關(guān)于高中物理模型的認(rèn)知與思考

張玉燁

【摘要】很多同學(xué)都說物理難學(xué)，感覺物理難度大，知識(shí)點(diǎn)多，體系紛繁復(fù)雜，沒有頭緒，感覺永遠(yuǎn)有做不完的題，有永遠(yuǎn)總結(jié)不完的規(guī)律。有一種高效物理學(xué)習(xí)方法，是構(gòu)建物理模型。

【關(guān)鍵詞】物理模型；作用；程序

【中圖分類號(hào)】G633 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）07-0276-01

一、什么是物理模型

物理主要研究我們身邊事物的規(guī)律。為了使繁雜的問題變得形象，從而簡(jiǎn)潔高效的處理物理問題，我們就要經(jīng)常把復(fù)雜的實(shí)際情況轉(zhuǎn)化成一定的，簡(jiǎn)單的，熟悉的模式，形成一定的經(jīng)驗(yàn)性的規(guī)律，這些規(guī)律就是物理模型。

物理模型就是在抓住主要因素忽略次要因素的基礎(chǔ)上建立起來的，它能具體、深刻地反映事物的本質(zhì)。物理模型是物理思想的產(chǎn)物，是科學(xué)地進(jìn)行物理思維并從事物理研究的一種方法。因此，在物理學(xué)習(xí)中，我們要采取忽略某些不太重要的因素，采用理想化的物理模型來代替實(shí)在的客體，可以使事物的規(guī)律具有比較簡(jiǎn)單的形式，便于人們?nèi)フJ(rèn)識(shí)和掌握它們，從而讓物理學(xué)習(xí)化繁為簡(jiǎn)，提高學(xué)習(xí)效率。

二、物理模型在學(xué)習(xí)中的作用

建立模型概念，有利于我們理解事物的本質(zhì)，有利于我們理解和接受新知識(shí)和概念。建立概念模型本質(zhì)上是把與要處理的問題無關(guān)的條件以及對(duì)當(dāng)前研究影響很小的次要因素忽略，抓住最主要的因素，認(rèn)清事物的本質(zhì)，利用理想化的概念模型解決。如質(zhì)點(diǎn)、平拋運(yùn)動(dòng)、光滑斜面等等。當(dāng)在理解這些概念時(shí)，有時(shí)我們很難把握實(shí)質(zhì)，而建立概念模型能使我們對(duì)問題的解決思維中，盡可能的提高有效思維的比例。

建立和正確使用物理模型有利于我們將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化，使抽象的物理問題更直觀、具體、鮮明，突出了事物間的主要和次要關(guān)系，便于理解和解決問題。

建立和正確使用物理模型對(duì)我們?cè)谖锢韺W(xué)習(xí)及理性思考方面的思維發(fā)展、解題能力、處理和解決問題的能力提高等等起著重要的作用?？梢园褟?fù)雜的問題化繁為簡(jiǎn)、化難為易，起到事半功倍的效果。

物理模型可以讓我們把許多復(fù)雜的物理問題總結(jié)成一類問題，在以后的相似問題上提供簡(jiǎn)單思路以供比較，還可以讓我們更好的處理生活中實(shí)際問題。

三、常見的物理模型

對(duì)于高中階段的物理知識(shí)，可歸納建立以下相關(guān)模型：

1.物理對(duì)象模型化。物理中的某些客觀實(shí)體，如質(zhì)點(diǎn)，舍去物體的形狀、大小、轉(zhuǎn)動(dòng)等性能，突出它所處的位置和質(zhì)量的特性，用一有質(zhì)量的點(diǎn)來描繪，這是對(duì)實(shí)際物體的簡(jiǎn)化。類似質(zhì)點(diǎn)的客觀實(shí)體還有彈簧、單擺、理想電流表、理想電壓表等。

2.物體所處的條件模型。在物理研究中，當(dāng)有的條件的影響很小，可以忽略不計(jì)時(shí)，可以忽略這些條件。當(dāng)研究物體在空中平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平風(fēng)力與空氣阻力可以舍去不考慮，只考慮重力的作用以及初速度，使問題得到簡(jiǎn)化。類似的模型還有光滑面、勻強(qiáng)電場(chǎng)等等。

