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浅谈浅谈“物理思想之物理模型”

浅谈“物理思想之物理模型”

中学物理教学是为了达到一定的教学目的，根据学生的已有基础、认知水平和思维能力，从有利于今后学生发展的观点出发，对有关的物理学的内容进行由简单到复杂、从条件到结果、从现象到本质重新组织和系统构建形成教材，并在教师的“教”和学生的“学”这一教学活动而构成的一门学科教学。在这个教学全过程中，物理教学不仅仅是一个传授物理知识的简单过程，而更应该是一个传授物理知识的同时贯穿物理思想方法的过程。作为一个教师不管他是否意识到，在教学过程中，知识的发生过程就是物理思想方法的运用过程和学生物理思想的领会过程。同时教师也在用自己的世界观、对物理问题的科学思想和科学方法以及教师对物理思想方法的理解等潜移默化地影响学生、感悟学生和培育学生。而学生在学习物理知识的过程中同时也在通过自己的努力领会并掌握物理思想方法，提高自己的求知能力、实践能力和创造能力，从而发展和完善自己的物理科学素质。所以，时代赋予了中学物理教学新的内涵，教师不能仅仅局限于知识教学与技能的培养，更重要的是在物理知识教学的过程贯穿物理思想方法，用物理思想方法统率物理教学，从而提高物理科学素质。这样我们的物理教学才能上升为大物理教学，即以物理学科为主要内容的、以提高学生科学素质为目的的物理教育。

在中学物理教学中加强物理思想方法的教育，使学生在学习物理知识的同时，掌握物理思想方法是大物理教育的一个重要方面。学生在认知过程和解决问题的过程中离不开物理思想方法的指导。物理思想方法在学生的学习过程中起着举足轻重的作用。巴甫洛夫曾说过：“有了良好的思想方法，即使是没有多大才干的人也能做出许多成就。如果思想方法不好，即使有天才的人也将一事无成。”英国著名物理学家玻恩在1954年接受诺贝尔奖时说：“我荣获1954年的诺贝尔奖与其说是我发表的工作里包括了一个自然现象的发现，倒不如说是那里包括了一个关于自然现象的新思想方法基础的发现。”爱因斯坦也说过：“像我这样类型的人，一生中主要的东西，正是在于他想的是什么和他是怎样想的，而不是在于他做的和经受的是什么。”所以，要“培养能够适应新世纪科技革命需要和善于对国际竞争的新型人才。”就必须在学生的认知过程中加强思想方法教育。通过物理思想方法教育，可以显著提高学生的物理科学素质，从而促进学生自主、持续、终身地发展。

“从实际问题到理想化模型”，这由浅入深的过程闪耀着物理思想方法的火花。例如从单一质点到连续介质问题（如机械波的传播中的连续介质问题需要通过理想化物理模型的思想方法的物理思想方法处理）。物理模型的建立在物理学史上有着其重要的作用。“物理模型”的建立，是一种严密的正确的思维方法，其思维过程非常明显，分析好每一个“物理模型”的建立思维很重要，以“质点”这个“物理模型”为例，为什么要将物体简化为质点？在什么时候什么物体可以简化为质点？质点的概念很简单，如果只教会学生质点的概念，而没有使学生明确这种建立“物理模型”的思维过程以及运用“物理模型”建立概念的基本方法和思路，这将是教学上的一重大失误！

一、“物理模型”是什么？

物理学所分析的、研究的实际问题往往很复杂，为了便于着手分析与研究，物理学中常常采用“简化”的方法，对实际问题进行科学抽象的处理，用一种能反映原物本质特性的理想物质（过程）或暇想结构，去描述实际的事物（过程）。这种理想物质（过程）或假想结构称之为“物理模型”。

因此，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。人们通过对物理模型的认识与研究，去获得关于原型客体的知识及其在自然界中的运动变化规律，它是一种物理科学研究的常用方法。

二、物理模型的特点

l、物理模型是抽象性和形象性的统一。物理模型的建立是舍弃次要因素，把握主要因素，化复杂为简单，完成由现象到本质、由具体到抽象的过程，而模型的本身又具有直观形象的特点。

