构建模型法在中学物理力学学习中的应用研究

肖景养

【摘 要】 在中学教育体系中高中物理与其他学科相比，其涉及的力学内容和教育的形式都较为复杂与困难，所以高中生在力学知识的学习过程中容易出现各种问题和错误。作为高中物理教师，应该将构建模型法应用其中，以此弥补传统教育的不足和缺陷，促进学生将模型与物理学习实践相结合，进而更好地掌握现代化的学习方法。对此，本文将针对构建模型法，从物理模型、运动模型等角度出发，制定有效的应用策略。

【关键词】 构建模型法  中学  物理  力学学习  应用研究

引言：《物理教学大纲》中明确指出：“教师应该通过对概念的形成、规律的找出、模型的建立以及知识的运用等手段，完成最终分析实际问题、形成模型构建能力的教育目标。”由此可见，高中生的模型构建能力是相对重要的，只有高中生掌握质点、等效力等知识，才能分析某个物理问题的本质原理。对此，教师应该在物理力学教育中融入构建模型法，以此激发高中生学习的主动性与积极性。

一、阅读物理题目，研究物理模型

在高中物理教育工作中，构建模型法的应用形式和内容较为复杂，学生需要在应用之前了解物理题目中的相关要求与条件，并且找寻应用的具体意义，从而分析何为研究对象，并站在研究对象的视角下，对物理模型进行一定的构建。然而，当高中生接触力学知识时我们不难发现最困惑他们的还是研究对象不清楚的问题。基于此，教师应该引导并带领学生多多阅读题目，找出其中可能存在的对象，并根据所求的问题判断何为真正的研究对象。例如物理受力知识点中，学生可以利用整体法和分离法，在审题的过程中针对可能存在的研究对象进行质点、点电荷的分析，从而为研究对象建立物理模型。

以鲁科版高一物理必修第一册《力的分解》一课为例，在讲述“力的正交分解”的相关知识时，教师可以让高中生联想自己拉行李箱时的作用力，并将其拉力进行分解，从而帮助学生更加直观地感受物理题目的研究对象。沿水平与竖直两个方向建立直角坐标系，将人拉箱子的力F沿x轴和y轴两个力进行分解并构建物理模型，可以得出Fx=Fcos？兹和Fy=Fsin？兹，其中Fx是水平向前拉箱子产生的力，Fy是竖直向上提箱子产生的力，进而使学生更加深刻地掌握力的相互作用和分解法。

二、结合运动过程，研究运动模型

在物理力學的知识中，研究对象的运动模型，就是探究对象的运动状态，例如静止状态、匀速直线运动或者匀加速直线运动等等，这些都表示对象的“运动”。对此，高中物理教师应该带领学生根据模型建立的方式快速地确定研究对象的运动状态，从而找寻其中有关物理环境的知识点和运动规律，进一步明确物理公式的使用。同时，教师需要注意研究对象运动模型的构建是学生学习的关键，但是其中涉及的运用要素是相对复杂的，这就要求教师应该引导学生关注对象的运动数形和运动改变方式，从而做好充足的前期研究工作，为模型的构建奠定坚实的基础和了解不同运动形式的规律和要求提供知识依据。

以鲁教版高一物理必修第一册《科学探究：加速度与力、质量的关系》一课为例，教师可以借助PPT的手段，将多人推车的画面以图片或视频的形式呈现给高中生，并且向他们说明在相同的推理下，汽车获得的加速度与其质量和所受外力有关。随后，教师为学生准备木板、薄垫块、小车、细绳、重物、打点计数器、纸带、电源、天平、砝码以及刻度尺等试验工具，让高中生进行实验装置的设计，随后，让他们在小车质量m不变的前提下，增加作用力的方式F，从而建立观察小车在不同作用力下的运动轨迹与加速度，为每一种作用力与加速度的关系制作运动模型，从而明确加速度与力、质量之间的关系。

三、分析已知条件，研究参数模型

通常情况下，高中物理教师利用受力分析、运动分析等手段对研究对象的参数模型进行适当的估算，从而根据题目中的已知条件，找出其中隐含的数量信息。首先，教师应该引导学生阅读物理题目，并且根据题目给出的已知条件找寻哪些力学参数是已知的，哪些是未知的，哪些是所求的，哪些又是干扰的信息等等。例如，在一个质点自由落体的物理题目中，学生可以很容易地找到已知量和要求量，但其中还有一个隐含量，那就是重力加速度g，只有当学生分析已知条件找到各种各样的参数，才能建立一个较为完整的参数模型;其次，教师还应该引导学生站在研究对象的立场上对物理模型和运动模型进行一定的整合，借助这两个模型可以更加快速地确定参数模型的范围，这样可以有效地解决已知条件不足的物理问题。

结束语

总而言之，在教学改革的背景下，我国中学物理教育内容和形式都在发生着变化，模型的融入使得物理知识与实践工作的联系更加紧密，也可以吸引学生的注意力，促进他们积极主动地学习力学知识。对此，高中物理教师应该明确构建模型法的重要性，采取相应的措施和手段应用该方法，例如阅读物理题目，研究对象的物理模型;结合运动过程，研究对象的运动模型等等，以此保障学生具有较强的实践动手能力，最终促进其全面的发展。

参考文献

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※本文系三明市基础教育科学研究2021年度课题《高中物理力学模型构建教学理论与实践研究》（课题立项批准号：JYKT-21063）研究成果