多种物理模型在高中教学中的应用

王旭

摘要：近年来，多种物理模型在高中教学中得到了广泛应用和关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对物理建模相关内容做了概述，分析了物理模型构建的基本原则。在探讨物理模型构建在高中教学中重要作用的基础上，结合相关实践经验，从建立模型概念、认清条件模型，突出主要矛盾等多方面，研究了多种物理模型在教学中的运用。

关键词：多种物理模型；高中；教学；应用

一、前言

作为能够有效提升高中教学效果的方法与途径之一，多种物理模型的应用至关重要。该项课题的研究，将会更好地提升对多种物理模型应用的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与策略，进一步优化高中教学工作的整体效果。

二、物理建模概述

物理模型是一种理想化的物理情况，也是物理知识的一种直观简单表现形式，研究者在进行理论研究时通常都要从建造“模型”入手，利用抽象、理想化、突出主要因素、忽略次要因素、类比、各种数学方法等手段，把研究对象的物理本质特征抽象出来，构成一个非本质的物理概念概念或实物体模型系，处理物理问题的一种思维方法。从本质上说，分析和解决物理问题的过程，就是构建物理模型的过程；我们平时所说的解题时应“明确物理过程”，在头脑中建立“简单、清晰的物理情景”，本质就是指构建物理模型。例如，几乎所有的天体运动的问题都可以用匀速圆周运动的知识去求解，所有可以归为圆周运动模型。但是在许多实际问题中，运动现象、运动状态、运动过程不显而易见，而是隐含较深，必须通过理性的分析、判断等思维过程后才能建立起实际的模型。

三、物理模型构建的基本原则

模型构建的过程中应当遵循相关的基本原则，这也是在培养学生的建模能力的过程中教师需要引起注意的关键点.模型的构建首先要有一定的理论基础或者实验依据，不能凭空随意构建物理模型，那样的模型显然没有科学依据.物理模型应当是对于很多常规物理学问题或者是一些经典物理学过程的一种简化与提炼，因此，在模型的构建中首先要有明确的科学依据，并且要尊重一些基本事实.在这样的前提下构建的物理学模型才能够真正辅助问题的分析，并且能够保障问题解决的准确与高效.

物理模型理想化方便我们处理实际的问题，但是理想化也是建立在实验基础上，物理模型的构建如果没有以坚实的实验为依据，是经不起推敲的.最典型的例子便是上世纪初卢瑟福α粒子散射实验，这个实验证实了他的老师汤姆逊“枣糕式”原子模型设想是不成立的，于是卢瑟福以实验为依据，又提出了自己的物理模型，即原子核结构，后人的实验也都证明了原子核结构的正确性.物理模型的构建一定要找到明确的科学依据，并且要借助相关的物理学知识为依托来验证模型的科学性与可行性.这样才能够保障物理模型的有效，并且能够真正为很多实际问题的解决带来良好的辅助作用.

四、物理模型构建在高中教学中的重要作用

1、模型构建将抽象的物理概念化繁为简。物理模型是对物理规律和物理概念知识的抽象化描述，其结合物理知识发现与研究的根本目的，从物理思维和科学研究的角度对原型客体进行本质化的再现。物理模型是去表现抓住事物主要矛盾的基本物理研究方法，合理的运用物理模型，可以将复杂的问题简单化，以发现事物本在的物理规律。

2、在高中物理教学中运用模型构建法可帮助学生更深刻的掌握物理知识。结合具体的物理教学内容构建特定的物理模型有助于将抽象的物理定律进行生动的形象化表现，这对引导和培养学生的物理思维能力有着极其重要的促进作用。例如物理教学中构建电场线对电场的描述模型、原子核结构对α粒子散射影响原理的物理模型等可以将抽象的物理概念形象化，以深化学生对物理知识的认知与掌握。

3、运用物理模型进行问题分析，可提高学生解决具体物理问题的思维能力。具体物理问题的分析与解决，都离不开对物理本质的把握与主、次矛盾的抽取。在高中物理教学中，具体物理问题物理模型的构建，都需要教师对模型的设计思路和物理定律的运用进行详细解析以逐步的培养学生养成良好的物理思维能力。经过反复的训练以培养学会对复杂物理知识进行具体化的分析、独立解决并合理运用物理模型进行再研究、再学习。

五、多种物理模型在教学中的运用

第一，建立模型概念，物理模型大都是以理想化模型为对象建立起来的。建立概念模型实际上是撇开与当前考察无关的因素以及对当前考察影响很小的次要因素，抓住主要因素，认清事物的本质，利用理想化的概念模型解决实际问题。如质点、刚体、理想气体、点电荷等等。学生在理解这些概念时，很难把握其实质，而建立概念模型则是一种有效的思维方式。

第二，认清条件模型，突出主要矛盾。条件模型就是将已知的物理条件模型化，舍去条件中的次要因素，抓住条件中的主要因素，为问题的讨论和求解起到搭桥铺路、化难为易的作用。

第三，构造过程模型，建立物理图景。过程模型就是将物理过程模型化，将一些复杂的物理过程经过分解、简化、抽象为简单的、易于理解的物理过程。例如，为了研究平抛物体的运动规律，我们先将问题简化为下列两个过程：第一，质点在水平方向不受外力，做匀速直线运动。第二，质点在竖直方向仅受重力作用，做自由落体运动。可见，过程模型的建立，不但可以使问题得到简化，还可以加深学生对有关概念、规律的理解，有利于培养学生思维的灵活性。

第四，转换物理模型，深入理解模型。通过对理想化模型的研究，可以完全避开各种因素的干扰，在思维中直接与研究对象的本质接触，能既快又准确地了解事物的性质和规律。例如，建立起“平抛”这一理想化模型后，理解了平抛的运动规律，可以解决类似于平抛的一系列问题：沿着光滑斜面水平抛出的小球；带电粒子在匀强电场中的偏转等，只要是物体所受合外力是恒力且与初速度垂直，就可利用平抛的运动规律解决。

六、结语

综上所述，加强对多种物理模型在高中教学中应用的研究分析，对于其良好教学效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的高中教学过程中，应该加强对多种物理模型应用的重视程度，并注重其具体应用过程的严谨性。

参考文献

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