2、物理模型是科学性和假定性的辩证统一，物理模型不仅再现了过去已经感知过的直观形象，而且要以先前获得的科学知识为依据，经过判断、推理等一系列逻辑上的严格论证，所以，具有深刻的理论基础，即具有一定的科学性。理想模型来源于现实，又高于现实，是抽

象思维的结果。所以又具有一定的假定性，只有经过实验证实了以后才被认可，才有可能发展为理论。

3、模型是在一定条件下使用的。建立物理模型，可是问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差。现实世界中，有许多事物与这种“理想模型”十分接近，在一定场合、一定条件下，可近似，可以把实际事物当作“理想模型”来处理，但也要具体问题具体分析。例如，质点模型。研究体操运动员在平衡木上的动作时，不能把运动员看作质点。研究百米赛跑运动员的速度时，能把运动员看作质点。研究自行车的车轮绕车轴的运动时，不能把自行车看作质点。研究马路上行驶的自行车的速度时，能把自行车看作质点。原因：研究运动员的表演动作时，需要评判的就是运动员的翻腾等动作，此时，运动员身体各部分的运动情况不完全相同，故不能看作质点；"中自行车的车轮在绕车轴转动时，车轮及辐条上各点的运动情况不完全相同，它的形状和大小起主要作用，不能忽略，故不能看作质点。"相反其余两种情况的物体本身的大小比它们的运动范围小的多，属于次要因素，可以忽略它们形状和大小，故可看作质点。

4、物理模型是不断发展与完善的。随着社会的进步，人类对事物的本质认识也是不断深入和提高的，物理模型也相应地得到更好的改善。例如，原子模型的提出就是一个不断完善的过程。从起初的原子不可分割（atom），到汤姆生的“枣糕式”原子模型，进而由卢瑟福提出的“原子核式结构”模型，再到波尔的原子“轨道量子化”（能级假设、跃迁假设、轨道假设），这漫长的进步过程无不说明这个问题。

三、为何要建立物理模型

研究任何物理现象，都应分清主要因素和次要因素．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，非但不能得出精确结果，反之还会对复杂现象的研究感到束手无策．通过不断探索，科学家创立了有效的模型方法：突出对所要研究问题起主要作用的因素，略去次要因素，构建了许多合理的“理想模型”，有效地解决了对复杂问题的研究．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”这个理想模型的建立，就无法计算出带电体之间的相互作用力．“物理模型”的建立有助于对客观物理世界的真实认识，达到认识世界，改造世界，为人类服务的目的。也可以这样说，离开物理模型，就无法进行物理学的研究．

从教学的角度看：第一，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学生第一次接受的物理模型——“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、物体的平动和转动，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。使学生学习这些新知识时容易理解和接受。第二，建立和正确使用物理模型有利于将复杂问题简单化、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。第三，建立和正确使用物理模型对学生的思维发展、解题能力的提高起着重要的作用。可以把复杂隐含的问题化繁为简、化难为易，起到事半功倍的效果。第四，物理模型构建过程是培养学生创新能力的重要途径。在物理学史中，每个具有代表性的理想化模型的提出，都标志着一种新思想的诞生，对物理学的发展起推动作用，对自然界的解释又清晰了。

四、中学物理中常见的物理模型

物理模型是物理思想的产物，是科学地进行物理思维并从事物理研究的一种方法。就中学物理中常见的物理模型，可归纳如下：

1、物理对象模型化。物理中的某些客观实体，如质点，舍去物体的形状、大小、转动等性能，突出它所处的位置和质量的特性，用一有质量的点来描绘，这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、电电荷、薄透镜、弹簧振子、单摆、理想气体、理想电流表、理想电压表等等。

2、物体所处的条件模型化。当研究带电粒子在电场中运动时，因粒子所受的重力远小于电场力，可以舍去重力的作用，使问题得到简单化。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，都是把物体所处的条件理想化了。

3、物理状态和物理过程的模型化。例如，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、等幅震荡；热学中的等温变化、等容变化、等压变化等等都是物理过程和物理状态的模型化。

