构建模型 发展物理核心素养

张 煜

（江苏省栟茶高级中学，江苏南通 226406）

引 言

搭建物理模型可以将物理知识变得十分具象，帮助学生加深对于物理知识的理解，完成知识迁移做到学以致用，避免学生畏惧物理知识的心理。物理模型的搭建思路主要是在某种特定情况下，根据所学理论知识以及做题的方向提出理想性的假设，对问题进行抽象分析，提炼问题的本质特征，辨别矛盾的主次因素，从而完成物理模型的构建，之后再实验验证所建模型是否准确，将知识进行迁移[1]。

一、理想抽象，把握本质特征

高中物理的各种物理定律或者物理概念的定义含混难懂，学生不能很熟练地把握住知识点的本质特征，这就令很多学生感到畏惧。因此，为了使其理解起来更加容易，教师在教学过程中应该合理地搭建物理模型，对知识进行理想的抽象，透过表象抓住物理现象或者物理概念的本质，借此搭建相关的物理模型，帮助学生理解记忆。

在讲到圆周运动相关的知识概念时，学生对书中关于圆周运动具有的各项性质及各个概念的定义十分难理解。比如，角速度ω即做圆周运动的物体在单位时间内扫过的角度，即速度v为该物体单位时间内经过的距离即。教师在讲课时可以借助圆规的原理构建圆周运动的物理模型。在使用圆规画图的过程中，一秒的时间内铅笔在纸上画出的圆弧长度即是圆周运动的线速度，而铅笔与中心针的连线所走过的角度就是圆周运动的角速度。在搭建了这一物理模型之后，学生再遇到有关角速度与线速度的问题就能迎刃而解了。题目如下：判断由一个传送带连接起来的两个不同半径的滑轮上的两点的线速度的大小关系。根据这一模型，学生就能够迅速地想到两个圆周运动的单位时间内画的线的长度相同，因为两个滑轮是通过同一条传送带相连接，所以传送带的运动速度跟两个滑轮各点上的线速度一致。而两个滑轮的半径R不同,所以两点的角速度不同，并且得出ω和v以及半径R的关系：V=ω*R。

可见，在圆周运动教学中通过圆规模型的构建对圆周运动的概念和性质进行理想抽象，能够使物理知识变得十分生动形象，并且将该知识点所涉及的物理本质揭示出来，易于学生的理解吸收，帮助学生灵活掌握，做到举一反三，真正地将圆周运动这一节所要学会的内容学会学透，从而达到十分显著的教学效果。

二、抓住矛盾，分清主次因素

物理这门课程所要讲授的就是各种各样的物理现象的基本原理以及事物之间的关系，然而因为各个事物之间所具有的复杂的联系，导致对物理现象的分析变得十分困难，使物理模型构建变得复杂混乱[2]。因此，想要正确清晰地分析物理现象就一定要分清主次，抽取某一现象中的主要信息，忽视次要的因素，从而合理构建物理模型。

比如，在进行物体的受力分析这一专题总结时，需要学生学会学透对于几种物体之间的力的相互作用关系，能够准确地画出受力分析图。因为各个物体的受力情况十分复杂，因此在分析时一定得分清主次，提取主要的信息进行分析。在分析过程中会发现：要分析的物体既受到了其他物体施加的力，又向其他物体施加作用力。此时，一定要弄明白在分析的是哪个物体的受力情况，只要对该物体的受力进行分析即可，而不用管它是否给其他物体作用力，然后分别对每个物体画出其受力分析情况。又如，若要求分析一个放置在斜坡上的矩形物体的受力情况，就不用考虑该物体对斜坡表面的压力，只需分析其所受的重力G=m*g、斜坡给的弹力T=m*g/cosθ，以及斜坡表面的静摩擦力f=K*T，并且这三个力在以斜坡表面为横轴的坐标系中分配后，会发现物体所受合力恰好为零。

