初中物理模型法教學(xué)初探

李良

摘 要：本文評析了初中物理教學(xué)中的物理模型實例，列舉了物理模型在新課標(biāo)引導(dǎo)下的應(yīng)用案例。作者希望憑借自身多年的初中物理教學(xué)經(jīng)歷和感悟，為教育同行提供一定的參考.

關(guān)鍵詞：物理;模型教學(xué);實踐

中圖分類號：G633.7????????? 文獻標(biāo)識碼：A???? 文章編號：1992-7711（2018）20-038-1

模型法，是指學(xué)習(xí)者和研究者通過對原事物模型的構(gòu)建過程的探索，來掌握事物的形態(tài)、特征，加深學(xué)習(xí)者對事物的理解，然后把已有的模型遷移到其他知識中去應(yīng)用，從而起到舉一反三、觸類旁通的效果。在初中物理教學(xué)過程中，教師要善于發(fā)揮和使用物理模型的作用，提高教學(xué)的有效性。筆者下面將傳統(tǒng)物理教學(xué)“物理模型”實例和新課標(biāo)引導(dǎo)下的“物理模型”應(yīng)用案例做一個評析。

一、初中物理教學(xué)中有關(guān)物理模型的實例評析

1.把研究對象本身理想化的模型。

真空、光滑平面、原子模型、光線、點光源、磁感應(yīng)線、電流表、理想電壓表等都是初中階段出現(xiàn)的模型，它們被統(tǒng)稱為概念模型或?qū)ο竽Ｐ?，可用來代替代表研究對象的、由具體物質(zhì)組成的實體系統(tǒng)，亦可視為在某種條件下實際物體的抽象或近似，在“力學(xué)”中比較常見的有輕質(zhì)滑輪、滑輪組、輕質(zhì)彈簧、輕質(zhì)杠桿、輕質(zhì)繩子等。抽象、近似也就是一種理想化的狀態(tài)，而理想化具體到物理教學(xué)中也就是要將次要因素忽略掉，而抓住主要因素，如在生活中并不存在光滑平面，再光滑也是有摩擦存在的。而在物理研究或做物理習(xí)題時，光滑平面我們默認(rèn)其無摩擦力，我們默認(rèn)輕質(zhì)滑輪、滑輪組、輕質(zhì)彈簧、輕質(zhì)杠桿、輕質(zhì)繩子等的質(zhì)量為零，忽略不計其質(zhì)量和摩擦力。

在初中階段，默認(rèn)電壓表和電流表的內(nèi)阻分別為無窮大和零，也即是置于一種理想化的環(huán)境中研究對象。

模型是抽象的實際問題，模型是有使用范圍和條件的，在利用模型解決物理問題的過程中，模型的使用條件學(xué)生必須弄清楚，并結(jié)合實際來運用。例如對于一列運行的火車，我們需要依據(jù)質(zhì)點的概念并結(jié)合其實際的運動情況來判斷能夠?qū)⑵淇醋髻|(zhì)點與否，對于火車過橋所需時間這類問題的研究，相對橋長而言，通常是不能忽略火車的長度的，因此，此時不能以質(zhì)點來看待火車;而對于火車從一個站點到另一個站點所需時間這類問題的研究，相對于兩個站點之間的距離而言，通常是可以忽略火車的長度的，所以，此時可以以質(zhì)點來看待火車。

2.把具體過程理想化的模型。

初中階段學(xué)習(xí)到的伽利略斜面實驗，屬于理想實驗，其是牛頓第一定律的基礎(chǔ)。

理想化實驗仍然是在實踐的基礎(chǔ)上進行的，不是主觀臆想，不會脫離實際，根據(jù)邏輯法則將客觀現(xiàn)象與過程之間所存在的邏輯聯(lián)系揭示出來，并獲得相應(yīng)的結(jié)論。

物理過程的發(fā)生總脫離不了一定的條件，設(shè)置理想化的條件能將主要的物理現(xiàn)象和過程突出，此即過程模型法的內(nèi)涵。同屬于過程模型的還有運動學(xué)中的勻速直線運動、勻速圓周運動、簡諧運動以及自由落體運動等。

