第一篇：在物理教学中建构物理模型
类别：教学设计 题目：在物理教学中建构物理模型
学校：溧阳市平桥初级中学 姓名：谭成峰 电话：*** 在物理教学中建构物理模型
摘要：中学物理教材中有许多物理知识比较抽象，学生往往不易理解和接受，并会因此而失去学习的信心。但如果借助“物理建模思想构建”教学，采用模型构建思想的方法，突出物理情景问题的主要部分，疏通思路，帮助学生建立起清晰的物理情景，使物理问题简单化，这样不仅起到增强学生学习的自信心的作用，同时还潜意识地培养了学生的创造性的能力，提高教学质量。关键词：建构 物理模型 理想化
根据新课程标准要求，中学物理要体现“从生活走进物理，从物理走向生活”的新理念。所以在教学中能否将实际问题与头脑中已有物理模型建立联系，将实际问题转换为物理问题是关键。物理模型在实际问题与物理问题间起到了桥梁的作用，本文将从物理模型的概念、重要作用，以及教学中如何指导学生建构物理模型等方面谈下自己的看法。
一、认识物理教学中的物理模型法
物理学是一门研究物质最普遍、最基本的运动形式的自然科学。而所有的自然现象都不是孤立的。这种事物之间复杂的相互联系，一方面反映了必然联系的规律性，同时又存在着许多偶然性，使我们的研究产生了复杂性。因此，许多比较复杂的问题需要我们引入能够描述其要点的辅助量或建立理想化模型，帮助研究与解决问题，这就是模型法。建构理想化模型是物理学研究中常用的方法。
物理模型是理论知识的一种初级形式，就是将我们研究的物理对象或物理过程、情境通过抽象、理想化、简化、和类比等方法，进行“去次取主”、“化繁为简”的处理，把反应研究对象的本质特征抽象出来，构成一个概念或实物的体系，就形成物理模型。物理模型既源于实践,而又高于实践，在我们的生活、生产、科技领域中带有普遍的共性特征，具有一定的抽象概括性。物理模型的构建是一种重要的 科学思维方法，通过对物理现象或过程，从而寻找出反映物理现象或物理过程的内在本质及内在规律达到认识问题的目的。
二、物理模型在初中物理教学中的作用
在物理学习中，有的学生经常拿到物理题目无从下手，造成这种情况的原因是多方面的，但其中一个重要原因，就是这部分学生基础不牢，没有掌握好一些基本的物理模型。物理是一门培养思维的学科，它特别强调一个“悟”字，思考的越多，感悟的越多，属于自己的东西也就越多。因此，我们在平时解题中千万不能贪多求快，要能概括出题目所属的物理模型，这样做不仅能达到举一反三的目的，久而久之，物理建摸的本领也会得到很大的提升。而一旦具有了自主建模的本领很多看似复杂的题目就会迎刃而解。因此，在物理学习中建立合理的模型会给我们的学习带来事半功倍的效果。
例如：有些物理问题、现象或过程非常抽象，难以理解，运用模型思维建立起模型，将使问题变得直观形象。如在研究光现象时，用光线形象表示光的传播路径：即沿光的传播路线画一条直线，并在直线上画上箭头表示光的传播方向。而实际上我们在观察太阳、电灯„„光源所发出的光时，是看不见带箭头的直线的。引入“光线”这一模型，只是为了研究光现象方便，如果不用光路图就很难学习光现象的知识。同样，用力的示意图表示力的三要素。物体间力的作用是看不见，摸不着的，为了更好地研究物体受力，并发现其中的规律，我们用一根带箭头的线段来表示力。研究肉眼观察不到的原子结构时，建立原子核式结构模型。在研究磁场时用磁感线描述磁场等等。这些模型的建立，使很多物理现象变得很直观，更易于我们接受。
同样，在物理教学中，很多问题也是很复杂的，很难研究的。如能将其转化成物理模型将使问题变得简单化。如：对物体进行受力分析时，可以不考虑物体的形状和大小，可以把物体看成一个质点，物体受到的力都作用在一点上。同样，生活中很少有一个物体真正的做匀速直线运动，在我们研究运动问题的时候，在某种条件下，我们就可以认为物体做的是匀速直线运动。
三、如何在中学物理教学中构建及应用物理模型 纵观物理学发展史，许多重大的发现与结论，都是由于科学家们经过大胆的猜想构思，创建出科学的理想化的物理模型，并通过实验检验或实践验证，模型与事实基础很好吻合前提下获得的。如： 伽里略让小球从弯曲的斜槽上自由下落，当斜槽充分光滑时，小球可沿另端斜槽上升到初始高度，如果另端斜槽末端越接近水平，小球为达到初始高度,将运动很远。如果末端完全水平，小球将一直运动下去，永不停止。正因为伽里略构建了光滑这一理想化的模型，才有惯性定律的重大发现。
同样，在我们日常的教学过程中发现，有心的同学熟练掌握了这些物理模型，就可将一些看似复杂的物理情景化解为简单模型的组合，灵活简便地解出难题，可谓熟能生巧。而没留心的同学只会根据最基本的概念规律去推证，结果费时费力，即使得出了结果，心中对那些物理情景仍不是很清楚，不能留下深刻的印象，更谈不上触类旁通，温故知新。所以在日常教学中，要指导学生会运用物理模型分析和解答实际的物理问题，在解决问题中培养与训练学生的物理模型，其基本步骤为：
（1）通过审题，摄取题目有效信息.如：物理现象、物理事实、物理情景、物理状态、物理过程等.（2）在寻找与已有信息（某种知识、方法、模型）的相似、相近或联系，通过类比联想或抽象概括，或逻辑推理等，建立起新的物理模型，将新情景问题“难题”转化为常规命题.（3）选择相关的物理规律求解.我们平常碰到的一些物理习题，就是依据一定的物理规律、物理模型精心构思设计而成的。只要找到事物间的联系，就可迅速找到解决问题的途径。
例题：（2009年荆州市中考试题）电路中有一个滑动变阻器，现测得其两端电压为9V，移动滑片后，测得其两端电压变化了6V，如果通过滑动变阻器的电流变化了1.5A，则()A．移动滑片前滑动变阻器接人电路的阻值是4Ω B．移动滑片后滑动变阻器接人电路的阻值是4Ω C．移动滑片后滑动变阻器两端的电压一定为3V D．移动滑片后滑动变阻器两端的电压可能为15V 分析：本题没有给出电路图，电路中的元件和连接方式都不清楚，不知从何下手，下面我们就从模型建构的角度入手：