4、理想化实验。在实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，根据逻辑推理法则，对过程进一步分析、推理，找出起规律。例如，伽利略的理想实验为牛顿第一定律的产生奠定了基础。

5、物理中的数学模型。客观世界的一切规律原则上都可以在数学中找到他们的表达式。在建造物理模型的同时，也在不断的建造表现物理状态几物理过程规律的数学模型。当然，由于物理模型是客观实体的一种近似，以物理模型为描述对象的数学模型，也只能是客观实体的近似的定量描述。例如，在研究外力一定时，加速度和质量的关系实验中，认为小车受到的拉力等于砂和砂桶的重力，其实，小车受到的拉力不正好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，才可近似地去砂和砂桶的总重力为小车的拉力，这是我们采取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10度？这是因为只有在这种情形下，单摆的恢复力才近似与位移成正比，才满足简谐运动的条件。

五、物理模型在教学中的应用

1、建立模型概念，理解概念实质。概念是客观事物的本质在大脑中的反映，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。建立概念模型实质上是撇开与当前考察无关的因素以及对当前考察影响很小的次要因素，抓住主要因素，认清事物的本质，利用理想化的概念模型解决实际问题。如质点、刚体、理想气体、点电荷等等。学生在理解这些概念时，很难把握其实质，而建立概念模型则是一种有效的思维方式。

2、认清条件模型，突出主要矛盾。条件模型就是将已知的物理条件模型化，舍去条件中的次要因素，抓住条件中的主要因素，为问题的讨论和求解起到搭桥铺路、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，忽略了摩擦等阻力，认为系统的总动量保持不变。条件模型的建立，能使我们研究的问题得到很大的简化。

3、构造过程模型，建立物理图景。过程模型就是将物理过程模型化，将一些复杂的物理过程分解、简化、抽象为简单的、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：第一，质点在水平方向不受外力，做匀速直线运动；第二，质点在竖直方向仅受重力作用，做自由落体运动。可见，过程模型的建立，不但可以使问题得到简化，还可以加深学生对有关概念、规律的理解，有利于培养学生思维的灵活性。４、转换物理模型，深入理解模型。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，能既快又准确的理解事物的性质和规律。例如，建立起“单摆”这一理想化模型后，理解了单摆的周期公式，可以解决类似于单摆的一系列问题：在竖直的光滑圆弧轨道内作小幅度滚动的小球的周期问题；在竖直的加速系统内摆动的小球的周期问题；水中浮着的小球摆动周期问题等。

5、展示知识发生发展的过程，教会学生建立准确的物理模型

传统的物理教材安排的教学内容都已经选择、压缩、改造而具典型化和简约化的特点，具有高度的抽象性。若是照本宣科，学生很难理解所学内容，也不利学生应用、创新能力的培养。物理模型不准，产生认识障碍。例如：上海市高考2000年第13题“二头肌收缩力”的估算，第24题“火星平均温度”的估算，加强了对建模能力的考查，学生如不能得出准确的物理模型，就难以顺利解决问题。如若能利用图形图片、电视录像、多媒体课件等手段再现知识发生发展的变化过程，用图文并茂的方式向学生提供信息，降低学生学习的难度，并将物理学研究问题的方法和物理思想寓于情景的建立和分析过程中，促进学生开展分析问题的思维活动，自然地“悟”出其中的道理和规律，从而潜移转默化，使学生掌握分析物理过程，建立物理模型的方法，建立准确的物理模型。例如：在讲解单摆模型时，再现模型建立的思维过程，让学生身临其境，感知分析物理过程的方法，建立准确的单摆模型。

这样，学生理解了模型的本质，就不会“只见树木不见森林”，从而还物理模型的本质。通过此类训练，能让学生了解外部世界以及我们周围各种实际问题，并尝试解决这些问题，不仅开阔了学生视野，培养了学生的发散性思维，也改变了以往学习中形成的理想化定向思维，使学生感到物理不是空洞的，而是实实在在的，有用的，也是充满乐趣的。