通过帮助学生搭建这样一个快速的、对物体进行受力分析的物理模型，能够帮助学生加深对于物体受力情况分析的理解，在以后的做题中灵活应用它将提高自己的解题效率。可见，对于一些情况比较复杂、物体之间的关系较烦琐的问题，要辨别问题的主要矛盾，抓住主要因素进行分析，就可以简单地建立起物理模型。

三、提出假设，应用已有知识

在高中物理的学习中，我们往往只是学习了某种特殊情况下的理论知识，因此，在做题中遇到一些问题时就需要我们自己提出假设，假定题目中的物理现象就处于我们所学过的某一种特定情况，从而运用所学过的知识搭建相关的物理模型，然后可以快速地解答[3]。

例如，在做到有关弹簧弹力的问题时，题目如下：有一弹簧上端固定，下端连接一个质量为mkg的物体，此时伸长的长度为L，若用手往下拉一段弹簧，使其总的伸长长度为L+ΔL，然后突然松手，问松手瞬间弹簧对物体的弹力为多少？遇到这种问题我们很自然地就会想到胡克定律这一物理知识模型，不过胡克定律是建立在弹簧的弹力系数为一固定值的情况下才适用的，因此我们必须假设，该弹簧的弹力系数固定，然后才可以作答。在手突然松开的瞬间，弹簧的伸长长度依然为L+ΔL，并且在弹簧只挂一重量为m的物体时拉长L，由此条件根据胡克定律可以求出该弹簧的系数K=mg/L，所以可得此时弹力大小为

教师在进行物理模型的搭建时，结合已学过的知识提出理想性的假设，可以很好地简化问题的难度，使其适应学生所掌握的知识水平，这样可以帮助学生更快和更好地掌握相关知识的结构框架，迅速了解这一物理模型的构建方法，以及该模型在具体做题过程中的使用方法。

四、实验验证，培养迁移能力

物理实验是物理学科发展的核心，因此物理的教学也不能离开物理实验的支持。在课堂上引导学生开展一些简单的自主实验，在完成实验的同时完成对某一物理知识点的模型搭建，并且在实验的过程中使学生们领会所要学习的内容，发现其中所存在的物理规律，从而做到更好的掌握，完成知识的迁移，进而做到学以致用。

比如，在讲授有关光的波粒二象性时，学生大多是第一次接触到有关光的知识，尤其是新接触偏振这一现象，学生往往不能够迅速地理解。这时，教师可以通过使用两块偏振片，借助简单的自主实验帮助学生们搭建有关光的偏振现象的物理模型，使学生理解光是一种横波的概念。实验过程如下：自然光是在各个方向上振动强度相等的光，首先通过一片偏振片使其只具有一种方向上的振动，然后把另一块偏振片放在前一块的后面，缓慢地旋转第二块偏振片，可发现当后面一块偏振片的偏振方向与前一块夹角α=90°或者α=270°时，I=0,光强最弱；当慢慢地转向与前一块夹角α=0°时，光强逐渐增加，直到I1=I2，从而验证了光是一种横波，体现了光的偏振现象搭建出了偏振光的物理模型。

通过自主实验，对学生深入地了解光的偏振现象是十分有效的。通过实验使学生对光的波动性有了更深层次的理解。借助光的偏振这一实验学生搭建了有关光的波动性的物理模型，从而完善了对整个光的波动性的原理以及性质规律的理解。

结 语

综上所述，物理模型的搭建对学生快速地掌握物理知识，在实际应用中灵活地运用物理知识有着很大的好处。让学生们在物理模型的构建过程中去体验物理学科的知识体系架构，在应用模型解答问题中去感受该知识点的本质特征，从而潜移默化地提升其物理水平，发展其物理核心素养。

[1]殷玉.物理模型在高中物理解题中的应用探讨[J].数理化解题研究,2017,(25):81-82.

[2]查旸.浅议高中物理模型的建立与应用[J].高中数理化,2017,(14):28-29.

[3]李境祎.物理模型在高中物理解题中的作用探讨[J].数理化解题研究,2016,(31):64.