建构模型的指导思想——为了解释一些物理现象，我们需要提出种种假说或假设。我们在解释本题电压电流变化时，不妨也提出一些假设，通过分析、推理去判断假设是否正确，这也是我们通常所讲的假设法。
本题模型建构的详细过程：
1定性。即确定电路各元件及其连接关系。电路中一般有电源，导线和开关，由题目知道该电路中还有一个滑动变阻器；移动滑片后，测得滑动变阻器两端电压发生变化，说明该电路中还有一个电阻与其串联（假设是并联，则滑动变阻器两端电压将保持不变）。此时形成电路初步模型如右图1，这个电路的原型是用变阻器控制灯泡亮度的电路图。由此可见，学生分析解答的过程，就是识别和还原，开发和利用原有物理模型的过程。在分析物理问题时，需要有根据的抽象，剔粗取精、去伪存真。
2定量。即运用电路公式和规律确定各物理量的大小。这里有两种移动滑片的情况：
一是向左移动滑片，电阻变小，滑动变阻器两端的电压将减小6V，为3V。通过滑动变阻器的电流增大了1.5A，所以此时电流应大于1.5A，由欧姆定律，移动滑片后滑动变阻器接人电路的阻值R应小于2Ω。可以假设R＝1Ω，由欧姆定律求出I＝3A，进一步可知移动滑片前的电流为1.5A，再结合串联电路中各部分电压之和等于总电压，可以得到下列两个式子，由上两式可以求出R0＝4Ω，U（电源）＝15V。移动滑片前后滑动变阻器两端电压、电阻以及通过的电流大小如图2所示。
二是向右移动滑片，电阻变大，滑动变阻器两端的电压将增大6V，为15V。通过滑动变阻器的电流减小了1.5A，所以此前电流应大于1.5A，由欧姆定律，移动滑片前滑动变阻器接人电路的阻值R应小于6Ω。可以假设R＝3Ω，由欧姆定律求出I＝3A，进一步可知移动滑片后的电流为1.5A，再结合串联电路中各部分电压之和等于总电压，可以得到下列两个式子，由上两式可以求出R0＝4Ω，U（电源）＝21V。移动滑片前后滑动变阻器两端电压、电阻以及通过的电流大小如图3所示。
由上可知，移动滑片前后滑动变阻器接人电路的阻值都不是4Ω，故A、B错；移动滑片后滑动变阻器两端的电压可能为15V，也可能为3V，故选D。
总之，由于客观事物具有多样性，人们不可能一下把它们认识清楚，而采用理想化的客体，即建立正确的物理模型来代替实在的客体，就可以使事物的规律具有比较简单的形式，便于教师引导学生去认识和掌握它们，使学生对物理本质的理解更加细致深入，对解决物理问 题的分析更加清晰明了，所以，物理模型在中学物理教学中有其不可替代的作用和重要的价值。
参考文献：
1、禹双青，物理模型方法学习策略探讨，湖南师范大学：教育，2005年
2、乔际平等著.《物理学科教育学》.北京：首都师范大学出版社，2000.1
3、吕明德：学习建构主义理论 培养学生创新能力 中学物理教学探讨2001/5
4、史献计，物理模型建构的心理过程分析，《物理教师》，2005年第4期
第二篇：物理教学中的模型教具
物理教学中的模型教具
在日常的物理教学中会遇到很多的困惑。无意间发现了这篇论文，分享给大家，也许他会给像我一样有困惑的朋友们有点启发，有点帮助。
模型在我们日常生活、工程技术和科学研究中经常见到,对我们的生产生活有很大帮助。物理学研究具有复杂性。怎样发现复杂多变的客观现象背后的基本规律呢?又如何简单的表达它们呢?人们有幸在漫长地实践活动中找到一些有效的方法,其中一个就是:在具体情况下忽略研究对象或过程的次要因素,抓住其本质特征,把复杂的研究对象或现象简化为较为理想化的模型,从而发现和表达物理规律。
既然物理模型是物理学研究的重要方法和手段,物理教育和教学中对物理模型的讲述和讲授就必不可少。建立物理模型就要忽略次要因素以简化客观对象,合理简化客观对象的过程就是建立物理模型的过程。根据简化过程和角度的不同,将物理模型分为以下五类:物理对象模型、物理条件模型、物理过程模型、理想化实验和数学模型。下面我们逐个加以说明。
(一)物理对象模型——直接将具体研究对象的某些次要因素忽略掉而建立的物理模型。这种模型应用最为广泛,在初中物理教材中有许多很好的例子。例如:质点、薄透镜、光线、弹簧振子、理想电流表、理想电压表、理想电源和分子模型。作为例子,我们详细分析质点。质点,就是忽略运动物体的大小和形状而把它看成的一个有质量的几何点。其条件是在所研究的问题中,实际物体的大小和形状对本问题的研究的影响小到可以忽略。这样以来,很多类型的运动的描述就得到化简。比如所有做直线运动的物体都可以看成质点。因为作直线运动的物体的每一个部分每时每刻都做同样的运动,所以就可以忽略其大小和形状,而只找这个物体上的一个点作为概括,当然这个点的质量等于物体本身的质量。这样,直线运动物体的运动轨迹就是一条直线,很容易想象、理解和刻画。很多具体例子都可以这么做,例如以最大速度行驶在笔直铁轨上的火车,沿着航空路线飞行的客机,从比萨斜塔上下落的铁球,等等。
(二)物理条件模型——忽略研究对象所处条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、轻质杆、轻质滑轮、轻绳、轻质球、绝热容器、匀强电场和匀强磁场等。我们以轻质杆为例加以分析。比如简单机械里的杠杆,在初中阶段问题往往归结到力矩的平衡上来。即:动力×动力臂=阻力×阻力臂。动力和阻力都包括杆以外的物体对杠杆的作用力,还包括杆本身的重力。而杆重力的力臂在杆上的每一点都不同,这样除了杆的形状是几何规则的少数例子以外的绝大部分杠杆问题在初中阶段就没法解决。而轻质杆的引入正好解决了这一问题。轻质杆是忽略了自身重力的弹性杆。当外界物体对杠杆的力矩远远大于杆自身重力的力矩或者杆自身重力的力矩相互抵消时,就可以把杆当成轻质杆,杠杆受到的力矩只有外力矩,这样所有杠杆平衡问题都可以迎刃而解。
(三)物理过程模型——忽略物理过程中的某些次要因素建立的物理模型。在初中物理中有:匀速直线运动、稳恒电流等。这些物理模型都是把物理过程中的某个物理量的微小变化忽略掉,把这个物理量看成是恒定的。因为这些量的变化量与物理量本身相比太小了,以至于可以略去不计。这样不用考虑过程中物理量的复杂变化情况而只考虑恒定过程,分析问题就容易多了。
