物理模型在初中物理教學中的有效應用

林青廉

摘要：物理模型在初中物理教學中具有重要的輔助作用。物理模型能幫助學生掌握知識，靈活地運用，學會變通，讓學生養(yǎng)成良好的學習思維習慣。學生可以通過物理模型的學習對疑難問題進行解答，突出物理問題的重要部分，為學生清晰地建立物理圖像，更直觀地解決問題，讓復雜的物理問題簡單化。這樣不僅降低了難度，同時也幫助學生建立了信心，培養(yǎng)了學生的邏輯思維能力。

關鍵詞：初中物理;模型;思維能力

思維模型是知識和思維之間的一座橋梁，在物理教學中訓練學生構建思維模型，是提升學生思維品質的有效手段。對照初中物理新課程標準中對學生能力發(fā)展的要求，物理思維模型不僅能在學習新知識時體現(xiàn)其功能，而且在發(fā)展學生記憶能力等方面也具有明顯的作用。那么，在課堂教學中，怎樣才能因地制宜地培養(yǎng)學生的建模能力，不失時機地指導學生運用思維模型來分析問題和解決問題，有效提升學生的學習能力與實踐能力呢？

一、物理模型的分類

構建物理模型是初中物理教學的重要組成部分，它的目的是幫助學生理解物理概念和物理規(guī)律，進而做到將所學到的理論用于解決實際問題。其分類有：

1.物理對象模型——直接將具體研究對象的某些次要因素忽略掉而建立的物理模型。這種模型應用最為廣泛，在初中物理教材中有許多很好的例子。例如：薄透鏡、光線、彈簧振子、理想電流表、理想電壓表、理想電源和分子模型。

2.物理條件模型——忽略研究對象所處條件的某些次要因素而形成的物理模型。在初中物理中有：光滑面、輕質桿、輕質滑輪、輕繩、輕質球、絕熱容器、勻強電場和勻強磁場等。我們以輕質桿為例加以分析。比如簡單機械里的杠桿，在初中階段問題往往歸結到力矩的平衡上來。

3.物理過程模型——忽略物理過程中的某些次要因素建立的物理模型。在初中物理中有：勻速直線運動、穩(wěn)恒電流等。這些物理模型都是把物理過程中的某個物理量的微小變化忽略掉，把這個物理量看成是恒定的。因為這些量的變化量與物理量本身相比太小了，以至于可以略去不計。這樣不用考慮過程中物理量的復雜變化情況而只考慮恒定過程，分析問題就容易多了。

4.數(shù)學模型——由數(shù)字、字母或其它數(shù)學符號組成的、描述現(xiàn)實對象數(shù)量規(guī)律的數(shù)學公式、圖形或算法。初中物理中的數(shù)學模型主要有磁感線和電場線。磁感線（電場線）是形象的描述磁感應強度（電場強度）空間分布的幾何線，是一種數(shù)學符號。而磁場和電場本身的性質對這些幾何線做了一些規(guī)定，例如空間各點的電場強度是唯一的規(guī)定了電場線不相交。這樣就使它們成為形象、簡練而準確的描述磁場和電場的數(shù)學符號。

二、在教學中如何構建物理模型

要想讓學生熟練地運用模型解決實際問題，這就要求學生在乎時學習中，在頭腦中建立一定數(shù)量的準確清晰的物理模型。在初中物理教學中，絕大部分知識內容都可以物理模型為基礎向學生傳授。下面就平時教學中如何幫助學生建立清晰、準確的物理模型，談幾點認識。

1.用類比法建立物理模型。有些物理現(xiàn)象、規(guī)律，我們無法直接展示給學生，這時若能用學生頭腦中已有的物理模型來類比，則可幫助學生建立新的合理的物理模型。例如，電壓和電流，對學生而言很陌生，也無法通過實驗來展示研究，但水壓和水流學生是比較熟悉的，教學時，可用水壓水流來類比，幫助學生建立電壓、電流的物理模型。

2.用虛擬法建立物理模型。有些模型在實際中是根本不存在的，但為了研究方便，可以形象地引入一個虛擬的物質結構或過程。例如，為了便于描述光的傳播，引入了光線;為了便于描述磁場，引入了磁感線。

