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物理教学中的理想模型

时间:2014-11-29 01:02来源:网络整理 作者:物理工作室 点击:
本文结合当前教学教改的形势和中学物理教学的特点,指出物理理想模型在教学中的作用,详细地论述了物理模型的种类、特点和功能,提出了在中学物理教学中使用模型教学培养学生创新能力的新思路,使用模型应注意的问题。
物理教学中的理想模型
广东佛山南海区艺术高级中学  谢绍顽 
(发表于《广东教育》)
【摘  要】 本文结合当前教学教改的形势和中学物理教学的特点,指出物理理想模型在教学中的作用,详细地论述了物理模型的种类、特点和功能,提出了在中学物理教学中使用模型教学培养学生创新能力的新思路,使用模型应注意的问题。
关键词】 物理模型,创新意识,注意问题。
在多年的高中物理教学中我看到很多学校和学生存在一种谈物理色变的现象,这种现象在一些普通的镇属高中尤为严重,学校在引导学生选报专业时总一再提醒学生选学物理有多难,选考物理专业考大学机会是多么的渺茫。而物理知识的应用大大的推动了社会的进步,祖国现代化建设需要大量的优秀的物理方面的人才。作为一名物理教师肩膀倍感压力。学生怕学物理,感觉物理很难学的主要原因是很多问题太抽象了。那么能否把一些抽象的东西变成具体化呢?探讨在物理教学中理想模型的运用。
一、中学物理中常见的物理模型。中学物理中多次出现了理想模型,其大致可分为以下几类。
1、对象模型:
把物理问题的研究对象模型化,如质点、刚体、单摆、弹簧振子、点电荷、纯电阻、薄透镜、理想气体、恒压电源、点电荷、点光源等。
2、空间模型:
如直线、水平面、光滑平面、光滑斜面、匀强电场、匀强磁场等。
3、运动模型:
 如静止、匀速直线运动、自由落体运动、匀速圆周运动、简谐运动、弹性碰撞等。
4、理想实验:
 如伽利略所设计的理想斜面实验,还有气垫导轨实验,小球弹性碰撞实验,单摆实验等。
 上述几种理想模型,它们都不是凭空想象出来的,它们来源于客观实践,然而他们又都不完全等于客观实践,虽然它们不保留客观实践的各种具体细节,不具备客观实践的各种复杂性质,但却保留和具备所研究的客观实践的本质特征,因而能够正确地反映客观实践的内在联系和规律。
二、物理模型在教学中的作用。
物理学往往采用一种简化的方法,保留主要因素,略去次要因素,得出一种能反映原物本质特性的理想物质(过程)或假想结构,此种理想物质(过程)或假想结构就称之为物理模型。面对复杂多变的自然界,人们在着手研究时,总是遵循这样一条重要的方法论原则,即从简到繁,先易后难,循序渐进,逐次深入。物理学所分析、研究实际问题往往很复杂,有众多的因素,物理模型是人们通过科学思维对物理世界中的原物的抽象描述;是按照物理学研究的特定目的,用物质形式或思维形式对原型客体本质关系的再现。
    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。例如,我们在运动学中建立了质点模型,学生对这一模型有了充分的认识和足够的理解,为以后学习质点的运动、万有引力定律、物体的平动,以及电学中的点电荷模型、光学中的点光源模型等奠定了良好的基础。
    建立和正确使用物理模型有利于学生将复杂问题简单化、明了化,使抽象的物理问题更直观、具体、形象、鲜明,突出了事物间的主要矛盾。对学生的思维发展、解题能力的提高起着重要的作用。
    三、物理模型在教学中培养学生的创新能力
 1、利用物理模型教学培养学生的创新意识。创新意识和创新能力是两个不同的概念,有时意识比能力更重要。而物理模型的建立很具创新性,引导和培养学生建立物理模型的思维方法和思维过程,这样对学生创新意识的培养才是有益的。如伽利略所设计的理想斜面实验就是科学领域的一种创新,在他的年代实验条件十分有限,在无法把斜面的摩擦力做到极小,他大胆的猜想、创新把问题解决了。
2 、利用物理模型培养正确的思维方法和培养创新能力。中学生的思维是十分活跃,他们在学习知识的的同时还会提出和思考与所学知识的相关问题。由于学生有时没有掌握正确的思维方法。所以教师要指导学生运用正确的思维方法思考问题。建立物理模型的过程是一种严密的正确的思维方法的训练过程,要引导和帮助学生分析好每一个物理模型的建立的思维方式,例如,在讲自由落体时,就应该引导学生去理解,为什么要把物体的下落运动理想成自由落体,明确学习自由落体的真正的实际意义,经过引导、启发、分祈,学生自然而然地就会领悟到其中的奥秘,从而培养学生正确的思维方法,达到培养创新能力的目的。
3、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。但如果借助物理模型教学,通过采用模型方法,不单起到降低教学难度增强学生学习的自信心的作用。在物理模型的建立和分析的教学过程中,要摸清学生各种错误的思维方法,及时纠正。例如学生不理解物理学中采用的理想化的思维方法,以为理想化脱离实际,有时对教师导出的某公式所采用的近似方法表示不可理解,在实验中追求百分之百的精确度。这里我们就要及时指出物理模型的特点和功能,使学生明确物理模型的科学性,明确物理模型的条件性。及时纠正这类学生的思维方法,这都是培养和锻炼创新思维和创新能力的好途径。
四、使用模型应注意的问题。
物理教科书中所研究的对象都是抽象成一定的理想化模型。如力学中的质点、刚体、热学中的理想气体、光学中的点光源、光线等等,都是我们非常熟悉的理想模型。但是在具体的问题中怎样用理想模型来代替实际物体呢?
    有时候我们常会遇到这样一些情况,即所研究的某些物体与某些理想化模型很相似。例如电子、质点、中子等基本粒子很象质点;橡皮绳、弹簧、皮球等物体很象弹性球等等。类似这种情况,我们必须让学生明确,什么时候可以用模型来代替实际物体,决不让研究对象的外形特征或某些表面因素所迷惑,而应该以研究问题的实际来确定是否可以抽象成理想模型  
有些问题的研究往往需要选用两种或两种以上的理想化模型。例如:我们研究小电珠或烛焰在远离玻璃透镜时的成像情况,可选取三种模型来研究,即小电珠或烛焰视为点光源,把实际透镜视为没有厚度的薄透镜,把光源发出的光线视为沿直线传播。又如弹簧振子本身是一种理想模型,同时它又可看作是质点(小球)和弹性体(弹簧)这两种理想模型的组合。 (责任编辑:物理工作室)
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