(四)理想化实验——在大量实验研究的基础上,经过逻辑推理,忽略次要因素,抓住主要特征,得到在理想条件下的物理现象和规律的科学研究方法就是理想实验。理想化方法是物理科学研究和物理学习中最基本、应用最广泛的方法。初中物理中就有一个非常着名的理想化实验:伽利略斜面实验。伽利略的斜面实验有许多,现在举其中的一个例子,同样的小球从同种材料同样高度的斜面上滑下来,在摩擦力依次减小的水平面上沿直线运动的路程依次增大。伽利略由此推知:小球在没有摩擦的水平面上永远做匀速直线运动(在理想条件下的物理现象)。牛顿又在此基础上建立了牛顿第一定律。无需多论,也足以见得理想实验的强大力量。
(五)数学模型——由数字、字母或其它数学符号组成的、描述现实对象数量规律的数学公式、图形或算法。初中物理中的数学模型主要有磁感线和电场线。磁感线(电场线)是形象的描述磁感应强度(电场强度)空间分布的几何线,是一种数学符号。而磁场和电场本身的性质对这些几何线做了一些规定,例如空间各点的电场强度是唯一的规定了电场线不相交。这样就使它们成为形象、简练而准确的描述磁场和电场的数学符号。
物理模型在初中物理教育与教学中起到举足轻重的作用,因此,在教学中我们就要重视对物理模型概念和具体模型(例如上文分析的模型)的讲述,重视对建立物理模型方法的讲授,重视对学生建立和应用物理模型意识的增强,重视对学生建立和应用物理模型能力的培养,让学生体验到成功建立和应用物理模型解决实际问题的快乐。
第三篇：物理模型在中学物理教学中的作用
密 级
公 开
本科生毕业（学位）论文
浅谈物理模型在中学物理教学中的应用
张俊(2008061204)
指导教师姓名： 刘晓春 职
称： 讲师
单
位： 物理与电子科学系 专 业 名
称： 物理学 论文提交日期：
论文答辩日期：
学位授予单位： 黔南民族师范学院
答辩委员会主席: 论 文 评 阅 人:
****年**月**日
目录
中文摘要···················································································································1 ABSTRACT···········································································································1 0引言·······································································································································1 1 物理模型的概念、分类和特征······························································1
1.1物理模型的概念·····························································································1
1.2物理模型的分类··························································································2 1.3物理模型的特征·························································································2 2物理模型的作用·······························································································3 3物理模型在中学物理教学中的意义····················································4 4结语·····································································································································4 5参考文献···············································································································4
浅谈物理模型在中学物理教学中的作用
张俊
（2008061204）
（黔南民族师范学院2008级（2）班 贵州 都匀 558000）
摘要：为了使人们逐渐掌握和理解物理学的重要和基本规律，物理学中用理想化模型代替实在，复杂的物理研究对象。即所谓的理想物理模型。它是物理学研究方法和逻辑思维的结晶，是研究物理规律的重要基石，也是贯穿于整个中学阶段物理教学内容的重要组成部分
关键字：物理规律；理想物理模型；研究对象；中学物理教学
Showing physical model in high school physics teaching in the
role