六、培养构建物理模型的能力

在提倡素质教育的今天，对学生的学习能力的培养问题，越来越受到社会、学校、教师的关注。在物理教学过程中，对解决与实际相结合的物理问题的能力，特别是对建构物理模型的能力的要求越来越高。同时，高考加重了对建立物理模型环节的考查，今后高考还会增加“物理模型构建题”。这类“物理模型构建题”能有效地考查学生分析问题和解决问题的能力。从培养学生的分析问题、解决问题的能力，培养学生的创新精神和科学素养出发，必须加强建立物理模型方法的教学，培养学生建立物理模型的思维能力。

现在在教学中往往只注重让学生记住物理模型，以及利用物理模型解题的一些经验。很少进行深层次的引导、分析，很少展示模型建立的条件与过程。使学生通过探究掌握建立物理模型的方法。这种教学方法只把知识灌输给学生，学生在这一过程中能得到锻炼的只有记忆能力，学生的分析问题和解决问题的能力都得不到提高。要真正提高学生的分析问题和解决问题的能力，必须把学生当作学习的主体，使学生通过在教师引导下进行的探究学习过程，学到分析问题和解决问题的方法，并培养学生的科学素养和创新精神。学生对物理模型的理解，只局限在表面，并没有从模型的本质出发进行思考，解决实际问题时，生搬硬套。在大多数情况下，传统物理教学及有关问题的训练，往往直接给出简化后的物理对象或物理图景，因而在问题的处理上，学生缺乏对物理对象和物理场景做理想化处理的方法和能力。由于实际问题的千差万别，往往会张冠李戴。而遇到较为新颖的物理情景时就会感到无从下手。出现这些现象的根本的原因是没有掌握建立物理模型的方法。如前面提到的2000年上海高考卷中的两道试题。再如：

例1：学生习惯于解决细线悬挂小球的摆动问题，而对小孩荡千秋却一筹莫展。学生习惯于解决小球过顶的圆周运动问题，而对汽车过拱桥的问题却束手无策，困难在于：学生缺乏准确的物理模型。在实际问题的众多对象中，思维容易受到问题表象的干扰，很难抓住对象本质特征，因而难以从实际问题中抽象出物理图景和物理模型，形成认识上的思维障碍。

例2，在一次考试中，有这样一道题，“质量分别为m

1、m

的两小物块放在光滑地面上，

现给物块甲以水平速度v

，使它与物块乙发生正碰，碰后两物块以共同的速度前进，则两物

块碰后的速度为多少？”还有一道题，“质量分别为m

1、m

的两小金属球放在光滑地面上，

现给金属球甲以水平速度v

，使它与金属球乙发生正碰，碰撞过程中能量无损失，则两物块碰后的速度为多少？”两道题在叙述过程中只有很小的差别，但第一道题是属于完全非弹性碰撞模型，第二道题是属于完全弹性模型，两个模型的本质区别在于是否有能量损失，表象区别在于碰后两物体是否共速。学生在以前的学习中初步建立了碰撞模型，并且掌握了“碰撞问题一定用动量、能量问题解”这样的方法，但由于没有对模型有一个本质的认识，对上述的模型不能做有效的区分。

在教学过程中，要提高学生建立物理模型的能力，学生的主观能动性是不能忽视的。通过学生亲历的思考过程，对同一问题在不同角度、不同层面的研究与讨论，使学生从本质上理解所学物理知识与模型，同时对学生分析问题、解决问题的能力进行培养。作为教师应充分发挥引导者的作用，合理安排教学过程，使学生能够有机会、有目的进行建立物理模型的训练，使自身能力得到提高。

首先，应使学生理解什么是物理模型，如何建立物理模型，充分强调物理模型构建的过程及意义，使学生对物理模型有高度的敏感度。

第二，应保证学生有充分的时间进行建立物理模型的活动。教材上关于建立物理模型的知识点，是学生难得的一次练习机会，对一个新的物理模型的建立要分析清楚当时的现有的条件（包括仪器水平、理论水平等）。避免为了赶教学进度而在学生没有亲身体验思考过程时，直接把结论告诉学生，否则，学生只能是死记硬背。这样的结果只能使学生在学习过程中学一个丢一个，在考试前感叹物理公式又多又相似，在考试时赶到公式眼前跑，就是不知道用哪个。相反充分信任学生，让学生当一回牛顿，当一会卢瑟福。保证学生有充足的时间进行思考探索，可以培养学生独立思考的习惯，使学生会综合应用所学的知识进行解决实际问题，形成自己的知识体系和树立解决问题的信心，使学生掌握到对其终身有益的学习方法。

