[精品]浅谈物理模型在习题中的运用

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1、浅谈物理模型在习题中的运用浅谈物理模型在习题中的运用摘要：物理模烈是Itl客观物质世界过渡到物理概念、物理规律的中间环节，是高中物理的教学重点和难点，对于习题的解决具有直接的指导意义。本文在梳理高中阶段物理模型分类的基础上，从培养学生的观察能力和物理思想方法两个方面来阐述如何帮助学生建构和理解物理模型，总结了运用模型到物理习题屮的基本环节。关键词：物理模型；高中物理；习题应用1•引言物理模型是物理学中的理想化方法之一，而且以科学知识和实验事实为依据,对事物原型作出简化和纯化处理，经分析综合、抽象概括等一系列科学思维而建立起来的［1］。物理学所研究的对象，大都是理想化模

2、型。物理模型是物理概念和规律赖以建立的基础，并有助丁理解物理概念和规律。通过对近几年有代表性的试题和习题，用考试的方法进行调查发现：市于学生缺乏建构模型的意识、物理基础知识掌握不扎实，在建模过程中存在较多错误和漏洞等［2］。高中物理之所以难学，究其原因，关键在于无法在头脑中找到题目的原型。模型方法作为思维方法和行为方式，蕴涵着很高的认知价值。学生一旦将模型方法内化为自己的认知图式，就能获得认知水平的发展［3］。2.高屮物理常见的物理模型从狭义上讲，屮学物理模型大致可以分为对象模型、概念模型和过程模型。2.1对象模型对象模型是用来代替研究对象实体，且能从不同侧面描述和揭

3、示其在各种问题中特征的理想化模型。如力学中的光滑斜面、单摆、质点、完全弹性体、刚体、杠杆、轻质的绳、杆和弹簧振子等；热学中的绝热容器、分子的球形和立方体模型、理想气体等；电学中的点电荷、试验电荷、绝缘体、纯电阻、无限长导线和螺线管、理想电表、理想变压器、理想导体、理想电解质、连续介质；光学中的点光源、薄透镜等。例如探究杠杆平衡条件时，忽略了形变，即是把杠杆经过理想化的处理，从而顺利引导学生得出杠杆平衡条件；对于固体和液体，可以认为分子是一个个紧密排列在一起的球体，对气体，由于分子间距离较大，可以利用立方体模型计算分了间的距离。2.2概念模型物理概念是在大量的观察、实验

4、基础上，通过分析比较、归纳综合，把物理现象的共同属性和本质特征加以理想化的抽象概括而建立的。例如，可以通过列举天体的运动、物体的运转等直观材料，经过分析、抽象、概括等思维过程，让学生认识到并抽象出来其共同特征，就建立了“机械运动”概念。为了描述汽车和飞机运动的快慢，引入了速度这一概念乂如将物质形态自身理想化的狭缝、薄膜、光的波粒二象性模型、光线、匀强电场、匀强磁场、电场线、磁感线、理想流体、绝对黑体等理想化模型的建立，即是抓住主要影响因素，忽略物理原型的次要因素，來反映所研究的物体本质属性。2.3过程模型过程模型是根据研究问题的性质和需要，忽略影响自然界中物体运动的次

5、要因素，简化对复杂运动过程的处理，把研究对象所处的外部条件理想化，突出本质特征，且建立在质点运动上的各种典型模型。比如真空状态；力学中的匀（变）速直线运动、匀速圆周运动、光滑斜面、平抛运动、（非）弹性碰撞、简谐运动、简谐波、伽利略的惯性实验、自由落体运动、共点力作用下的动态平衡模型等；热学中的绝热过程、等温过程、等容过程、等压过程、绝热过程、分子热运动图景、理想气体的平衡态等；电学中的恒定电流、等幅振荡、直流电路动态分析模型、变压器电路动态分析模型等；研究原子物理吋原子所处的基态和激发态等。例如，为了研究物理问题的方便，我们可以把站在自动扶梯上乘客的运动、雨滴接近地面

6、时的运动、百米赛跑的过程等近似看做匀速直线运动；轿车启动的过程等看做匀加速直线运动；公交车刹车、进站或飞机着落后在跑道上的滑行等过程可以近似看做匀减速运动；从水龙头上滴落的水滴，由于是在地球表面附近且水滴流速不算太大，水滴所受的空气阻力与重力相比可忽略不计,同时也可不计地球口转、周围物体对它的引力以及水滴的形状、大小等非本质因素的影响，因而可认为是一个质点处于一个重力强度为g的均匀重力场，因此可近似看做自由落体运动；打排球扣球可看做平抛运动；伽利略以实践为基础，合理运用理想斜面这一模型，推理出物体的运动不需要力來维持，牛顿继而总结出了牛顿笫一定律。尔后这一理想斜面乂在

7、机械能守恒定律等中应用。我们可以看出理想实验是物理学家源于自身经验而乂超出自身经验的一种高级思维活动，是一种以可靠的事实为依据，以科学的实践为基础，忽略次要因素，进行逻辑推理，并把实验的情况合理外推到一种理想状态，从而揭示自然现象本质的假想的实验。3.物理模型的建构与问题解决3.1观察能力和物理思想方法与建模能力相辅相成物理模型是将带有实际色彩的物理对象或过程，通过近似与忽略、类比与联想、抽象、理想化等方法抽象概况而成。高考物理考查的主要是源于身边实际、游戏、生活体验、体育项目、科技热点、社会热点等的情境模型，是物理对象模型、概念模型、过程模型的有机