3.重視實驗教學。物理是一門以觀察、實驗為基礎的學科，要讓學生多觀察、多實驗。實驗為物理概念和規(guī)律的建立奠定了表象基礎，在學生的腦海中形成了一個個具體的物理模型。有些物理概念和規(guī)律，學生在生活中很少感知，那么在主體和認識客體間就缺少必要的中介物。例如，在講電和磁的關系時，只有做好實驗，學生才能發(fā)現(xiàn)、理解電生磁、磁生電、磁場對電流的作用等物理現(xiàn)象，并形成清晰的物理模型。

4.注重實物、圖片、活動掛圖等的展示。人們對事物的認識過程，總是從感性認識到理性認識。心理學研究表明，人腦對事物的認識是從表象開始的。這就要求教師在教學中，要盡可能多地將實物、圖片等展示給學生，以形成表象基礎。

三、物理模型在教學中的作用

1.合理利用物理模型有利于減負增效

物理學的難教難學，讓許多師生困惑、苦惱。其原因是：教師不善于幫助學生建立物理模型，或建立物理模型的意識淡薄。學生頭腦中若建立了形象化的相關實物模型和抽象化的物理模型，并能靈活地提取、應用、置換、遷移物理模型，建立一定數(shù)量的相關物理模型，是學生學好物理的充要條件。學生對物理概念、規(guī)律的理解不深不透，說明學生頭腦中的物理模型是含糊不清的。即便強行建立了概念、規(guī)律的物理模型，但在具體應用時又感到手足無措。在應試教育盛行，題海戰(zhàn)術泛濫的氛圍中，如何跳出題海，提高學習效率。筆者以為，正確理解物理概念和規(guī)律是前提。在遇到具體習題時，要善于利用模型解決實際問題，再在解決實際問題的基礎上，建立新的物理模型，實現(xiàn)新的遷移和飛躍。

2.物理模型是培養(yǎng)學生觀察力和創(chuàng)造力的有效途徑

在教學中通過物理模型的設計、制作和應用，不僅能幫助學生理解概念，抓住物理現(xiàn)象的本質，而且通過引導學生設計創(chuàng)造和運用物理模型，還能培養(yǎng)學生的觀察力和創(chuàng)造力。觀察物理模型時，首先要使學生明確觀察目的，觀察方法。借助物理模型反復演示物理過程，引導學生詳細、全面地觀察思考物理現(xiàn)象，概括總結出物理規(guī)律。例如，在講解電動機原理時，可借助小電動機模型先引導學生觀察它的結構，再通電使電動機模型轉動起來，引導學生觀察電動機的轉動方向與電流方向、磁場方向之間的關系。分析磁場對電流的作用，從而理解電動機的原理。平時教學中，教師還應讓學生制作物理模型，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力。

3.物理模型是培養(yǎng)學生思維能力的重要工具

在教學中，教師要善于利用物理模型引導學生進行綜合分析，找出其中包含的物理本質，逐步培養(yǎng)學生的抽象思維能力。例如，在講磁場時，由于學生從沒接觸過“場”的概念，磁場又摸不著、看不見，學生無從感知什么是“磁場”，磁場有哪些特性？為了便于學生感知，我們就用碎鐵屑的規(guī)則排列把磁場顯示出來，讓學生用眼觀察，學生就能接受“磁體周圍存在磁場”這一物理事實了。接著再要求學生把自己看到的碎鐵屑的排列情況用筆畫出來。這樣磁場的模型——磁感線就被學生不知不覺地畫出來了。這是利用學生的形象思維感知物理現(xiàn)象。然后教師引導學生分析：不同磁體周圍的磁感線，說明常見磁體周圍的磁場。

總之，在物理教學中，物理教師要善于幫助學生建立物理模型，并使學生學會利用物理模型解決實際問題。只有這樣，物理學才不再枯燥難學，而物理學豐富的內涵和獨特的思維方法在物理模型的建立與應用的過程中必將被學生所理解與應用。

參考文獻：

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[2] 葉新禧.論初中物理解題過程中建立物理模型的方法[J].數(shù)理化解題研究，2015（16）：67-67.

（作者單位：福建省漳州立人學校）