浅谈物理模型在教学中的应用

吴勇

摘要：本文从学生学习部分物理知识困难的角度出发，结合物理教学在初中阶段的特点，了解物理模型在初中物理教学过程中的重要意义。并通过学习物理的实例来分析物理模型在初中物理教学中对我们的生产生活产生的影响，帮助学生了解物理模型，并利用物理模型来更好地学习物理知识，让物理知识变得更加简化、明了。

关键词：物理模型；思维能力；教师；学生

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2018）08-0018

初中物理对于某些学生来说，就像海市蜃楼一般，朦胧看不真切，更有学生直接学成了“雾里”，这是因为我们学习的物理知识，既有宏观的，又有微观的。从宏观世界中天体的运行到微观世界中分子原子、基本粒子的运动，以及大量电磁现象、光学现象及过程一般都比较复杂，无论是分析物理过程的本质规律性，还是解决处理复杂的实际物理问题，都是比较困难的。那么怎么办呢？笔者认为：采用适当的物理模型来分析，有效发挥物理抽象思维的作用，帮助学生达到解决问题的效果。模型思维方法是指建立同对象客体（原型）相似的模型来模拟原型，借以揭示对象客体的本质与规律的思维方法。例如沪科版八年级下学期课本上也展示出了卢瑟福原子核式结构模型，先让学生观察图形，中间的表示原子核，外围的表示电子在那一范围运动的概率。在讲到原子核半径很小，它的数量级只有10-15米时，引入如果将它与乒乓球相比仅仅似一个针尖；若与地球相比，就似一个乒乓球。学生都睁大眼睛，很惊讶，表明他们在思考，发挥自己的想象力去感知其大小。

建立这一物理模型，物理教学再也不是纯粹地记忆知识，而是理解，培养学生的发散思维，让他们自己理解消化，从而在头脑中形成概念，发现规律。在教学、学习中应注意从这个方面发展物理思维能力。

在课堂教学中，我们经常会用实物、图片、多媒体等方式，进行实验教学，加强感性认识。这其中就会牵涉到物理模型的塑造。如在讲到牛顿第一定律时，要做一个斜面小车实验，给学生创造一个感性认识，建立一个正确物理模型，帮助理解，学会分析实验，共同推出牛顿第一定律，在这基础上更好地理解运动和力的关系，在头脑中形成关于运动和力的关系的正确模型。

在讲到“小粒子和大宇宙”一章中，“宇宙由物质组成，物质由分子构成，分子又有单分子和双分子之分，分子由原子构成，原子又包括原子核和电子，原子核由带正电荷的质子和显中性的中子构成……”这么一连串的知识，学生听得都云里雾里。在这种情况下，我们可以通过画一幅结构图，分别一层一层地展开讲解，建立图形，并加带的实物，有专门的石墨模型、自己搭的水分子结构模型、氧气模型等。水由水分子组成，氧气由氧分子组成，通过教师的引导与构建的模型，学生不难观察出水分子有两种原子组成，即氢原子和氧原子，物理学中称这种由两种或两种以上的原子组成的分子为双分子。而氧分子仅有一种氧原子组成，即单分子。接着观察石墨、金刚石、足球烯模型，思考属于哪类分子。这样，化抽象为具象，学生有了直观认识，理解起来就轻松多了。

对于“走进微观”这一章的分子是否能够再继续分的问题，可以设计学生自主实验，用塑料尺与自己的头发摩擦后去靠近被撕好的轻小纸屑，观察现象：轻小纸屑被吸起来，学生分析：塑料尺经过摩擦后带电了。通过这个实验，学生可以明白原子是还可分的，并通过自己实验得到了证明。观察卢瑟福原子核式结构模型图可知，电子在原子核外呈高速运动，经摩擦后就脱离了原子核对它的束缚，电子呈负电荷，原子核呈正电荷，整个物体就带正电。

物理概念和规律多为抽象，但其在内容上则是具体的、客观的。在学习这一过程时，可以利用一些形象性的模型去帮助学生理解和掌握知识。如形象化的语言：电路——回形针，电流——自来水……还可用模型图来形象表示出物理模型，通过黑板上画简单的图或者借助多媒体，帮助学生理解记忆，像这样的情景图模型有很多。平时要多搜集，例如在固态、液态、气态的教学时，可以用班级模型来说明固态，把学生看成固态分子，上课时，大家都井然有序地坐在自己的座位上，就好像是固体点阵结构。对液态，可用“放羊模型”来描述：被放牧的羊群，彼此间有一定的点阵结构，但仍然是一个集体。对气体模型就比较多了，比如放学后，学生各回各家，又如放假学生都到各地游玩。通过形象模型建构，学生就能加深理解了。

此外，构建物理模型还应该抓大放小。比如在“探究二力平衡的条件”时，先提出猜想，其次建构模型，进行实验，再归纳总结。将卡片上的两根线跨放在支架的滑轮上，并在两个线端分别挂上钩码，使作用在卡片上的两个拉力方向相反，且在一条直线上。当卡片平衡时，从钩码质量看，卡片两边所受的拉力远远超过卡片的重力，所以将其忽略不计。撇去次要的，建立一个物理模型进行分析，学会运用物理抽象思维，对由观察实验所获得的感性材料进行比较、分析、综合、归纳和概括，抽象出反映事物主要因素和本质特征的物理模型。

近几年来，中考出现了比较多的与实际生活生产相联系的题型，这正体现了“贴近学生生活，符合学生认知特点”“物理知识来源于生活，物理知识运用于生活”“让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法”的学科核心价值观。课程中要尽可能多地利用身边的物理知識，培养学生物理模型思维能力，很好地帮助学生理解和掌握知识，并运用于生活实践。模型思维作为物理思维的支柱之一，并不是一种孤立的思维方法，它需要物理观察思维、实验思维、分析和综合思维相结合。为此，作为站在物理教育工作舞台上的我们，要应该重视加强培养和训练学生的物理模型思维能力。

参考文献：

[1] 姜 静.浅谈物理模型在物理教学中的运用[J].大连教育学院学报，2010（1）.

[2] 吕国庆.物理模型的建构在初中生物教学中的应用[J].新课程（中学），2015（2）.

（作者单位：安徽省合肥市南园学校 230000）