物理模型在物理教学中作用

赵静

新课程要求物理教学中培养学生的建模意识，提高学生的创新能力，以此为载体进行物理方法教育，培养学生的物理思维品质。

物理学所分析的、研究的实际问题往往比较复杂，采用模型化的方法对实际问题进行科学抽象的处理，用一种能反映原物本质特性的理想物质或假想结构去描述实际的事物，使物理模型成为物理学知识结构的最基本单元。

一、物理模型在物理教学中的作用

建立和正确使用物理模型，可以提高学生理解和接受新知识的能力。建立和正确使用物理模型，有利于学生将复杂问题简单化、明了化，使抽象的物理问题更直观、具体、形象、鲜明，突出了事物间的主要矛盾。建立和正确使用物理模型，对学生的思维发展、解题能力的提高起着重要作用，可以把复杂隐含的问题化繁为简、化难为易，起到事半功倍的效果。每一个物理过程的处理，物理模型的建立，都离不开对物理问题的分析。通过对物理模型的设计思想及分析思路的教学，能培养学生对较复杂的物理问题进行具体分析，区分主要因素和次要因素，抓住问题的本质特征，正确运用科学抽象思维的方法处理物理问题的能力，有助于学生思维品质的提高，有助于学生掌握物理学的研究方法。正确的思维方法是提高思维能力的基础，由于年龄的关系，学生一般多注意知识的学习，并不关心自己的思维方法是否正确，也不懂不同阶段的学习对思维方法有不同要求，更不能自觉地纠正一些不正确的思维方法，这就影响了思维发展。因此，指导学生运用正确的思维方法是很重要的。

错误的思维方法会严重影响学生对物理概念、物理规律和物理过程的分析和理解。在理想模型的建立和分析的教学过程中，教师要摸清学生各种错误的思维方法，及时予以纠正。例如，学生受了绝对化的片面思维方法的影响，不理解物理学中采用的理想化的思维方法，以为理想化不精确，脱离实际，有时对教师导出的某公式所采用的近似方法表示不可理解，在实验中追求百分之百的精确度。纠正这类思想的方法是指出理想化的普遍性和可靠性，说明理想化方法是突出事物的主要性质和影响物质变化的主要方面，它可以使问题的处理大大简化，又不会与实际产生大的偏差，为物理研究过程所普遍采用，许多定律都有理想化的研究对象和理想化的条件。在教学中近似处理问题时，要以具体数字说明近似处理后不会产生大的偏差。这样，既能促进学生能力的提高，又能提示学生应用同样方法处理问题。

二、使用物理模型的关注要点

随着社会的不断进步，人类对事物的本质的认识也是不断深入和提高的，物理模型也相应地由初级向高级发展并不断完善。

例如，原子模型的提出就是一个不断完善的过程。起初，人们认为原子是不可分的，其英文名称atom的原义，即不可分割的意思。直到1897年汤姆生通过阴极射线实验发现电子，揭开了原子结构的序幕。汤姆生认为，原子是一个球体，正电荷均匀分布在球内，电子像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里，这就是汤姆生的“枣糕式”原子模型，此模型能说明原子是中性的，并能说明辐射电磁波形成原子光谱，但解释不了α粒子散射现象。卢瑟福进行了α粒子散射实验。他认为，在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转，这就是卢瑟福的“原子核式结构”模型，此模型可以解释α粒子散射实验，还可以估算出原子核的大小，但与经典电磁理论产生了两个矛盾。为了解决上述矛盾，玻尔提出了原子的“轨道量子化”模型，这种模型的内容是三条假设，即能级假设、跃迁假设、轨道假设。

建立物理模型，可使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差。现实世界中，有许多事物与这种“理想模型”十分接近，在一定场合、一定条件下，作为一种近似，可以把实际事物当作“理想模型”来处理，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”时，由于地球与太阳的平均距离比地球半径大得多，地球上各点相对于太阳的运动可以看作是相同的，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。

总之，物理模型是物理思维的产物。物理模型的建立，不仅为人们认清事物本质提供了便利，而且为处理问题提供了一系列的基本方法。这需要教师在教学中加以引导。