物理模型的建立及物理模型的重要作用

孫航

重慶市彭水苗族土家族自治縣中學(xué)校

物理模型的建立及物理模型的重要作用

孫航

重慶市彭水苗族土家族自治縣中學(xué)校

對(duì)于當(dāng)前的高中物理而言，大多數(shù)學(xué)生的反應(yīng)都是學(xué)習(xí)困難。課堂當(dāng)中教師所講的內(nèi)容很容易就可以理解，但是在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)卻顯得很盲目。對(duì)此，采用物理模型進(jìn)行教學(xué)，不僅可以讓學(xué)習(xí)內(nèi)容變得更加直觀(guān)、形象，同時(shí)學(xué)生在套用公式時(shí)也顯得更容易理解。對(duì)此，為了更好的提高高中物理教學(xué)質(zhì)量，本文詳細(xì)分析物理模型的建立及物理模型的重要作用。

高中物理；物理模型；建立；重要作用

引言

物理模型是一種很好的能夠適應(yīng)高中物理教育的教學(xué)手段，簡(jiǎn)單而言就是借助將抽象、簡(jiǎn)單化的知識(shí)內(nèi)容轉(zhuǎn)變的更容易理解。物理模型在應(yīng)用的過(guò)程中，能夠?yàn)閷W(xué)生提供一個(gè)簡(jiǎn)單、明了的解決問(wèn)題的方法。在應(yīng)用的時(shí)候能夠?qū)?shí)際的問(wèn)題抽象成為一個(gè)模型，從而提高問(wèn)題解決的效率和效果。物理模型在教學(xué)當(dāng)中的作用和效果不言而喻。對(duì)此，探討物理模型的建立及物理模型的重要作用具備顯著教育意義。

1.物理模型的建立

物理模型的建立方式非常多，因?yàn)橹苯咏⒎ㄊ亲顬橹苯忧页Ｓ玫囊环N，所以下列列舉一個(gè)關(guān)于直接建立法的物理模型建立案例。

直接建立法的具體步驟為：1、明確研究的目的，并將目的籌劃成為對(duì)象模型；2、分析模型環(huán)境，并構(gòu)建正確的理想化的物理環(huán)境；3、探討對(duì)象在物理環(huán)境當(dāng)中的改變，并突出改變的過(guò)程，將其抽象轉(zhuǎn)變?yōu)槔硐牖Ｐ偷倪^(guò)程。對(duì)于具體物理問(wèn)題而言，就是在明確研究對(duì)象以及抽象化模型之后，需要認(rèn)真的探討物理的過(guò)程，明確物理過(guò)程的具體特點(diǎn)，掌握在變化過(guò)程中的各項(xiàng)影響因素，并根據(jù)具體問(wèn)題提出具體要求，突出前提，找到變化的重點(diǎn)，將實(shí)際的物理過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)槌橄蟮睦硐牖^(guò)程，并以此列舉物理規(guī)律計(jì)算方式，解決問(wèn)題。

例如，在圖1中，彈簧的勁度系數(shù)為K，彈簧一段固定在墻面上，另一端連著一個(gè)物體，該物體質(zhì)量為M，物體凈值在光滑的水平面（0）上，現(xiàn)在有一個(gè)質(zhì)量為m的子彈水平射入物體中，射入速度為V0，那么最少會(huì)在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)物體達(dá)到0點(diǎn)。對(duì)于這一問(wèn)題，可以將子彈與物體聯(lián)合成為一個(gè)系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)當(dāng)做是研究的目的。然后忽略子彈的轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象，默認(rèn)將子彈進(jìn)入物體的過(guò)程評(píng)判成為平行移動(dòng)的過(guò)程，并建立一個(gè)質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)模型。子彈射入到木塊當(dāng)中停留的時(shí)間非常短，彈簧的變形非常小，所以忽略不計(jì)。所以可以認(rèn)為在這一個(gè)過(guò)程中，眼這水平的方向所受的力為0，系統(tǒng)的變化是一個(gè)完全非彈性的碰撞。對(duì)此，便建立一個(gè)關(guān)于完全非彈性碰撞的模型，建立公式：mV0=（M＋m）V。因?yàn)橄到y(tǒng)所獲得的速度比較短暫，所以位移可以忽略不計(jì)，所以認(rèn)為系統(tǒng)雖然具備速度V，但是仍然處于平衡位置0點(diǎn)。在選擇子彈、物體、彈簧所組成的系統(tǒng)作為研究對(duì)象之后，忽略彈簧的質(zhì)量、摩擦力以及空氣阻力，并建立彈簧振子的模型，振子從平衡0的位置以速度V向左移動(dòng)，這也就滿(mǎn)足了簡(jiǎn)諧振動(dòng)公式，之后便可以套用公式進(jìn)行計(jì)算。在這一問(wèn)題當(dāng)中，首先建立了兩個(gè)探討對(duì)象的物理模型以及兩個(gè)存在運(yùn)動(dòng)變化的物理模型，這一個(gè)模型在建立之后，便可以借助動(dòng)量守恒、簡(jiǎn)諧振動(dòng)公式進(jìn)行計(jì)算，并獲得最終的結(jié)果，解決問(wèn)題。

