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谈中学物理教学模型法的建立和应用
1物理模型及其分类
物理模型是物理思想的产物,是科学地进行物理思维并从事物理研究的一种方法.就中学物理中常见的物理模型,可分类如下：
1 1物理对象模型化
物理中的某些客观实体,如质点,舍去物体的形状、大小、转动等性能,突出它所处的位置和质量的特性,用一有质量的点来描绘,这是对实际物体的简化.当物体本身的大小在所研究的问题中可以忽略,也能当作质点来处理.类似质点的客观实体还有刚体、点电荷、薄透镜、弹簧振子、单摆、理想气体、理想电流表、理想电压表等等.
1 2物体所处的条件模型化
当研究带电粒子在电场中运动时,因粒子所受的重力远小于电场力,可以舍去重力的作用,使问题得到简化.力学中的光滑面；热学中的绝热容器、电学中的匀强电场、匀强磁场等等,都是把物体所处的条件理想化了.
1 3物理状态和物理过程的模型化
例如,力学中的自由落体运动、匀速直线运动、简谐运动、弹性碰撞；电学中的稳恒电流、等幅振荡；热学中的等温变化、等容变化、等压变化等等都是物理过程和物理状态的模型化. 2物理模型的作用 模型方法是物理学研究中常用的一种重要研究方法,它不仅可以应用于形成正确的理论,也有助于对各种具体现象、具体问题的研究,物理模型主耍有以下一些作用.
2 1使复杂问题简单化
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,模型方法恰恰体现了抓住主要矛盾,突出问题的本质,可以使研究工作大为简化.此外,地球的自转和气体的流动对物体的下落也有一定的影响.
2 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.但是,我们也应看到,次要因素虽然对问题的影响很小,但毕竟有一定的影响,所以忽略次要因素以后得到的结果必然是近似的,与实际是有一定差距的.弄清楚主要矛盾后,再考虑次要矛盾,如此一级级作近似,就可能逼近实际.建立物理模型为研究实际事物提供了一个比较的标准,从而开辟了研究实际事物特征和变化规律的途径.
2 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,而且也常常能够做出科学的预言,指明进一步研究的方向.物理学家认为,常见的金属材料强度之所以减弱就是因为材料中有许多“缺陷”,假如能减少材料中的这些“缺陷”,那就能大大提高金属材料的强度,从而大大节约金属.实践证明,物理学家的预言是正确的.
3物理模型在中学教学中的运用
3 1建立概念模型,理解柢念实质
概念是客观事物的本质属性在人脑中的反映.客观事物的本质属性是抽象的、理性的.要使它在人脑中有深刻的反映,必须将它与人脑中已有的事物联系起来,使其形象化、具体化.物理概念大都是以理想化模型为对象建立起来的.如质点、刚体、理想气体、单摆、电场线、点电荷等.学生在理解这些概念时,很难把握其实质,而建立概念模型则是一种有效的思维形式.
3 2构造过程模型,建立物理图景,训练发散思维
物理过程的理想化模型有匀速直线运动、简谐振动、气体的等温、等容、等压变化过程,匀速圆周运动、镜面反射等.物理学中,符合守恒条件的状态变化,是与中间过程无关的.这使我们能够想象不同的过程模型、不同的物理图景来完成状态变化,以训练思维发散.气体实验定律和状态方程,是气体保持质量不变时,初状态与末状态之间的守恒方程,由于气体的状态参量较多,所以气体状态变化问题的发散性很强. 4如何帮助学生构建物理模型 物理学中“建模”能力是一种很重要的能力,这里存在一个如何将实际问题转化成一个物理问题的过程,就是建立物理模型的过程,它是分析研究问题的主要手段.无论问题情景多么新颖多变、与日常生活联系多么密切,大都可以归结为学生熟悉的物理模犁.
中学生的抽象思维能力较差,在分析事物时,他们往往看不到主流与支流、本质与非本质、内部与外部、部分与整体、抽象与具体的区别和联系,他们的形象思维强而语言的概括能力较弱,容易受到思维定势的影响,主观臆断强而唯物主义观点较弱,看到事物不易形成概念,因此,学生建立物理模型的心理障碍较多.不过我们可以从以下几方面尝试帮助学生建立物理模型. 4 1实验引导 实验是物理学的基础,所以,在建立物理模型时离不开实验.其一般方法是先做有关实验,使学生在脑海中留下一个直观的、具体形象的物理模型,在次基础上作抽象引导,形成一种思维轮廓,变成具有思维特征的物理模型.然后利用学生思维中己建立起来的物理模型去解决一些实际问题.这样建立起来的物理模型学生印象深刻.
4 2下定义
有些物理模型的建立,学生要从模型本身的特点给予定义,然后在运用中进一步体会模型的内涵.
4 3例题、习题中引导
建立物理模型在解答物理例题和习题中经常起着决定性的作用.例如在题目中出现“接触面光滑”意即不考虑摩擦；“铁块”即可认为是实心的,而“铁球”有可能是空心的；“轻质弹簧”或“轻绳”即指不考虑弹簧或绳的质量…….学生若不知道这些模型所包含的物理意义,则不能正确解答有关习题. 5结束语 在中学物理教学中,循序渐进地启发、引导学生,合理建立、应用物理模型,养成良好的思维习惯,这对开发学生智力,发展创造性思维,将起到积极的作用.所以,物理模型在教学领域有着重要的价值.
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