物理模型在中学物理教学中的作用_物理教学中模型的运用
物理模型在中学物理教学中的作用由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“物理教学中模型的运用”。
密 级
公 开
本科生毕业（学位）论文
浅谈物理模型在中学物理教学中的应用
张俊(2008061204)
指导教师姓名： 刘晓春 职
称： 讲师
单
位： 物理与电子科学系 专 业 名
称： 物理学 论文提交日期：
论文答辩日期：
学位授予单位： 黔南民族师范学院
答辩委员会主席: 论 文 评 阅 人:
****年**月**日
目录
中文摘要···················································································································1 ABSTRACT···········································································································1 0引言·······································································································································1 1 物理模型的概念、分类和特征······························································1
1.1物理模型的概念·····························································································1
1.2物理模型的分类··························································································2 1.3物理模型的特征·························································································2 2物理模型的作用·······························································································3 3物理模型在中学物理教学中的意义····················································4 4结语·····································································································································4 5参考文献···············································································································4
浅谈物理模型在中学物理教学中的作用
张俊
（2008061204）
（黔南民族师范学院2008级（2）班 贵州 都匀 558000）
摘要：为了使人们逐渐掌握和理解物理学的重要和基本规律，物理学中用理想化模型代替实在，复杂的物理研究对象。即所谓的理想物理模型。它是物理学研究方法和逻辑思维的结晶，是研究物理规律的重要基石，也是贯穿于整个中学阶段物理教学内容的重要组成部分
关键字：物理规律；理想物理模型；研究对象；中学物理教学
Showing physical model in high school physics teaching in the
role
Zhang jun(Qiannan Normal College for Nationalities level 2008(2)cla student id 2008061204)Abstract: in order to make people gradually grasp of physics and understand the important and the basic rule, physics model with idealistic instead of really, complex physical research object.The so-called ideal physical model.It is physics research methods and the logic of crystallization, is the cornerstone of physical laws, and throughout the middle school physics teaching is an important part of content