3.將圖象當(dāng)模型。

在物理教學(xué)中還賦予了數(shù)學(xué)教學(xué)中涉及到的二維坐標(biāo)圖新的意義，即一軸、二線、三斜率、四面積、五截距、六交點。有些可用來表示路程、時間，還可以用位移來代替面積等。

在運動學(xué)教學(xué)中，對運動快慢的比較以及運動種類的分類等常會用到v-t、s-t等圖像。

在電磁學(xué)教學(xué)中，比較磁場強弱、方向時常會用到磁感線分布圖。

在物理實驗教學(xué)中，為研究某些規(guī)律，也可采用做圖像的方法：如利用m-v圖像對物質(zhì)的體積與質(zhì)量之間的關(guān)系，也即物質(zhì)的密度進行研究;可利用I-R、I-U圖像來研究電流、電阻和電壓之間的關(guān)系;可利用G-m圖像對物質(zhì)質(zhì)量和重力之間的關(guān)系進行研究。

物理習(xí)題中也充滿了圖像：如電學(xué)中的I-U、P-U、P-I、P-R圖像，浮力教學(xué)中的F拉-h、F浮-h、F浮-t圖像等。我們可以借助圖像的模型將不同物理量間的關(guān)系找出來，包括不變關(guān)系、正比關(guān)系、反比關(guān)系等。

二、新課程標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)下物理模型教學(xué)的應(yīng)用實例

1.直觀性模型的建立。

直觀性模型，是指先仔細(xì)觀察，提出結(jié)構(gòu)模型的猜想，并為證實猜想尋找證據(jù)，最終將物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)搞清楚。如在磁體的磁場的研究過程中，“磁感線”的模型概念被引入其中，在帶電體的電場的研究過程中;在研究帶電體的電場時，“電場線”的模型概念被引入其中;在光的傳播路徑的研究過程中，“光線”的模型概念被引入其中;在“液體壓強”推導(dǎo)公式的研究過程中，“液柱模型”被引入其中;在對“連通器”部分的研究過程中，“液片模型”被引入其中。

2.建立概括性模型。

通過概括東西的本質(zhì)，能將物理概括性模型建立起來，如電學(xué)中涉及到的電路圖，其從本質(zhì)上講就是一個概括性的實物模型。

概括性模型也出現(xiàn)在解決電學(xué)中比較復(fù)雜的電路問題時所借助的等效電路圖。在對串聯(lián)、并聯(lián)電路的電壓、電流、電阻之間的關(guān)系進行探究的過程中，我們會將導(dǎo)線電阻視為0，以此將它們之間的關(guān)系得出。

3.建立圖表式數(shù)學(xué)模型。

物理的學(xué)習(xí)可以借助數(shù)學(xué)模型來研究很多物理問題，為使學(xué)生能夠正確的建立物理模型，教師要做到以下三點：

第一，培養(yǎng)學(xué)生以物理概念與規(guī)律為依據(jù)對問題進行分析的習(xí)慣。在日常教學(xué)中，教師要努力引導(dǎo)學(xué)生，使他們能夠根據(jù)給出的條件、描述的現(xiàn)象確定問題的性質(zhì);此外，還要依據(jù)現(xiàn)象的特征將因果關(guān)系找出來，從而將創(chuàng)建物理模型的基礎(chǔ)打牢。

第二，物理模型的建構(gòu)離不開理想化的方法，將主要矛盾抓住，近似地處理問題，這是理想化方法的本質(zhì)。所以，要引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成比較取舍的思維習(xí)慣，以此來分析問題。

第三，典型物理模型所蘊含的本質(zhì)特征要使學(xué)生掌握牢固，將典型模型不斷積累起來，并能做到應(yīng)用靈活。

教師在日常物理教學(xué)時，應(yīng)努力引導(dǎo)學(xué)生使用物理模型方法的習(xí)慣，一旦固化成為學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣，那么其它的學(xué)習(xí)方法能力也會水到渠成地獲得，學(xué)習(xí)也更有樂趣，教師最樂于見到地局面正是如此。