Zhang jun(Qiannan Normal College for Nationalities level 2008(2)class student id 2008061204)Abstract: in order to make people gradually grasp of physics and understand the important and the basic rule, physics model with idealistic instead of really, complex physical research object.The so-called ideal physical model.It is physics research methods and the logic of crystallization, is the cornerstone of physical laws, and throughout the middle school physics teaching is an important part of content
Key word: physical laws ideal； physical model； research object； middle school physics teaching
0 引言
物理模型是物理规律和理论赖以建立的基础，在中学物理中，学生所学习的每一条物理原理、定理或定律都与一定的物理模型相联系。解决每个物理问题的过程，都选用物理模型。熟练使用模型方法是学生应该具备的基本物理素质。在中学物理教学中如何引导学生对物理模型及其科学方法的正确有效建立及其思维方法的掌握，直接关系到中午物理教学及学生学习的成败。中学生的感性思维要大于理性思维，由于逻辑思维没有得到充分发展，处于对未知的事物的好奇心，但他们更依赖于视觉得到的东西，而不是用逻辑思维去分析，对于那些陌生而深奥的知识和规律他们心存恐惧[1]，例如物理上的许多未知的物理量、定律和规律。这时候就需要用一些常见的或是容易想象的模型替代。即建立物理模型：舍弃次要因素，抓住主要因素，从而突出客观事物的本质特征。感觉是人脑对直
接作用于感觉器官的客观事物的个别属性，人的认识活动是从感觉开始的，通过感觉不仅能够了解客观事物的各种属性，而且也能够知道身体内部的状况和变化，感觉是意识和心理活动的重要依据，是意识对外部世界的直观反映，也是人脑于外部世界的直接联系，割断了这种联系，大脑就无法反映客观存在，意识也就无从产生，感觉是客观内容和主观形式的统一。[2]这就是物理模型存在的意义 物理模型的概念、分类和特征 1.1物理模型的概念
在物理学研究中，为了便于研究，人们在观察和实验时，会忽略研究对象和物理过程中的次要因素而只抓住主要因素，从而掌握研究对象的基本性质和重要物理规律。在科学研究中，一种重要的方法就是在研究事物时经常忽略事物的次要因素而抓住事物的主要因素，从而得出事物的结果，性质或规律。同样物理学是一门研究物质最普遍，最基本的运动形式的自然科学，而所有的自然现象都不是孤立的。这种事物之间复杂的相互联系，一方面反映了事物联系的的规律性，同时又存在许多偶然性，使我们的研究产生了复杂性。这种把物理研究对象形式化，纯粹化的方法是一种理想化的方法，理想化的研究对象就是物理学中的理想化物理模型。理想化物理模型是学习物理知识的还重要方法和手段，在中学物理知识构架和学习中始终起着非常重要的作用。所谓的物理模型：即建立在分析现象与机理认识基础上的模型。1.2物理模型的分类
物理模型分为三类：物质模型、状态模型、过程模型。（1）物质模型。物质可分为实体物质和场物质。
实体物质模型有力学中的质点、轻质弹簧、弹性小球等；电磁学中的点电荷、平行板电容器、密绕螺线管等；气体性质中的理想气体；光学中的薄透镜、均匀介质等。
场物质模型有如匀强电场、匀强磁场等都是空间场物质的模型。
（2）状态模型。研究流体力学时，流体的稳恒流动（状态）；研究理想气体时，气体的平衡态；研究原子物理时，原子所处的基态和激发态等都属于状态模型。（3）过程模型。在研究质点运动时，如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、简谐运动等；在研究理想气体状态变化时，如等温变化、等压变化、等容变化、绝热变化等；还有一些物理量的均匀变化的过程，如某匀强磁场的磁感应强度均匀减小、均匀增加等；非均匀变化的过程，如汽车突然停止都属于理想的过程模型。
模型是对实际问题的抽象，每一个模型的建立都有一定的条件和使用范围学生在学习和应用模型解决问题时，要弄清模型的使用条件，要根据实际情况加以
运用。比如一列火车的运行，能否看成质点，就要根据质点的概念和要研究的火车运动情况而定，在研究火车过桥所需时间时，火车的长度相对于桥长来说，一般不能忽略，所以不能看成质点；在研究火车从北京到上海所需的时间时，火车的长度远远小于北京到上海的距离，可忽略不记，因此火车就可以看成为质点。1.3物理模型的特征
（1）科学性。模型方法是一种抓主要矛盾的方法。抓做影响问题的主要因素，突出研究对象本质特性，忽略次要特性，是一种合理的近似，所以，具有科学性；以理想气体分子微光模型为例，理想气体即分子本身的线度与气体分子间的平均距离相比可以忽略不计：除碰撞的瞬间外，分子之间以及分子与容器器壁之间都无相互作用。
（2）抽象性。抽象是建立物理模型的基本思维方法。许多物理模型特别是理想物理模型都是抽象的产物，理想模型是科学抽象与概括的结果，在物理学中到处可见，如质点、理想气体、点电荷，线电流等。例如：质点模型是用一个没有大小，形状，只有质量的几何点来代替实物。
（3）假定性。由于物理事物的复杂性，某些物理事物的本质、组成、结构、规律等比较隐蔽，在搞不清楚时候，人们在研究观察时会先提出假说，建立物理模型。例如哥白尼关于天体运行的太阳系模型、卢瑟福关于原子的核式结构模型、关于原子核的壳层模型等。当然，物理假说的正确性要用物理实验来检验，并不断完善和修正。
（4）形象性。建立物理模型的过程既利用了抽象思维的方法，也利用了形象类比等形象思维的方法，是抽象思维和形象思维共同作用的过程，因而也具有形象性。物理学家邓锡铭1987年提出的以光流体模型处理光束传输问题的方法，就借助了物理直觉形象，他把光想象为一种流体，由于光流体模型的建立，使得光束传输的几何光学特性和波动光学特性结合了起来，既直观，有形象，而且因具有严密的物理学理论基础而不失其周密性和细致化。