Key word: physical laws ideal； physical model； research object； middle school physics teaching
0 引言
物理模型是物理规律和理论赖以建立的基础，在中学物理中，学生所学习的每一条物理原理、定理或定律都与一定的物理模型相联系。解决每个物理问题的过程，都选用物理模型。熟练使用模型方法是学生应该具备的基本物理素质。在中学物理教学中如何引导学生对物理模型及其科学方法的正确有效建立及其思维方法的掌握，直接关系到中午物理教学及学生学习的成败。中学生的感性思维要大于理性思维，由于逻辑思维没有得到充分发展，处于对未知的事物的好奇心，但他们更依赖于视觉得到的东西，而不是用逻辑思维去分析，对于那些陌生而深奥的知识和规律他们心存恐惧[1]，例如物理上的许多未知的物理量、定律和规律。这时候就需要用一些常见的或是容易想象的模型替代。即建立物理模型：舍弃次要因素，抓住主要因素，从而突出客观事物的本质特征。感觉是人脑对直
接作用于感觉器官的客观事物的个别属性，人的认识活动是从感觉开始的，通过感觉不仅能够了解客观事物的各种属性，而且也能够知道身体内部的状况和变化，感觉是意识和心理活动的重要依据，是意识对外部世界的直观反映，也是人脑于外部世界的直接联系，割断了这种联系，大脑就无法反映客观存在，意识也就无从产生，感觉是客观内容和主观形式的统一。[2]这就是物理模型存在的意义物理模型的概念、分类和特征 1.1物理模型的概念
在物理学研究中，为了便于研究，人们在观察和实验时，会忽略研究对象和物理过程中的次要因素而只抓住主要因素，从而掌握研究对象的基本性质和重要物理规律。在科学研究中，一种重要的方法就是在研究事物时经常忽略事物的次要因素而抓住事物的主要因素，从而得出事物的结果，性质或规律。同样物理学是一门研究物质最普遍，最基本的运动形式的自然科学，而所有的自然现象都不是孤立的。这种事物之间复杂的相互联系，一方面反映了事物联系的的规律性，同时又存在许多偶然性，使我们的研究产生了复杂性。这种把物理研究对象形式化，纯粹化的方法是一种理想化的方法，理想化的研究对象就是物理学中的理想化物理模型。理想化物理模型是学习物理知识的还重要方法和手段，在中学物理知识构架和学习中始终起着非常重要的作用。所谓的物理模型：即建立在分析现象与机理认识基础上的模型。1.2物理模型的分类
物理模型分为三类：物质模型、状态模型、过程模型。（1）物质模型。物质可分为实体物质和场物质。
实体物质模型有力学中的质点、轻质弹簧、弹性小球等；电磁学中的点电荷、平行板电容器、密绕螺线管等；气体性质中的理想气体；光学中的薄透镜、均匀介质等。
场物质模型有如匀强电场、匀强磁场等都是空间场物质的模型。
（2）状态模型。研究流体力学时，流体的稳恒流动（状态）；研究理想气体时，气体的平衡态；研究原子物理时，原子所处的基态和激发态等都属于状态模型。（3）过程模型。在研究质点运动时，如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、简谐运动等；在研究理想气体状态变化时，如等温变化、等压变化、等容变化、绝热变化等；还有一些物理量的均匀变化的过程，如某匀强磁场的磁感应强度均匀减小、均匀增加等；非均匀变化的过程，如汽车突然停止都属于理想的过程模型。
模型是对实际问题的抽象，每一个模型的建立都有一定的条件和使用范围学生在学习和应用模型解决问题时，要弄清模型的使用条件，要根据实际情况加以
运用。比如一列火车的运行，能否看成质点，就要根据质点的概念和要研究的火车运动情况而定，在研究火车过桥所需时间时，火车的长度相对于桥长来说，一般不能忽略，所以不能看成质点；在研究火车从北京到上海所需的时间时，火车的长度远远小于北京到上海的距离，可忽略不记，因此火车就可以看成为质点。1.3物理模型的特征
（1）科学性。模型方法是一种抓主要矛盾的方法。抓做影响问题的主要因素，突出研究对象本质特性，忽略次要特性，是一种合理的近似，所以，具有科学性；以理想气体分子微光模型为例，理想气体即分子本身的线度与气体分子间的平均距离相比可以忽略不计：除碰撞的瞬间外，分子之间以及分子与容器器壁之间都无相互作用。
