在中学物理教学中建立理想化物理模型的探讨

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1、在中学物理教学中建立理想化物理模型的探讨　　在中学物理教学过程中，理想化模型是很重要的一个工具，建立理想化物理模型，是非常重要的一个过程，建立好了理想化模型，对学生的学习是万丈高楼的基石。　　物理模型是在抓住主要因素忽略次要因素的基础上建立起来的，它能具体、形象、生动、深刻地反映事物的本质和主流。中学物理教学的实质是利用抽象简化后的物理模型研究物理规律的教学，通过分析模型的内涵，借以研究物理过程发生发展的规律。如何拓宽模型教学范畴，利用模型搞好物理教学，尤其是做好综合复习，对提高学生综合应用知识的能力，引导学生不断提出问题，而后解决问题，对提高学生综合分析能力尤其重要。　　模型法是解决物理

2、问题的重要而又基本的方法，是学生分析问题和解决问题能力的最高层次之一，因此我们在教学中要重视理想模型的教学，引导学生正确运用模型法解决物理问题，从而加深对物理概念及物理规律的理解，提高处理物理问题的能力。　　一、物理模型在教学中的运用　　（一）建立模型概念，理解概念实质4　　概念是客观事物的本质在人脑中的反映，客观事物的本质属性是抽象的、理性的。要想使客观事物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，使之形象化、具体化。物理模型大都是以理想化模型为对象建立起来的。建立概念模型实际上是撇开与当前考察无关的因素以及对当前考察影响很小的次要因素，抓住主要因素，认清事物的本质，利用

3、理想化的概念模型解决实际问题。如质点、刚体、理想气体、点电荷等等。学生在理解这些概念时，很难把握其实质，而建立概念模型则是一种有效的思维方式。　　（二）认清条件模型，突出主要矛盾　　条件模型就是将已知的物理条件模型化，舍去条件中的次要因素，抓住条件中的主要因素，为问题的讨论和求解起到搭桥铺路、化难为易的作用。例如，我们在研究两个物体碰撞时，因作用时间很短，忽略了摩擦等阻力，认为系统的总动量保持不变。条件模型的建立，能使我们研究的问题得到很大的简化。　　（三）构造过程模型，建立物理图景　　过程模型就是将物理过程模型化，将一些复杂的物理过程经过分解、简化、抽象为简单的、易于理解的物理过程。例如

4、，为了研究平抛物体的运动规律，我们先将问题简化为下列两个过程：第一，质点在水平方向不受外力，做匀速直线运动；第二，质点在竖直方向仅受重力作用，做自由落体运动。可见，过程模型的建立，不但可以使问题得到简化，还可以加深学生对有关概念、规律的理解，有利于培养学生思维的灵活性。　　（四）转换物理模型，深入理解模型　　通过对理想化模型的研究，可以完全避开各种因素的干扰，在思维中直接与研究对象的本质接触，能既快又准确地了解事物的性质和规律。例如，建立起“单摆”4这一理想化模型后，理解了单摆的周期公式，可以解决类似于单摆的一系列问题：在竖直的光滑圆弧轨道内作小幅度滚动的小球的周期问题；在竖直的加速系统内

5、摆动的小球的周期问题；在光滑斜面上摆动的小球的周期问题。　　二、使用模型应注意的问题　　（一）模型是在一定条件下适用的　　建立物理模型，可使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差。现实世界中，有许多事物与这种“理想模型”十分接近，在一定场合、一定条件下，作为一种近似，可以把实际事物当作“理想模型”来处理，但也要具体问题具体分析。例如，在研究地球绕太阳公转运动的时候，由于地球与太阳的平均距离（约14960万千米）比地球半径（约6370千米）大得多，地球上各点相对于太阳的运动可以看作是相同的，即地球的形状、大小可以忽略不计，这样就可以把地球当作一个“质点”来处理；但在研究地球自转时，地球上各点

6、的转动半径不同，地球的形状、大小不可以忽略，不能把地球当作一个“质点”来处理。　　（二）物理模型是在不断完善发展的　　随着社会的不断进步，人类对事物的本质的认识也是不断深入和提高的，物理模型也相应地由初级向高级发展并不断完善。例如，原子模型的提出就是一个不断完善的过程。起初，人们认为原子是不可分的，其英文名称atom的原义，即不可分割的意思。直到1897年汤姆生通过阴极射线实验发现电子，揭开了原子结构的序幕，汤姆生认为：原子是一个球体，正电荷均匀分布在球内，电子像枣糕里的枣子那样镶嵌在原子里，这就是汤姆生的“枣糕式”原子模型，此模型能说明原子是中性的，并能说明辐射电磁波形成原子光谱，但解释

7、不了α粒子散射现象。卢瑟福进行了α4粒子散射实验，他认为：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转，这就是卢瑟福的“原子核式结构”模型，此模型可以解释α粒子散射实验，还可以估算出原子核的大小，但与经典电磁理论产生了两个矛盾。玻尔为了解决上述矛盾，提出了原子的“轨道量子化”模型，这种模型的内容是三条假设：即能级假设、跃迁假设、轨道假设。　　总之，通