（5）局限性。物理模型是在一定条件下正确反映了研究对象的本质特性，因此一切物理模型都具有一定的适用范围和限制，不能过分夸大。不然会产生错误。例如：用气体的弹性刚体模型解释粘滞系数与温度的关系时与实际产生偏差等。2物理模型的作用
中学物理模型教学包括物理概念、规律和习题解析等方面的应用。我们通过对物理模型的教学时学生能够：建立模型、概括总结、触类旁通；利用等效法化简为繁；从个别到一般的认识方法。物理模型的作用主要有以下三个方面：（1）使复杂问题简单化。等效的问题在不少的物理过程或现象中也是存在的，如做功和热传递在改变物体内能方面是等效的。如果我们在应用物理模型时采用等效法去建立物理模型，将会使问题大大的简化[3]。物理学研究对象是十分复
杂的客观世界，其起作用的因素很多，需要把复杂问题简单化，便于人们理解和掌握，而模型方法恰好体现：抓主要矛盾，突出问题的本质，可以使研究工作大为简化。例如，在研究物体的机械运动时，实际上的运动往往非常复杂，不可能有单纯的直线运动，匀速运动，圆周运动。为了使研究变为可能和简化，我们先忽略某些次要因素，把问题理想化的方法，如引入匀速直线运动，匀变速直线运动，匀速圆周运动和简谐运动等理想化的运动，以便于学生更好的理解，由浅入深逐步掌握物理知识。这就是先建立理想化的物理模型，然后在一定条件下，用于处理某些实际问题。最后达到教学目的。
（2）逐步逼近实际。应用模型方法研究物理问题，能使问题的本质突出，关系明朗，有利于问题的解决。但我们也要看到次要因素虽然对研究对象影响不大，但是还是有影响，所以忽略次要因素得到的结论必然是近似的，与实际有一定差距。弄清楚主要因素后，在考虑次要因素，这样做一级近似就逐渐逼近实际。而建立物理模型为研究实际事物（原型）提供一个比较的标准，从而开辟了研究实际事物的特征和变化规律的途径。例如我们在研究机械能守恒时，我们经常会用到“光滑”这个字眼，其实在现实中光滑是不存在的，但是我们可以通过这种假设的理想状态来研究整个过程，这样得出的实验数据再与理论想比较。最后再推广到实际中，这样就可以更好的理解误差的来源，也方便学生理解机械能守恒的由来，可以加强记忆。
（3）做出科学预言。作为对物理事物简化描述的物理模型，不仅能够解释物理现象和实验定律，而且常能做出科学预言。例如在热机效率的研究中，人们实际热机的效率总是小于可逆卡诺热机的效率，这就启发人们在设计热机时，尽可能接近于卡诺热机，以提高热机效率。在固体理论的研究中，常常以没有“缺陷”的理想晶体作为研究对象。当时从应用量子力学对理论晶体进行计算的结果。发现理想晶体的强度竟然比普通金属材料大一千倍，物理学家认为，理想晶体的强度竟然比实际晶体大一千倍，那么常见的金属材料强度之所以减弱，就是由于有许多“缺陷”，加入能减少材料中的这些缺陷，那就能提高金属材料的强度，从而大大减少金属，实践证明，物理学家的预言是正确的。
在中学物理教学中，物理模型可以培养学生正确的科学思维方法，中学物理教学中培养学生正确的思维方法是提高物理思维能力的基础，初学物理的学生往往只注意知识的学习，并不关心思维方法是否正确，而在整个中学的物理学习中，不同阶段的物理学习思维方法有不同的要求和特点，对此特点和规律的掌握直接影响学习物理思维的发展和学习效果，因此引导学生建立和运用正确的思维方法至关重要，在物理教学过程中物理模型的建立和分析过程就是科学的思维方法培养和建立过程，由此能使学生运用物理思维方式正确透彻理解物理概念，物理规律和掌握、理解物理运动的过程[4]。
同样，物理模型还可以便于学生理解物理学中的难点，中学物理教材中有很多物理知识比较抽象难懂，学生不容易理解和掌握，我来模型就是科学抽象方法的一种形式，它是以客观实在为原型经过科学抽象的产物，是客体主要特性的反映，通过物理模型的教学，突出问题的主要因素，忽略次要因素，帮助学生建立清晰起的物理研究对象，达到疏通思维道理，使物理问题化繁为简，化难为易，起到降低教学难度的作用，易于学生理解和掌握物理研究对象的本质特性及其规律，如质点、理想气体、点电荷，点电源等等。学生在理解这些概念时，很难把握其实质，而建立概念模型是一种有效的思维方式。3物理模型在中学物理教学中的意义
教师在教学中必须认识研究教材、吃透教材，将各章节知识系统化 [5] 在此基础上形成物理模型。在以物理模型作为教学的切入点。二学生通过物理模型的应用可以使抽象、复杂的物理问题形象化、具体化。便于物理知识应用于实际，便于学生对知识的学习。同时物理模型的建立过程对学生认识和处理问题有着重要指导和现实意义
由于客观事物具有质的多样性，它们的物理性质和运动规律往往是很复杂的，不可能一下子把它们的规律全面认识和掌握清楚，因而在中学物理教学中长采用物理模型来代替实在的客观物体，可以使物体的性质和规律具有比较简单简明的形式，从而便于学生认识和掌握它们的概念、运动规律及其本质特征。建立物理模型也是一种科学的研究方法和思维方式，它的运用有助于学生思维品质的提高。建立和正确使用物理模型可以提高学生理解和接受新知识的能力，同时也有助于学生掌握物理学的研究方法，可使学生对物理本质的理解更加细致深入，对物理问题的分析更加清晰明了，所以，物理模型在物理教学中有着重要的物理思维方法、物理研究方法等方面的价值意义。4结语
物理模型在物理学研究和教学中有着非常重要的作用，它是学生学习物理知识的基石。同时，物理模型也贯穿于整个中学物理教材的个部分的内容中，学生对于一些重要物理知识、规律的掌握、理解及其思维能力的培养都建立在对物理模型的掌握和理解之上，所以，中学物理教学过程中的各个阶段都要特别注意对学生物理模型的建立、理解、掌握的基本思路、基本方法的培养和训练。只有让学生在潜移默化之中培养了这种思维才能让他们的物理素质能够得到最大的发展，这也正符合我们素质教育的要求。
总之，在教学过程中应用好物理模型，能将难点知识简化，便于学生接受，同时能启发学生思维，提高学生的理解能力，是我们在进行素质教育的重要一环。但是在应用物理模型应该注意[6]:(1)模型是在一定条件下适用的，现实世界中，有很多事物与这种“理想模型”十分接近，在一定场合，一定条件下，作为