（2）抽象性。抽象是建立物理模型的基本思维方法。许多物理模型特别是理想物理模型都是抽象的产物，理想模型是科学抽象与概括的结果，在物理学中到处可见，如质点、理想气体、点电荷，线电流等。例如：质点模型是用一个没有大小，形状，只有质量的几何点来代替实物。
（3）假定性。由于物理事物的复杂性，某些物理事物的本质、组成、结构、规律等比较隐蔽，在搞不清楚时候，人们在研究观察时会先提出假说，建立物理模型。例如哥白尼关于天体运行的太阳系模型、卢瑟福关于原子的核式结构模型、关于原子核的壳层模型等。当然，物理假说的正确性要用物理实验来检验，并不断完善和修正。
（4）形象性。建立物理模型的过程既利用了抽象思维的方法，也利用了形象类比等形象思维的方法，是抽象思维和形象思维共同作用的过程，因而也具有形象性。物理学家邓锡铭1987年提出的以光流体模型处理光束传输问题的方法，就借助了物理直觉形象，他把光想象为一种流体，由于光流体模型的建立，使得光束传输的几何光学特性和波动光学特性结合了起来，既直观，有形象，而且因具有严密的物理学理论基础而不失其周密性和细致化。
（5）局限性。物理模型是在一定条件下正确反映了研究对象的本质特性，因此一切物理模型都具有一定的适用范围和限制，不能过分夸大。不然会产生错误。例如：用气体的弹性刚体模型解释粘滞系数与温度的关系时与实际产生偏差等。2物理模型的作用
中学物理模型教学包括物理概念、规律和习题解析等方面的应用。我们通过对物理模型的教学时学生能够：建立模型、概括总结、触类旁通；利用等效法化简为繁；从个别到一般的认识方法。物理模型的作用主要有以下三个方面：（1）使复杂问题简单化。等效的问题在不少的物理过程或现象中也是存在的，如做功和热传递在改变物体内能方面是等效的。如果我们在应用物理模型时采用等效法去建立物理模型，将会使问题大大的简化[3]。物理学研究对象是十分复
杂的客观世界，其起作用的因素很多，需要把复杂问题简单化，便于人们理解和掌握，而模型方法恰好体现：抓主要矛盾，突出问题的本质，可以使研究工作大为简化。例如，在研究物体的机械运动时，实际上的运动往往非常复杂，不可能有单纯的直线运动，匀速运动，圆周运动。为了使研究变为可能和简化，我们先忽略某些次要因素，把问题理想化的方法，如引入匀速直线运动，匀变速直线运动，匀速圆周运动和简谐运动等理想化的运动，以便于学生更好的理解，由浅入深逐步掌握物理知识。这就是先建立理想化的物理模型，然后在一定条件下，用于处理某些实际问题。最后达到教学目的。
（2）逐步逼近实际。应用模型方法研究物理问题，能使问题的本质突出，关系明朗，有利于问题的解决。但我们也要看到次要因素虽然对研究对象影响不大，但是还是有影响，所以忽略次要因素得到的结论必然是近似的，与实际有一定差距。弄清楚主要因素后，在考虑次要因素，这样做一级近似就逐渐逼近实际。而建立物理模型为研究实际事物（原型）提供一个比较的标准，从而开辟了研究实际事物的特征和变化规律的途径。例如我们在研究机械能守恒时，我们经常会用到“光滑”这个字眼，其实在现实中光滑是不存在的，但是我们可以通过这种假设的理想状态来研究整个过程，这样得出的实验数据再与理论想比较。最后再推广到实际中，这样就可以更好的理解误差的来源，也方便学生理解机械能守恒的由来，可以加强记忆。
（3）做出科学预言。作为对物理事物简化描述的物理模型，不仅能够解释物理现象和实验定律，而且常能做出科学预言。例如在热机效率的研究中，人们实际热机的效率总是小于可逆卡诺热机的效率，这就启发人们在设计热机时，尽可能接近于卡诺热机，以提高热机效率。在固体理论的研究中，常常以没有“缺陷”的理想晶体作为研究对象。当时从应用量子力学对理论晶体进行计算的结果。发现理想晶体的强度竟然比普通金属材料大一千倍，物理学家认为，理想晶体的强度竟然比实际晶体大一千倍，那么常见的金属材料强度之所以减弱，就是由于有许多“缺陷”，加入能减少材料中的这些缺陷，那就能提高金属材料的强度，从而大大减少金属，实践证明，物理学家的预言是正确的。
在中学物理教学中，物理模型可以培养学生正确的科学思维方法，中学物理教学中培养学生正确的思维方法是提高物理思维能力的基础，初学物理的学生往往只注意知识的学习，并不关心思维方法是否正确，而在整个中学的物理学习中，不同阶段的物理学习思维方法有不同的要求和特点，对此特点和规律的掌握直接影响学习物理思维的发展和学习效果，因此引导学生建立和运用正确的思维方法至关重要，在物理教学过程中物理模型的建立和分析过程就是科学的思维方法培养和建立过程，由此能使学生运用物理思维方式正确透彻理解物理概念，物理规律和掌握、理解物理运动的过程[4]。
