论探究模型法在高中物理教学中运用

摘要：构建物理模型是处理物理问题常用的方法。在处理实际问题过程中，如何构建模型最接近于实际效果，是处理问题的关键。通过理论分析和实践例证，了解构建模型的具体思路和方法，能起到事半功倍的作用。
关键词：物理教学；物理模型；模型方法
1002-7661（2013）01-064-01
教学有法，教无定法。打造高效的课堂教学就要采用科学的教学方法。中学生学习物理的基本方法很多，如观察法、实验法、模型法、等效法、类比法和数学法等，而构建物理模型的方法是学习和解决有关物理问题的重要方法之一。本文侧重介绍模型法探析学生掌握这种方法的心理优势与障碍，并加以点拨。

一、物理模型的概念

从广义上讲，物理学中的各种物理概念，如物质、长度、时间等都可称为物理模型，物理学上的研究对象、对象的状态、状态的变化过程等均可称为物理模型；从狭隘上说，反映特定的物理现象、物理问题的理想化实体、理想化过程、理想化状态、理想化结构等，叫物理模型。

二、物理模型的分类

在物理学习和研究中，关键是要明确三个方面的问题：学习研究的对象是什么，学习和研究的对象处于什么状态，学习和研究的对象和状态如何变化。对应于物理的模型有三种类型：实体物理模型、状态物理模型、过程物理模型。
1、实体物理模型：对于一个物理研究对象，相关的物理因素很多，舍弃掉一些与研究过程无关或影响不大的因素，抓住主要的因素而得到的理想的研究对象。如质点、点电荷、点光源等物质模型；如碰撞系统、热力学系等系统模型。如分子电流、原子结构等结构模型等。
2、状态物理模型：在描述研究对象所处的状态时，用对应的物理量来表达出来，这样的物理量就是状态参量。如描述理想气体的状态参量，用p、V、T来表征；描述物体运动的状态参量，用位置、速度、加速度等来描述。这些状态量所表达的就是状态物理模型。
3、过程物理模型：现实中的物理现象的变化过程是错综复杂的，为了突出事物变化过程的主要因素，就要把物理过程简单化、理想化，而又不改变物体运动的实质，于是建立过程物理模型。如匀变速直线运动、自由落体运动、理想气体的等温变化等。

三、模型法的作用

1、推动物理学发展由于受人们认知水平和时代科技水平的限制，理想化模型不可能全面地反映原型，所以如果提出的理想化模型不能解释新的实验现象或与事实有矛盾，就需要对这个理想化模型进行补充、修正、甚至否定而提出新的理想化模型，再由实验检验。在这一发展过程中，理想化模型的建立推动了物理学的发展。
构建理想化的物理模型的例子在物理学发展史上屡见不鲜。如在力学中，牛顿提出了万有引力理论。牛顿一方面运用了开普勒的行星运动的太阳系模型，另一方面借助数学方法证明了“一个球体吸引外边物体时，它们的质量就好像集中在它们各自的中心一样，太阳系中的所有星球可视为有质量而无形状与大小的点”。据此，建立了质点模型，从而首先发现了万有引力定律。
2、促进物理教学物理模型揭示了物理概念的进化与形成，所以模型方法也就成为理解物理概念的基本思路。如电学中的库仑定律只适用于真空中的点电荷模型。几何光学中的反射、折射定律则是在建立了“光线”、“点光源”“平滑的反射面，折射面”等光学模型，在此基础上，推出了重要的物理结论等。新课程标准中的探究过程就是让学生在学习的过程中，学会建立物理模型。

四、如何指导学生掌握物理模型方法

1、指导学生要善于利用物理模型来形成物理概念比如在学习电场和磁场这些抽象概念时，就可用“光芒四射”来形容正点电荷的电场线；用“众矢之敌”来形容负点电荷的电场线；用“钢花飞溅”来形容N极附近磁场的磁感线等。
2、指导学生善于利用物理模型来建立和理解物理规律 建立物理实际过程和理想化的物理模型之间的有机联系，熟悉物理运动规律与物理模型的联系。
3、指导学生正确利用物理模型来解答物理问题学生解决物理问题时，就是把题意叙述的物体运动过程转化成物理模型。为此在指导学生解题时要注意物理模型方法的应用，一般程序是：（1）指导学生读题，确定研究对象。（2）确定研究对象的实体物理模型。（3）从实体物理模型和习题所给出的已知条件、待求量出发，确定实体模型所处的状态，即确定研究对象的状态物理模型。（中专生毕业论文www.618jyw.com
4）确定研究对象状态变化的过程物理模型，明确状态变化的物理过程，再把物体的运动过程与物理规律相联系，建立过程物理模型，从而列出对应的方程或方程组。（5）通过推理计算，依据状态物理模型和过程物理模型，求出结果，并作检验。
4、指导学生学习教材中已明确提出或隐含的物理模型 明确提出的如质点、点电荷。没有明确提出的如光滑面、弹性体、范性体、电解质等；理想气体的等容、等压、等温等过程，匀速直线运动、自由落体运动、匀变速直线运动等都是理想化物理模型。
五、结束语
新课标要求：重在培养学生的探究精神和创新能力。这也是我国当前的教育现状所必须的。平时的教学活动，最主要的最有效的方式之一就是物理模型教学。在此提出我的模型教学的观点和体会，请同行批评指正。