物理模型在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用
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1、簡(jiǎn)化對(duì)問題的處理。
物理模型是將抽象的問題具體化之后，一些深層次的規(guī)律自然而然地顯現(xiàn)出來，學(xué)生掌握起來也較為容易。運(yùn)用物理模型分析解決問題是物理學(xué)科中常用的手段。由復(fù)雜到簡(jiǎn)單是質(zhì)的飛躍，需要學(xué)生不斷地運(yùn)用物理模型，發(fā)現(xiàn)物理模型的優(yōu)勢(shì)，從而樂于運(yùn)用物理模型。
2、物理模型的研究激發(fā)了學(xué)生的物理建模思維。
物理模型構(gòu)建能夠提高學(xué)生的物理理解能力和對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力，逐步讓學(xué)生形成物理建模思維。比如在電學(xué)中建立“勻強(qiáng)電場(chǎng)”模型，教師在教學(xué)中讓學(xué)生充分理解該模型的內(nèi)涵，摸透其具體的規(guī)律，那么學(xué)生在之后“電場(chǎng)”學(xué)習(xí)當(dāng)中就會(huì)相對(duì)比較容易，可以運(yùn)用基礎(chǔ)模型化解難點(diǎn)。
3、物理建模的過程就是鍛煉學(xué)生物理思維的過程。
教師在構(gòu)建物理模式時(shí)，不可能只是將物理模型講授一遍，而是會(huì)將物理模型構(gòu)建的始末進(jìn)行分析，帶領(lǐng)學(xué)生一步步摸索模型構(gòu)建的思路，讓學(xué)生在分析解決中感受物理模型的奧秘，從而也開闊了學(xué)生的物理思維。教師在構(gòu)建過程中可以有意識(shí)地進(jìn)行設(shè)障，創(chuàng)造錯(cuò)誤，讓學(xué)生自覺地發(fā)現(xiàn)不對(duì)之處，以考驗(yàn)學(xué)生的探究能力和對(duì)知識(shí)的掌握情況。
二、高中物理構(gòu)建模型的原則
1、以反映規(guī)律本質(zhì)為核心。
物理模型的核心就是抓住物理規(guī)律，不能脫離規(guī)律而瞎編亂造。比如在構(gòu)建理想氣體模型的時(shí)候，對(duì)比理想氣體與物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)，氣體是比較容易壓縮的，當(dāng)氣體壓縮成液體，其體積減少至少上千倍，而液體分子幾乎是緊密排列的，由此可估算出氣體分子之間的大概距離。我們也可以得出氣體越是稀薄越是接近理想氣體，理想氣體在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候幾乎不受其他物質(zhì)的作用。分子在運(yùn)動(dòng)中的所產(chǎn)生的動(dòng)能比其勢(shì)能要大得多，因此氣體分子的重力影響可以忽略不計(jì)。氣體分子在運(yùn)動(dòng)過程中，不會(huì)因?yàn)槠渑鲎捕a(chǎn)生能量的喪失。總得來說，在理想氣體模型構(gòu)建中，我們需要掌握其核心規(guī)律，氣體體積可以忽略，氣體在做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)等等。綜上所述，物理課題中的本質(zhì)規(guī)律是物理建模的關(guān)鍵，脫離核心規(guī)律談建模等于失去了靈魂，物理模型就沒有存在的意義了。
2、抓住主要矛盾。
眾所周知，物理規(guī)律往往深藏在一些比較復(fù)雜的事物當(dāng)中，只有進(jìn)一步挖掘，才能“撥開云霧見青天”。比如在機(jī)械運(yùn)動(dòng)一課中，我們憑常識(shí)可知，勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻速曲線運(yùn)動(dòng)是不必然存在的，但是我們?cè)谖锢砟Ｐ蜆?gòu)建當(dāng)中，卻是以簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，將復(fù)雜的問題理想化，從而去化解難點(diǎn)。勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻速曲線運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)都是常見的簡(jiǎn)單機(jī)械運(yùn)動(dòng)，卻是研究其他問題的基礎(chǔ)。抓住物理知識(shí)中的主要矛盾，并會(huì)運(yùn)用主要矛盾化解其他難題，由難及簡(jiǎn)。這樣不僅讓學(xué)生掌握了知識(shí)，而且也開闊了學(xué)生的物理思維。
3、以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。
物理模型的構(gòu)建一般都是建立在物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上的，只有對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行不斷地分析歸納概括，才能夠讓物理模型的構(gòu)建有實(shí)踐的依據(jù)，也更加科學(xué)化。著名的“原子有核模型”就是一個(gè)典型的案例。盧瑟福通過實(shí)驗(yàn)對(duì)湯姆孫的“原子是實(shí)心球”提出了質(zhì)疑，建立了自己的“原子有核模型”，再到蓋格、馬斯頓和查德威克的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了盧瑟福“原子有核模型”的正確性。這一研究過程就證明了物理模型是對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行的抽象概括，大膽地猜測(cè)未知，并用大量的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步地證明其正確性。因此，物理教師在教學(xué)中，要利用好學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)室資源，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中拓展物理建模的思維。
作者：臧大鵬 單位：吉林省梨樹縣第一高級(jí)中學(xué)