一种近似，可以把实际事物当做“理想模型”来处理。但是也要具体情况具体分析。例如在研究地球绕太阳公转时，由于地球与太阳的平均距离相对于地球自身大得多，即地球的形状、大小对研究过程可以忽略不计，这样可以把地球当作质点来处理。但是在研究地球自转时，地球各点转动半径不同，地球的形状、大小不能忽略，此时就不能把地球当做质点来处理。（2）物理模型是不断完善发展的。随着社会不断进步，人类对事物本质的认识也是不断深入和提高的，物理模型也相应的由初级向高级发展并不断完善。例如原子模型的痛楚就是不断完善的过程。
参考文献
[1] 《教育学》.教育学编委会.辽宁大学出版社 [2] 《普通心理学》.华东师范大学出版社
[3] 韩清海.张风民.高一物理下册导与练[M].陕西人民教育出版社 2007 [4] 阎金铎.《物理思维论》.广西教育出版社.1996 [5] 高玉祥.程正芳.郑日吕.心理学[M] 北京师范大学出版社 2003 [6] 周春雨.物理模型在中学物理教学中的应用[J] 物理教师 2000 作者简介.张俊（1989-）男，大学
第四篇：建构主义理论在物理教学设计中的应用
建构主义理论在物理教学设计中的应用
建构主义理论是当今国际教育界影响较大并正在逐步深入发展的一种新的教育理论，它对我们深入教育改革，进行学科教育研究和开展物理教学设计等都有重要的借鉴和启示作用。这里，笔者将结合物理教学设计，和大家共同探讨学习。
一、建构主义教育理论和它的教学观
关于“建构”，从熟悉论的角度来看，就是指“把已经存在的凌乱的、无序的东西，有规律的组建起来”。建构主义理论的核心观点是：“人对知识的获取不是被动的接受，而是由认知主体主动建构的”。
建构主义的教学观与传统的教学观的区别，主要体现在以下几个方面： 学生如何获得知识，要明确这一点，首先需要了解建构主义是如何看待知识的。建构主义认为，知识是对现实世界可能正确的解释和假设，而不是绝对正确的反映，不论是课本还是教师都不能以“权威”的身份，强迫学生接受这些知识。因此，相对于“知识是被动接受的”、是“作为权威的教师灌输给学生的”等传统教学的观念，建构主义认为：“知识是认知主体——学生主动建构的”，即“学习不再简单地是信息由外而内的输入，而是通过信息与学习者原有知识经验的双向的交互作用实现的”。因而，从建构主义的教学观来看，教师预备传递多少信息量给学生并不是最重要的，不是教师输出的信息量越多，学生吸收的也就越多。建构主义教学的目标是学生自身知识的建构，强调的是教师如何通过启发、诱导等多
种方式协助学生积极主动完成上述知识的建构。因此，对于学生是如何获取知识的，建构主义理论与传统教学思想给出了两种不同的策略及思路。
在教学的中心这一问题上，建构主义教育理论也有所突破，相对于“教师是教学的中心”的传统教学观，建构主义强调“以学生为中心”，学生是学习过程的主人。建构主义认为，教学的设计，包括教学方法的选定、教学过程的安排、教学媒体的选择与使用等都要从学生的角度出发，必须以学生的感受和经验为基础，以学生的思考和理解为前提来加以实施，以达到学生知识建构的目的。相比而言，在传统的教学观中，学生退居其次，教师及教材处于教学的中心位置上，这里需要注重的是，在建构主义教学观中，教师的作用并不是可有可无的。相反，在启发、诱导、促进、监控学生的学习等方面，建构主义则对教师提出了更高的要求，使教师的主导作用进一步明确，教师的任务更为艰巨。不难看出，建构主义的这一观点与当前我国推进素质教育中提出的“学生是学习的主人，教师是学习的组织者和引导者”的观点是不谋而合的。
在学习的具体过程中，建构主义理论认为知识的建构受到时空和环境的影响，不同的时空和环境下学生所建构的知识是不同的。因此，建构主义反对传统将知识简单化和教条、僵化的做法，反对要求学生死记一些条文和规则，强调通过习惯于情景化和具体化，使学生理解和知识。结合当前我国考试改革的综合化、情景化以及联系生产、生活、社会实际等趋势可以看出，知识的情景化和具体化恰也是二者的契合点。
二、建构主义教育理论引入物理教学设计的实施策略
用建构主义教育理论指导物理教学设计，教师首先要树立建构主义的教学观，并在具体的物理教学过程中通过教师作用的充分发挥，引导、帮助学生建构知识，将这种教学观落到实处。具体说来，将建构主义理论引入物理教学设计要注重把握好以下几个方面的问题：
1、设置认知冲突，引导学生建构认知模式
根据建构主义理论，学生的学习是在原有经验的基础上，通过他们不断地与新信息进行交流和思维“撞击”，在彼此的相互作用中，逐渐生长出新知识，即在学生的头脑中建构出新的认知模式。在这一过程中，学生原有经验的激发以及与新知识的交互作用是建构认知模式的关键。因此，教师首先要对学生的学习基础和相关经验尽可能多地了解，对他们的感受多多加以体会，有针对性地激发出教学必需的知识、经验与感受来，这是用建构主义的教学观搞好物理教学设计的、基点。在此基础上，教师要在教学设计中进而明确应如何重组学生的认知结构，以有利于学生对新知识的建构。
设置认知冲突，让学生在前后矛盾及知与不知的强烈冲突中由“无疑”而“生疑”，由“有疑”而“释疑”是建构知识的“顺应”过程，是学生进行知识建构的重要方式，因而也是实施物理教学设计的重点。在物理教学过程中，教师要对此精心预备，巧妙设计，以求达到最好的教学效果。例如，在“大气压强”一课中，教师可这样进行教学设计：首先让学生去拉动抽成真空的马德堡半球。当几个学生用了很大的劲儿也不能将球拉开时，新的情景与旧的经验产生了矛盾，学生迷惑了，认知冲突产生了。此
时，教师可一步步引导学生探索产生这种现象的原因。在这种处于真实物理情境的思考与讨论过程中，学生便会在教师的点拨、诱导下逐步进行大气压强的存在及其产生原因的知识建构。
2、进行优化整理，帮助学生完善认知模式
