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构建物理模型，培养学生解题能力 城东中学物理组：何丽梅 学习高中物理，从某一角度理解，就是学生建立物理模型、应用物理模型的过程。然而在高中的物理教学过程中发现，很多学生到了高三年面对物理题目，还是束手无策，不知该如何下手。所以学生在学习过程中普遍都认为物理难。而分析原因主要是学生在学习过程中，没有撑握如何根据物理情境建立物理模型的能力。 学习并正确运用物理模型可以使学生将复杂的物理问题简单化、理想化，使抽象的物理问题更直观、具体，突出了事物间的主要矛盾。正确使用物理模型对学生的理解能力、分析能力、运用所学物理知识解决实际问题能力的提高起着至关重要的作用。学生在解决问题（尤其是复杂的物理问题）时，若能够将所学物理模型正确的应用到问题中，问题将迎刃而解。 对高中学生来说能不能撑握建立并运用物理模型至关重要。所以在高一教学中就应该开始对学生加以培养。 一、在教学过程中首先让学生了解模型的内涵：模型是物理学研究的最基本单元，为了抓住事物的主要矛盾，透过现象看本质，在物理学研究中，通常把实际问题理想化。高中物理主要是学习应用模型方法来解决物理问题。 物理学中的理想模型可以分为四类：对象模型、结构模型、过程模型和环境模型。为了研究问题起见，物理学把实际的研究对象理想化，看成理想对象模型；或都把实际的物质结构理想化，当成理想结构模型；或者把实际的物理过程理想化，看作理想过程模型；或者把实际的的环境理想化，当作理想的环境模型。 1、研究对象模型化。物理教学中的某些客观物体，如质点：舍去物体的形状、大小、转动等次要因素，突出它的空间位置和质量等主要因素，用一有质量的点来描述，这就是对实际物体的简化。当物体本身的大小在所研究的问题中可以忽略，也能当作质点来处理。类似质点的客观实体还有刚体、点电荷、薄透镜、弹簧振子、单摆、理想气体、理想电流表、理想电压表等。 2、研究对象所处的环境模型化。当研究带电粒子在电场、磁场中运动时，粒子所受的重力远小于电场力、洛仑兹力，可以忽略粒子重力的作用，使问题得到简化。力学中的光滑面；热学中的绝热容器、电学中的匀强电场、匀强磁场等等，都是把物体所处的环境理想 3、物理状态和物理过程的模型化。力学中的自由落体运动、匀速直线运动、简谐运动、弹性碰撞；电学中的恒定电流、等幅振荡；热学中的等温变化、等容变化、等压变化等是物理过程和物理状态的模型化。 4、理想化实验。在物理实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，把实际过程理想化，找出其规律。 5、物理中的数学模型。物理学在建立物理模型的同时，也在不断地建立表现物理状态及物理过程规律的数学模型。由于物理模型是客观问题的一种简化，以物理模型为描述对象的数学模型，也只能是客观问题简化后的定量描述。例如，在研究牛顿第二定律建立的过程中，外力一定时加速度和质量的关系时，认为小车受到的拉力等于砂和砂桶的重力；其实，小车受到的拉力不等于砂和砂桶的总重力。只有砂和砂桶的总质量远小于小车和砝码的总质量时，才可近似地取砂和砂桶的总重力为小车所受的拉力，这是简化计算的一种数学模型。单摆作简谐运动时，为什么要求摆角小于5度？这是因为只有在这种情形下，单摆的回复力才近似与位移成正比，才满足简谐运动的条件。 二、在平时教学中应让学生了解构建物理模型的重要性物理教学过程中，注意培训学生构建物理模型的意识，不仅是因为构建物理模型是解答物理习题的关键，更重要的是在教学中通过构建物理模型教给学生学习物理的思想方法，培养学生的创新意识和发现问题、解决问题的能力，要让学生明确建模的重要性，在教学中应有意识地渗透建模在科学发展史中的作用。而学习高中物理，从某一角度理解，就是学生建立物理模型、应用物理模型的过程。物理模型的应用过程主要有以下几个环节： 首先，建立模型概念，理解物理概念。概念是客观事物的本质在人脑中的反映，客观事物的本质属性是抽象的、理性的。要想使客观事物在人脑中有深刻的反映，必须将它与人脑中已有的事物联系起来，使之形象化、具体化。物理模型大都是以理想化模型为对象建立起来的。建立概念模型实际上是忽略与问题无关、对问题影响很小的次要因素，抓住主要因素，认清问题的本质，利用理想化的概念模型解决实际问题。 其次，认清环境模型，突出主要矛盾。环境模型就是将研究对象所处的物理模型化，舍去环境中的次要因素，抓住条件中的主要因素，为问题的讨论和求解起到化难为易的作用。例如，我们在研究两个物体碰撞时，因作用时间很短，忽略了作用过程中物体的位移、所受摩擦力等，认为系统的总动量保持不变。 然后，构造物理过程模型，建立物理情景。过程模型就是将物理过程模型化，将复杂的物理过程经过分解为几个简单的、易于理解的物理过程。例如，为了研究平抛物体的运动规律，我们先将问题简化为下列两个过程：1.质点在水平方向不受外力，做匀速直线运动；2