率应为：

3.1.3物理条件理想实验模型化.抓住事物问题的主要因素分析,把次要的、无关的因素去除,进而将过程化难为易,这是条件模型中的主要理念.比如,在分析物体碰撞问题时,就需要考虑动量守恒定律的准确运用,此时,可以抓住关键的部分慢慢分析,找出内在的规律,而将一些次要的忽略.这是因为物体在碰撞过程中的时间非常短暂,而且物体的内力又远远小于外力,我们站在宏观的角度上考虑可以认为整个过程中动量守恒,进而方便了问题的研究.又如伽利略的斜面理想实验,其观点是假设一个特定速度的运动状态物体如果没有外在的作用力和摩擦力阻碍它的话,这个物体将会以这个不变的速度一直运动下去,称为匀速直线运动.此后牛顿在伽利略的这一理想实验基础上总结出牛顿第一定律,从而推翻了亚里士多德"如果存在外力的作用运动的物体最终会停止"的观点,可以说该实验是牛顿第一定律的奠定基础.对物理模型进行理想化是对客观实体对象的一种近似的定量描述.比如,我们在研究加速度一定时质量与外力的实验中,常常错误的以为物块受到的拉力就等于钩码的重力,但这不准确.只有当钩码的总质量远远小于物块和砝码的总质量的情况下,才可以近似的把物块受到的拉力等同于钩码的总质量,这种理想化的模型是高中物理实验中经常采用的简化模型.

3.2构建物理教学的物理模型措施

3.2.1构建前的准备.教学中通常采用"老师指导、分组讨论、师生交流"等教学模式.物理模型是建立在实际问题上的,因此教师要向学生提供实际性的教学材料,方便学生思考,培养他们的发散型思维和创造能力.

3.2.2物理模型的建立.分析知识的内容,根据物理实际问题的主要特征,再以学生的认知水平为基础,建立对应的物理模型.这样的方式可以将微观过程宏观化、复杂条件理想化、反复场景单一化.这样使得抽象的物理问题具体化和形象化,可以调动学生学习的参与性和积极性,更能加深学生对物理对象变化过程的感性认识,从而达到掌握知识的目标.

3.2.3理论知识的延伸.教师要设立一些导向型的问题让学生自主去研究,通过发现问题进而调整学习的方向与方法,这样的物理模型可以帮助学生把握整体的知识体系,也将成为一种新的认知.

4.结语

综上所述,自然的客观事物是复杂的、多样的,这使得物理性质和物质运动过程在分析时很难把握清楚,所以在教学过程中运用物理模型用理想模型代替实际物体,方便学生感知与掌握.高中物理教学应注重学生思维能力的培养,提高其建模创新能力,在教学中应借助各种模型的运用去解释物理现象、分析物理过程,让学生能透彻地认知物理知识以及理解掌握物理运动的过程.

【参考文献】

[1]董辉.在新课程改革下的物理教学[J].现代交际

[2]李慧强.物理模型在科学教学中的运用[J].才智

[3]李青.把握物理模型 培养思维能力[J].才智