通过建构，学生形成了新的认知模式。但一次建构的认知模式以及学生原有的一些认知模式往往是粗糙的、肤浅的或者是片面的，需要进一步加以加工和不断完善。对认知模式进行优化整理，就是要求教师在物理教学过程中明确：怎样理顺知识的逻辑结构，使知识之间的联系更为紧密；怎样设置引人入胜的教学情境，使抽象的模式具体化、形象化、情景化；怎样促进学生的交流与沟通，使学生在不同思维的评判和反思中，看到一个问题的多个层面和不同角度，从而使其对知识的理解和应用更为深刻和全面，最终达到使学生的认知结构更为丰富和巩固的目的。从认知结构的角度来看，这是建构知识的“同化”过程，是学生进行知识建构的又一重要方式，也是物理教学设计的重点。在知识的建构中，“同化”与“顺应”是相辅相成的。物理教学中，在精心设计学生认知“顺应”过程的同时，巧妙地安排学生进行认知的“同化”过程，往往会收到环环相扣、事半功倍的教学效果。例如，在“大气压强”的教学中，给学生建构了大气压强的实验原理又是什么呢？通过逐步深入地对这些问题进行诱导思维，那么学生关于大气压强存在的认知模式就会趋于完善和巩固了。
3、启发思维、引导探究，使学生真正成为学习的主人
要实现学生认知中的“顺应”与“同化”过程，使其真正成为学习的主人和知识建构的主体，教师的启发与引导很重要。因此，在物理教学设计的过程中，教师要切实以学生的知识建构为着眼点，积极进行一系列的启发思维和引导探究活动。在学生刚接触新问题、新知识时，由于自身经验与知识的限制，必然会碰到一些困难。在教学设计中，教师要明确：什么时候，学生会不得其要领，应怎样通过启发、诱导的方式，一步步引导学生自己解决问题；什么时候，学生能比较顺利地解决问题、建构知识，应怎样放手让他们自己去探究、研究；什么时候，学生的思维会走向死胡同，应如何及时发现并给予指引；什么时候，学生之间会存在不同的观点与见解，如何高屋建瓴地进行归纳和概括等。在建构主义教学中，交流与讨论是教师实现这种启发与引导作用的一种重要方式。教学设计中，教师既要对师生讨论、小组讨论、学生自由发言等交流、讨论的形式了然于胸，又要对于如何借助这些教学方法、手段实现教师的启发、引导作用设计得当。更重要的是，教师要充分树立平等、合作与沟通的意识，既要尊重、理解学生，同时也要引导学生间的相互理解与尊重。只有师生之间、生生之间真正做到了平等合作的交流与沟通，学生作为学习的主人以及建构知识的主体的地位才能真正落实。例如，进行“大气压强”的教学设计中，在做完托里拆利实验后，可安排学生进行讨论：是什么东西支持着玻璃管内的水银柱不掉下来？在学生的众说纷纭中，可因势利导地液体压强与大气压强联系起来。当学生沿着这个思路进行探索研究时，教师就要放手让学生自己找出两者间的关系，并及时总结概括，以利于学生更好地进行深入一步的知识建构。
总之，建构主义在物理教学设计应用中尚有更广阔的领域等着我们去开拓，去研究，以促进教学相长，提高学生素质。
第五篇：高中物理教学论文 物理教学中应重视物理模型建构能力培养
物理教学中应重视物理模型建构能力培养
内容提要：近几年物理高考题中，部分考试题型的物理情景设计是中学物理教学中常见模型，但更多的考试题型是创设了新的物理情景。这些新情景题型源于生产生活实际素材，源于实验所取得数据。学生遇到这类题型，往往不知道如何着手，不懂得从什么方向思考问题，不知道如何运用物理概念和规律。究其原因是学生缺乏把物理问题转化为物理模型建构的能力。本文针对这个问题阐述了物理模型建构的意义，学习物理模型时归纳成基本物理模型方阵以及物理模型建构与应用，具有一定的学术价值和实际意义。关键词：物理模型 基本物理模型 物理模型建构、物理模型应用
一、物理模型建构的意义
物理学研究的对象遍及整个物质世界，大至天体，小至基本粒子，无奇不有，无处不在。面对物质纷繁复杂、形形色色的运动，如果不采取突出主要矛盾，忽略次要矛盾的辩证方法，人们很难摆脱浩如烟海、纷乱繁杂的物理现象的纠缠，理不清道不明物理概念和物理规律，物理理论的大厦将无法建成。物理学大厦是建立在无数物理模型建构的基础上，经无数科学家不懈努力建立起来的。中学生学习物理的过程就是在各自的心中利用物理模型重建物理大厦的过程。
学生在学习过程中更重要的是掌握物理学研究的方法，而物理学的研究方法之一就是把物体、物体的运动理想化、抽象化，建立起相应的物理模型。如：忽略物体的具体形状、大小，把物体看作具有质量的几何点的质点和物体在自由下落时忽略空气等阻力，认为物体只受重力的自由落体运动。
学生在分析和解答物理过程中，就是识别和还原，开发和利用物理模型的过程。在研究和解决物理问题时，不懂得通过科学的抽象，剔粗取精、去伪存真，就不能建立正确的物理模型；不清楚物理模型的相对性和适应条件，不会识别形异而质同或形同而质异的问题，就不能识别和还原物理模型；在解决复杂问题时，不会将复杂的问题等效若干简单问题，就不能开发和利用物理模型。如果不会识别和还原、开发和利用物理模型，在遇到新情景的问题时将寸步难行。
把物理知识应用到实践中，就是理论和实际相结合，在头脑中进行物理模型建构或直接做成实物模型的过程。如果人们在应用知识解决实际问题时，缺乏解决问题的方案转化为模型的能力，那人们一身中所学知识是将毫无意义的。
二、学习最基本的物理模型构成基本模型方阵
中学物理中最基本的物理模型一般分为三类：概念模型，数学模型和理论模型。
概念模型一般是把物质、物质运动或为了描述物质运动进行抽象化的结果，如质点、自由落体、单摆、圆锥摆、弹簧振子、点电荷、理想气体、理想流体、电场线、光线„„。学习这类模型时，要注意学会并掌握抓住主要矛盾，忽略次要矛盾的辩证思维方法；注意概念模型的质是什么，究竟忽略什么次要因素（如自由落体的质是初速度为零，只受重力，忽略一切阻力的运动）；注意概念模型的相对性和适应条件；注意比较易混淆不同概念模型间的质的区别（单摆和圆锥摆的运动平面一个是在竖直平面内运动，另一个是水平面内运动；单摆是把重力沿切线方向分解而圆锥摆是把重力沿水平方向分解）。数学模型一般是反映物质的某种属性、物质运动的过程的规律。客观世界的一切规律原则上 1 都可以在数学中找到他们的规律。物理学在建造物理模型的同时，也在不断的建造表现物理状态及物理过程规律的数学模型（如表达物理概念和物理规律的数学公式、、等）。学习数学模型是应特别注意数学公式的物理意义和适应范围。