同样，物理模型还可以便于学生理解物理学中的难点，中学物理教材中有很多物理知识比较抽象难懂，学生不容易理解和掌握，我来模型就是科学抽象方法的一种形式，它是以客观实在为原型经过科学抽象的产物，是客体主要特性的反映，通过物理模型的教学，突出问题的主要因素，忽略次要因素，帮助学生建立清晰起的物理研究对象，达到疏通思维道理，使物理问题化繁为简，化难为易，起到降低教学难度的作用，易于学生理解和掌握物理研究对象的本质特性及其规律，如质点、理想气体、点电荷，点电源等等。学生在理解这些概念时，很难把握其实质，而建立概念模型是一种有效的思维方式。3物理模型在中学物理教学中的意义
教师在教学中必须认识研究教材、吃透教材，将各章节知识系统化 [5] 在此基础上形成物理模型。在以物理模型作为教学的切入点。二学生通过物理模型的应用可以使抽象、复杂的物理问题形象化、具体化。便于物理知识应用于实际，便于学生对知识的学习。同时物理模型的建立过程对学生认识和处理问题有着重要指导和现实意义
由于客观事物具有质的多样性，它们的物理性质和运动规律往往是很复杂的，不可能一下子把它们的规律全面认识和掌握清楚，因而在中学物理教学中长采用物理模型来代替实在的客观物体，可以使物体的性质和规律具有比较简单简明的形式，从而便于学生认识和掌握它们的概念、运动规律及其本质特征。建立物理模型也是一种科学的研究方法和思维方式，它的运用有助于学生思维品质的提高。建立和正确使用物理模型可以提高学生理解和接受新知识的能力，同时也有助于学生掌握物理学的研究方法，可使学生对物理本质的理解更加细致深入，对物理问题的分析更加清晰明了，所以，物理模型在物理教学中有着重要的物理思维方法、物理研究方法等方面的价值意义。4结语
物理模型在物理学研究和教学中有着非常重要的作用，它是学生学习物理知识的基石。同时，物理模型也贯穿于整个中学物理教材的个部分的内容中，学生对于一些重要物理知识、规律的掌握、理解及其思维能力的培养都建立在对物理模型的掌握和理解之上，所以，中学物理教学过程中的各个阶段都要特别注意对学生物理模型的建立、理解、掌握的基本思路、基本方法的培养和训练。只有让学生在潜移默化之中培养了这种思维才能让他们的物理素质能够得到最大的发展，这也正符合我们素质教育的要求。
总之，在教学过程中应用好物理模型，能将难点知识简化，便于学生接受，同时能启发学生思维，提高学生的理解能力，是我们在进行素质教育的重要一环。但是在应用物理模型应该注意[6]:(1)模型是在一定条件下适用的，现实世界中，有很多事物与这种“理想模型”十分接近，在一定场合，一定条件下，作为
一种近似，可以把实际事物当做“理想模型”来处理。但是也要具体情况具体分析。例如在研究地球绕太阳公转时，由于地球与太阳的平均距离相对于地球自身大得多，即地球的形状、大小对研究过程可以忽略不计，这样可以把地球当作质点来处理。但是在研究地球自转时，地球各点转动半径不同，地球的形状、大小不能忽略，此时就不能把地球当做质点来处理。（2）物理模型是不断完善发展的。随着社会不断进步，人类对事物本质的认识也是不断深入和提高的，物理模型也相应的由初级向高级发展并不断完善。例如原子模型的痛楚就是不断完善的过程。
参考文献
[1] 《教育学》.教育学编委会.辽宁大学出版社 [2] 《普通心理学》.华东师范大学出版社
[3] 韩清海.张风民.高一物理下册导与练[M].陕西人民教育出版社 2007 [4] 阎金铎.《物理思维论》.广西教育出版社.1996 [5] 高玉祥.程正芳.郑日吕.心理学[M] 北京师范大学出版社 2003 [6] 周春雨.物理模型在中学物理教学中的应用[J] 物理教师 2000 作者简介.张俊（1989-）男，大学
类别：教学设计 题目：在物理教学中建构物理模型学校：溧阳市平桥初级中学 姓名：谭成峰 电话：*** 在物理教学中建构物理模型摘要：中学物理教材中有许多物理知识比较抽象，学生......
中学物理实验在物理课程教学中的作用论文摘要：物理学是一门实验科学，物理实验对于基本概念和理论的建立有着不可替代的作用，合理地利用实验课程，不但能够有效提升中学生物理学习......
实验在中学物理教学中的作用分析 ?τ谥醒Ю砜平萄Ф?言，物理教学是其中极为重要的组成部分，对于学生各方面能力的养成存在重要意义。中学物理是实验性很强的教学科目，实验教学......
浅析多媒体在中学物理教学中的作用 湖南溆浦低庄镇中学 唐建华[内容摘要] 本文以我校师生运用多媒体教学，努力探索课改为背景，通过典型事例，辨析了对多媒体教学的错误认识，说明......
1．物理学史的渗入有助于激发学生的学习兴趣 传统教学学生主体意识淡薄，老师习惯于边讲述，边板书，学生只是被动听课和记录，没有独立思考的时间和空间；教师代替学生思考和总结，缺乏师......