圖1

2.物理模型的重要作用

物理模型主要是將物理問(wèn)題進(jìn)行概括以及抽象化，將主體的認(rèn)識(shí)從客觀(guān)的實(shí)際能動(dòng)進(jìn)行體現(xiàn)的一種過(guò)程，是認(rèn)識(shí)主體從實(shí)際上升到抽象理論的一種學(xué)習(xí)方式。物理模型不僅是典型的物理案例，同時(shí)也是物理基礎(chǔ)知識(shí)的一種理論性的總結(jié)與概括。物理模型的基本特點(diǎn)便是具備一定的代表性與典型性，物理模型主要來(lái)源于物理問(wèn)題，在展現(xiàn)問(wèn)題的主要內(nèi)容之后，尋找到問(wèn)題的根本，并去除掉不重要的影響因素，并突出問(wèn)題的主要影響因素，再進(jìn)行分析和計(jì)算。例如，質(zhì)點(diǎn)的剛體模型當(dāng)中，物理模型主要是歸納基礎(chǔ)規(guī)律以及基礎(chǔ)知識(shí)，并通過(guò)有代表性的物理規(guī)律進(jìn)行表達(dá)。物理模型不僅僅是物理概念、物理知識(shí)的一種集結(jié)，同時(shí)也是物理問(wèn)題分析思維的一種展現(xiàn)。

物理模型不僅能夠?qū)⑽锢硪?guī)律以更加簡(jiǎn)單、明了的方式顯示出來(lái)，同時(shí)還可以展現(xiàn)物理模型以及物理規(guī)律在表達(dá)方式方面的和諧性和簡(jiǎn)明性。例如，在動(dòng)量定理預(yù)計(jì)動(dòng)能定理的教學(xué)中，動(dòng)能定理是表達(dá)力在時(shí)間方面的累計(jì)作用，而動(dòng)能定理是表現(xiàn)力在空間當(dāng)中的累計(jì)作用。力作用效果在空間、時(shí)間方面的應(yīng)用便是統(tǒng)一性的，而在形式方面的表達(dá)便是和諧和對(duì)稱(chēng)的。從這一種形式方面可以感受到物理知識(shí)的趣味性，并感受物理知識(shí)的“美”。物理模型是思維與知識(shí)的一種結(jié)合，借助物理模型可以構(gòu)建物理知識(shí)的和諧美，并展現(xiàn)科學(xué)思維和人文精神的一種結(jié)合。

物理情境與物理模型的構(gòu)建主要是建立在抽象物理知識(shí)基礎(chǔ)上的，是貼近或靠近與現(xiàn)實(shí)生活中的，更靠近于學(xué)生的實(shí)際生活，可以借助生活經(jīng)驗(yàn)解決具體的物理知識(shí)問(wèn)題，促使學(xué)生感受到物理知識(shí)的現(xiàn)實(shí)感以及親切感，并感受物理課程的具體形式，尤其是在一些研究性、探究性學(xué)習(xí)內(nèi)容方面，物理模型的應(yīng)用價(jià)值更加明顯。

3.總結(jié)

綜上所述，因?yàn)楦咧形锢斫虒W(xué)的本身特點(diǎn)，物理模型本身就屬于物理思維當(dāng)中的一種體現(xiàn)，本身的形式就是較為理想化的，同時(shí)借助模型可以讓研究的目標(biāo)顯得更加簡(jiǎn)單和直觀(guān)，學(xué)生在這樣的學(xué)習(xí)情況下能夠更好的認(rèn)識(shí)到物理事物之間的聯(lián)系及其本質(zhì)特點(diǎn)，并借助物理概念的構(gòu)建，尋找到物理當(dāng)中的規(guī)律，并更好的形成物理方法的學(xué)習(xí)理論。

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