理论模型是在物理学的研究和发展过程中，发现一些物理现象与现有的物理学客观规律不相符，为了解释这些现象，人们提出的种种假说或假设（安培说、原子核式结构模型、玻尔氢原子理论、夸克模型等）。学习理论模型是应特别注意学习建构理论模型的指导思想——探知未知世界的种种假设，这种假设的正确与否还要靠实践去检验。学习理论模型的意义在于，我们在解决新情景下的物理问题时，不妨也提出一些假设，通过分析、推理去判断假设是否正确，这就是我们通常所讲的假设法。
在物理教学中，进行物理模型建构的同时，应注意引导学生对物理模型进行归纳小结，建立起物理模型的方阵系统。
三、物理模型建构与应用
物理模型的应用一般可以分为三种类型的应用：一类是应用物理模型能直接解决的简单物理问题；二类是在新的物理情景中，通过简单类比或等效找到与已有的物理模型相匹配的物理问题；三类是学生没有经验过的完全陌生的物理问题，很难通过简单类比形成时空图像直接找到物理模型，而要通过人的思维加工后才能形成时空图像的物理问题。一类问题的是为了学生解决记忆和巩固已经学过的物理模型。二类问题是为了培养学生应用物理模型的一般能力。三类问题才是为了培养学生开发物理模型的创新能力。下面主要谈谈第二类问题和第三类问题。
1、物理模型在新情景问题中的应用
中学物理问题与物理模型有着密切关系，它们一般都是根据物理模型构思、设计出来的。在解题时如果能从新的物理情景中发现物理问题的特点和本质，通过抽象、类比和等效的方法，将陌生的问题回归到与之对应的熟悉的物理模型上去，则会对解题起到事倍功半之效。
[例1]如图1所示，摆长为，质量为m的单摆悬挂在A点，在距离A点处的正下方B点固定一颗小钉。现将单摆摆球向右拉离平衡位置偏角小于50，然后无初速的释放，不计空气阻力，g=10m/s，求单摆由C运动到D所用的时间。
[分析与解]物理问题的情景并不是一个简单的单摆模型，学生不会想到单摆做简谐运动时的周期公式，思维受阻。但如果抓住了题中单摆摆球向右拉离平衡位置偏角小于50的特点时，就会使学生很容易想到单摆做简谐运动时的周期公式，并想象图1中类似为右边是摆长为的单摆，左边是摆长为的单摆，不难求得单摆由C运动到D所用的时间 2。
[例2]边长为 L的正方形导线框水平放置在均匀分布、方向竖直向上、磁感应强度的大小按B=B0sinωt规律变化的磁场中，如图2所示，问线圈中产生的感应电动式的最大值是多大？
[分析与解]若用法拉第电磁感应定律直接求解本题，将要用到高等数学知识，中学生将“无能为力”。但若抓住“磁感应强度的大小按B=B0sinωt规律变化”是产生感应电动势的根本原因，就很容易用等效的观点联想到如图3所示的情景：边长为 L的正方形导线框在感应强度为B0的匀强磁场中绕轴00/由图示位置开始以角速度ω匀速转动，显然这两种情况中通过线框的磁通量都是的规律变化，这样我们就把图2的问题回归到我们熟悉的交流电模型上来，很容易求得感应电动时的最大值为εm=B0ωL2。
[例3]如图4所示，一根轻弹簧竖直的立在水平地面上，下端固定于地面。在弹簧的正上方有一个物块，物块由某高处自由落体到弹簧上端0，将弹簧压缩，弹簧被压缩x0时，物块的速度变为零。从物块与弹簧接触开始，物块的加速度随下降的位移x变化的图象(如图5所示)可能是
[分析与解]本题若直接对物体在0/位置进行受力分析，由牛顿第二定律求加速度a，很难判断加速度是a=g、a>g、a
2、物理模型的开发应用
物理模型的开发是指解答物理问题中，问题给出的现象、状态、过程及条件并不显而易见，也没有现成的常规的物理模型可直接应用，必须通过细心比较、分析、判断等思维后才能构 3 建新的物理模型。
[例4]如图6，用长为L的铁丝绕成一个总高度为h的等距螺旋线圈，将它竖直的固定在水平桌面上。穿在铁丝上的小球可沿此螺旋线从静止开始无摩擦的自由滑下。求小球从最高点滑到桌面所用的时间？
[分析与解]题中的物理情景虽有弹簧但不是弹簧振子模型。小球沿等距螺旋线无摩擦地盘旋而下的情景设计使学生的思维茫然，无法找到熟悉的已知物理模型。如果我们借助数学的“无限分割法”将螺旋线分割成若干相等长度的小段，每小段的曲线都可以看成直线构成一个微型斜面，如是整个螺旋线就可以等效成若干斜面的组合，从而等距螺旋线圈等效为一个“斜面模型”如图7。由斜面模型及牛顿第二定律、运动学公式得到小球从最高点滑到桌面所用的时间。
[例5](如图8）在无限大的金属板的上方距板d处有一电量为Q正电荷，求金属板表面P点附近的场强的大小（QP垂直于板面）。[分析与解]这是一个按常规的求解思路很难解决的题，P点的场强应为电荷Q与板上感应负电荷在该处产生的场强的叠加，而学生不会计算板上的感应负电荷在P附近产生的场强，也找不到相应的物理模型与之匹配，如果开发一个类似平面镜成像的“镜面对称”的模型，4 即设想在金属板得下方与正电荷Q的位置对称点存在一个负电荷，如图9所示，则P点附近的场强等效为一对正电荷和负电荷所产生的场强的叠加，问题就迎刃而解。由点电荷的场强公式和场的叠加原理得:。
以上数例中，前三例是课本上已充分分析、讨论过的已知模型，后二例是习题教学中建立起来的经验模型，这两类模型在解题中都有很多应用。在解题时，要充分利用已知模型，将相关的知识，方法、经验联系起来，在头脑中形成一个便于存储、利于提取的灵活系统。在中学物理教学中培养学生物理模型建构的能力是教育和教学的重要目标之一，也是培养和发展学生创新能力的基础。因此，在课堂教学中教师应注意开展物理模型建构过程的教学，引导学生观察物理现象，发现物理问题，尝试物理模型建构，利用物理模型解决实际问题，健全学生解决物理问题的能力。
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