3.物理狀態(tài)和物理過程的模型化。在研究物體運(yùn)動(dòng)和變化過程時(shí)，有的因素影響可以忽略不計(jì)，就把這些因素忽略了，運(yùn)動(dòng)就的到簡(jiǎn)化。如自由落體運(yùn)動(dòng)、勻速勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)等。

4.理想化實(shí)驗(yàn)。這一中就是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，抓住主要問題，忽略次要條件，根據(jù)邏輯，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行進(jìn)一步的分析、推理，找出其規(guī)律。

5.數(shù)學(xué)物理結(jié)合模型。我們所學(xué)習(xí)的一切規(guī)律，在原則上都可以在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中找到它們對(duì)應(yīng)的表現(xiàn)形式。在創(chuàng)立物理模型的同時(shí)，也在創(chuàng)立對(duì)應(yīng)的物理狀態(tài)及物理過程的數(shù)學(xué)模型。雖然這種解決方法只是建立一種問題的一種求解近似情況的模型，但以物理模型為描述對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，可以是客觀實(shí)體的近似的定量描述。例如，在研究外力一定時(shí)加速度和質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，認(rèn)為小車受到的拉力等于砂和砂桶的重力，其實(shí)，小車受到的拉力不正好等于砂和砂桶的總重力。只有砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量時(shí)，才可近似地取砂和砂桶的總重力為小車所受的拉力，這就是我們采取簡(jiǎn)化計(jì)算的一種數(shù)學(xué)模型。

6.實(shí)際解題中的物理模型。習(xí)題中經(jīng)常有一些題目非常相似，如果忽略它們的細(xì)小的差別，可將它們歸為習(xí)題中的物理模型。此類物理模型有：細(xì)繩模型、小船渡河模型、彈簧模型等。

四、運(yùn)用物理模型解題的基本程序

要想正確運(yùn)用物理模型，必須要做好以下幾點(diǎn)：一是揣摩題目信息，找到主要研究對(duì)象與要點(diǎn)。如：物理現(xiàn)象、物理事實(shí)、物理情景、物理狀態(tài)、物理過程等。二是弄清題給信息中什么是主要因素、哪些是次要因素。三是尋找與已有知識(shí)（熟悉的知識(shí)、方法、模型）的相似、相近或聯(lián)系，通過類比，聯(lián)想，抽象概括，合理推理，形式啟發(fā)，建立起新的物理模型，將新情景問題轉(zhuǎn)化為常規(guī)問題）。四是選擇相關(guān)的物理規(guī)律和公式求解。

五、使用模型應(yīng)注意的問題

物理模型的建立和應(yīng)用，對(duì)我們學(xué)習(xí)高中物理知識(shí)很有好處，但也不能隨便使用，應(yīng)用物理模型要注意，每種模型都是在各自適用條件下使用的，建立和使用物理模型，可使問題的處理簡(jiǎn)化而又不會(huì)發(fā)生較大的偏差，但也要具體問題具體分析。例如，在研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，地球的形狀、大小可以忽略不計(jì)，這樣就可以把地球當(dāng)作一個(gè)“質(zhì)點(diǎn)”來處理；但在研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)，地球上各點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不同，地球的形狀、大小不可以忽略，不能把地球當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)來處理。還有，每種物理模型都是在不斷改進(jìn)的，我們必須要及時(shí)掌握，不斷地學(xué)習(xí)改進(jìn)。

總之，建立正確的物理模型可使我們對(duì)物理本質(zhì)的理解更加細(xì)致深入，對(duì)物理問題的分析更加清晰明了。格物致知，我們高中學(xué)生一定要做好對(duì)物理模型的學(xué)習(xí)與研究，增強(qiáng)我們的學(xué)習(xí)能力，向揭開大自然的奧秘進(jìn)發(fā)！

參考文獻(xiàn)

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