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谈中学物理教学中物理模型

收藏本文 2024-01-26 点赞:15799 浏览:70093 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘 要:高中物理教学中模型建立以及建立方法是教学中重要的内容,认识并掌握这种模型是学好物理的重要前提。
关键词:中学;物理教学;物理模型
中学物理教学中引导学生建立物理模型的方法是物理教学中一项重要的内容,怎样引导学生去建立,我们必须首先让学生了解物理模型的重要性。
物理现象和物理过程都是复杂的,如

摘自:毕业论文摘要www.udooo.com

果我们将所有的因素都点滴不漏地考虑进去,必将增加分析问题的难度,甚至在中学阶段无法研究解决问题。因此,为更好地揭示事物的本质,人们往往把实验和观察所得的各种感想材料,去除那些并不重要的,把复杂具体的物理世界用简单地理想化的模型来描述,现行教材都是在描述物理情景后再用简单的模型抽象出来后来讲解。纵观教材,高中物理教材中常用的模型有下面两种情况:

一、物理对象的模型化

物理想象中的某些实体模型化,如:质点是忽略了物理形状和体积大小、转动等因素,而是主要突出了物体所处的位置和质量,用一个有质量的点来代替。类似的还有理想光滑面、弹簧振子、不伸缩的细绳(刚性绳)、轻杆(梁)、轻绳、轻滑轮、轻弹簧、点电荷、试探电荷、匀强电场、匀强磁场、理想变压器、理想电表。这些均是将物体本身进行理想化,抽象出我们要研究的问题的主要方面的对象。

二、状态和过程的模型化

中学阶段研究的问题均是理想化的情景,如质点的运动中的匀速直线运动、匀变速直线运动、简谐运动、平抛运动、匀速圆周运动还有恒定量如恒定电流、恒力等。其实无论是研究对象还是物体运动的变化,物体所处的环境和条件都是以某种理想化的形态而出现的,整理列举出在中学课本中出现过的一些实例,有助于对问题进行科学分析。
物理中涉及的都是从实际问题中抽象出来的问题,那么我们为什么必须进行理想化的处理?下面我们以质点为例来说明理想化的模型在中学物理中的重要性。
所谓质点是指没有大小和形状的带有质量的点,任何物体都有一定的形状和大小,由于这些特征的存在使得我们在研究物体的运动和物体所处的位置时很难确定,而质点却能为我们很好解决这一问题。
第一,我们要确定物体的位置,但因为实际物体上的各个不同的点所处的位置均不同,所以要严格确定物体在空间上的位置我们根本无法办到,但是在研究问题时,物体在我们研究的空间中它的形状和大小可以忽略的话,或者说相对于所处的空间物体的这些因素都不是主要的因素,即物体的线度和研究的空间相比较太微乎其微了,则我们可以用一个点来替代原来的物体,这时我们所关心的并不是它本身的形状和大小。例如我们所说的“汽车进站”,并不是说汽车上的哪个部分进站了,实际上已经将车用一个点来代替,因为汽车的大小与遥远的路程相比较来说实在是微乎其微的,将汽车看成一点来确定车的位置,并不会有多大的影响。在研究“地球绕太阳运动”时,给出地球到太阳的距离约为1.5×108 km。不是说地球上那一点到太阳那一点的距离是这个值。同样是将太阳和地球看做一个点。虽然地球、太阳为庞然大物,但相对于它们的间距而言只是百分之一到千分之一,研究问题时对结果产生不了多大影响,故可以看成质点,便于理论的研究。
第二,确定物体的运动形式,物体的运动有平动与转动两种基本形式,平动的物体由于它所有的点运动情况完全相同,故而可以用某个点代替整个物体的运动情况,可以看成质点而忽略其形状大小。例如,在平直公路上行驶中汽车上的车轮,研究整车的运动情景时,车轮的转动忽略不计,则整车可视为平动物体,因而可看成质点处理。故当转动的物体相对于所研究的问题时可以忽略不计。当质点处理只考虑它具有的质量和占据空间中的位置两个特性,这样将物体抽象成简单的模型,便于对其运动情形进行具体的分析。

三、帮助学生建立物理模型的思想

首先,让学生学习物理时要有建立模型的思想。中学生抽象思维能力和语言概括能力比较弱,观察事物容易形成只看表面而忽视主观臆断的现象,学生会按照自己的思维走入死胡同。因此如何帮助他们建立抽象模型首先就需要他们头脑中形成这样的思想,例如,在斜面上运动的物体均简化为小物体块放在斜三角块的情景。与物理教材对接,使分析和计算简单化。
其次,可以通过实验、例题以及给特定物理模型下正确的定义等各种方式。例如,我在教授学生学习超重失重的内容时,问学生如果将一杯水竖直上抛出或斜抛出去,水会不会在空中流出来,学生们几乎都回答:流出。我当堂演示,结果并不流出来。由于过快看不清楚。我采用视频演示,然后慢慢放,这样我们通过实验将水和杯过渡到“抛体运动”的模型上,其具体的加速度为g,处于完全失重的状态。在处理用水柱冲击煤墙、血管输送血液、风吹动风车发电、涉及平均作用力和能量等问题的例题时,我们往往把类似的问题简化成圆柱状模型。通过例题的归类,让学生明白这类似的情景在解题时利用柱状模型解题快捷,这是用例题的方式让学生接受模型的思想。
老师在授课时也可以直接给出的物理模型。例如,研究分子的大小时,我们给出分子的球状模型或者立方体模型,对细小的物体分析时直接将它定义为球状等。当学生接受这种观点后,在以后处理问题时们就会自然考虑到曾经学习过的物理模型而加以运用。让学生通过建立模型的思想能在分析处理物理问题时抓住主要因素,将他学过的物理规律充分运用,这样真正达到的教学效果。帮助学生正确建立和运用物理模型,不仅有助于他们演算习题,更有助于培养他们的抽象思维能力。
(作者单位 湖北省仙桃市汉江中学)

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