物理模型在教学中的应用_物理模型
时间：2019-02-12 03:30:34 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
物理学是研究物理现象及其变化规律的科学。一种重要的研究方法就是把研究对象抽象成某种理想化模型，然后研究理想模型的运动变化规律，进而培养创新能力和应变能力。
一、模型的建立
研究任何物理现象，都要分清主要因素和次要因素，先舍弃那些表面的、次要的条件，把复杂的物理世界用简单的、理想的物理模型来描述。例如：电学中研究带电体之间的相互作用力，它与带电体的电荷多少，带电体的形状大小，带电体之间的相对位置及介质等多种因素有关，情况是复杂的。若不分轻重地考虑各种因素，非但难以得出正确的结果，反而会使我们对复杂的物理现象的研究束手无策。就带电体间的相互作用而言，实验表明：在真空中，随着带电体之间距离的增大，它们的形状、大小的影响逐渐减小，当远到一定程度时，起决定作用的就是带电体的电荷量，其形状、大小都是无关紧要的，可忽略不计，于是建立了“点电荷”模型，库仑定律反映的就是两个点电荷之间的相互作用规律。而实际问题中的带电体能否看作点电荷，需视具体情况而定。对一般的带电体而言，可看作无数点电荷的集合体，借助叠加原理，根据库仑定律原则上可求出任意带电体之间的相互作用力。可见，没有“点电荷”这个理想化的模型的建立，就难以计算出带电体之间的相互作用力。所以，物理模型的建立是研究物理问题的重要手段。
二、 中学物理中的主要物理模型
理想化的物理模型是否反映客观实际，还要经科学实验的检验，不能凭空想象。物理课本中保留下来的理想模型都是经受了实践的检验，得到大家的公认。中学物理中各个部分出现的物理模型主要包括：
力学中：质点、弹簧振子、单摆等。
热学中：理想气体等。
电磁学中：点电荷、理想气体、绝缘体、电场线、磁感线等。
光学中：点电源、狭缝、光线等。
原子物理中：光子等。
三、 中学物理模型的特点
（一） 对所要研究的对象模型化
对物理中的某些客观实体的相互作用进行抽象化、理想化。如研究天体间的相互作用时，由于天体间的距离较大，可以忽略天体本身的大小和形状，突出它们所处的位置和质量的特性，用一个有质量的点来替代天体，从而研究天体间的相互作用。
（二） 对研究对象所处的物理过程模型化
将物理问题中研究对象模型化，仅仅是解题的开始。物理问题常常要求我们找出物理对象运动过程所遵循的规律。我们所面临的困难是如何将实际过程进行近似处理，使之成为典型的理想化过程，以便应用理想化过程所遵从的规律来解决实际的问题。
比如在热学中，理想气体的“等容”、“等温”、“等压”过程实质都是理想化的物理过程模型。又比如，一根轻质细绳一端固定在天花板上，绳子下端挂上小球A，在A球下方再通过一根轻质弹簧挂上小球B，系统稳定后烧断细绳，在烧断细绳后的瞬间，可近似认为A、B间的弹簧几乎来不及形变，弹簧对A、B两球的弹力几乎仍与细绳被烧断前一样。
（三） 对物体所处的环境条件模型化
比如一个铁球在地球表面附近自由下落，可以忽略在地球表面附近在不同位置重力加速度的变化和空气阻力对铁球运动的影响。又比如，在研究封闭在一个导热性能良好的气缸内的气体在一段较短时间内的状态变化时，可不考虑环境温度的变化，近似地认为气缸内的气体温度始终保持不变。这些都是将物体所处的物理环境进行理想化处理。
四、物理模型在教学中的应用
（一） 构建过程模型，建立物理图景，训练发散思维
物理过程的理想化模型有匀速直线运动，简谐振动，气体的等温、等容、等压变化过程，匀速圆周运动等。物理学中，符合守恒条件的状态变化，是与中间过程无关的。这使我们能够想象不同的物理过程模型、不同的物理图景，来完成状态变化，以训练发散思维。
（二） 转换物理模型，深入理解模型
理想化模型具有行之有效和应用的广泛性。通过对理想化模型的研究，可以完全避开各种因素的干扰，在思维中直接与研究对象的本质接触，能够既快又准确地了解事物的性质和规律。
许多学生反映物理课听起来有趣，做起练习来难。他们的困难，不在于记不住某个物理公式，而在于对一个新情景问题不知道该用什么公式，也就是不善于将一个具体问题转换为某一物理模型。比如：在建立了“单摆”这一理想化模型后，直接用公式求解，学生是很容易做到的，但若换一新情景练习，如小球在半径很大的光滑圆弧底部附近来回往复地运动，学生就很难将它纳入对应的模型。因此，在平时的教学中，要引导学生善于将具体的物理问题与已知的物理模型进行对接。
（三）构建理想化模型，促进学生想象和逻辑推理能力的发挥
教学实践证明，学生之所以理解不了某些物理知识，关键是想象不出相应的物理现象所致，换句话说，就是不善于构造理想化的实验模型。学生疑惑时总是说“我想不出来”，其实是想象不出来。因此，在中学物理教学中应特别注重对学生构造理想实验模型的能力训练，培养学生想象力和逻辑推理能力。