第三，应注意对学生进行必要的引导。建立物理模型要求学生具有较高的抽象和概括能力，以及较强的综合应用知识的能力。在开始的训练中，应有目的的选取一些较易建立的典型模型，并进行必要的引导，使学生能循序渐进、逐步加深理解，真正体验整个建立物理模型的过程，掌握建立物理模型的一般方法。同时引导时应该让学生应用自己掌握的知识通过独立思考得出属于自己的结论，而不能急于求成。这样才能真正体现学生在学习过程中的主体地位，才能提高学生分析问题、解决问题的能力和培养学生独立思考问题的习惯。当学生在某一难点有不同的观点时，可以组织学生进行讨论交流，不管学生是否能得出正确的结论，这样做既可以培养学生捕捉信息、利用信息的自学能力，也可以培养学生与人合作共同解决问题的意识。

第四，应注意培养学生具体问题具体分析的科学态度。模型方法具有较大的灵活性，每种模型也有限定的运用条件和适用范围。在平时的教学中，应注重培养学生具体问题具体分析的科学态度，让学生在物理学习中，不要有意或无意地把什么对象、什么条件、什么过程归入哪一种模型，而应在具体问题面前做出选择。在解决具体问题过程中，关键是掌握模型方法，理解如何去简化和抽象，弄清为了什么目的而这样简化和抽象的。

第五，注重补充适当的练习，使学生在实践中提高。学习物理，重在把知识与实践相结合，做一定量的习题来巩固知识是这种结合的有效途径。物理应用能力的最主要表现就是能对物理对象、情景进行理想化的抽象，建立相关物理模型，进而解决实际问题。单单靠教材上建立物理模型的一次实践，就想熟练掌握建立物理模型的方法，是不可能的，必须经过多次的实践才能真正掌握方法。所以除了教材上的实例外，还应补充一些相关的练习，让学生通过应用知识解决实际问题来提高分析问题、解决问题的能力。

总之，在学生的实际学习中，建立物理模型方法的学习内容不如物理模型知识的学习那么明确，这是因为教材完全是以知识内容的体系来表述的，而方法则以分散的形式隐藏在知识的表述之中。学生常常由于未能注意方法的学习而影响知识的应用。因此，方法的隐含性给学生学习物理知识和应用物理知识解决实际问题带来了一定的困难。其实，只要教师在教学中注意组织学生对方法的学习，是完全可以克服这个困难的。

七、“物理模型”教学中学生创新能力的培养

首先，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。以上我们已经谈到，“物理模型”的建立很具创新性，教师应该把建立“物理模型”的这种创新的思路启发地诉之于学生，这样对学生创新意识的培养才是有益的。

其次，利用“物理模型”培养正确的思维方法，从而培养创新能力。正确的思维方法是提高思维能力的基础，良好的思维能力是创新能力的保证，只有正确的思维才谈得上有良好的创新。但是由于年龄的关系，中学生一般只注意知识的学习，并不关心自己的思维方法是否正确，更不能自觉地纠正一些不正确的思维方法，这就影响了思维发展。因此，指导学生运用正确的思维方法是培养学生创新能力首要任务。“物理模型”的建立，也是一种严密的正确的思维方法，其思维过程非常明显，分析好每一个“物理模型”的建立思维很重要，以“点电荷”这个“物理模型”为例，为什么要将物体简化为点电荷？在什么时候什么物体可以简化为点电荷？点电荷的概念很简单，如果只教会学生点电荷的概念，而没有使学生明确这种建立“物理模型”的思维过程以及运用“物理模型”建立概念的基本方法和思路，这将是教学将失去培养人才的意义。

分析好每一个“物理模型”的建立思维固然重要，但更重要的是引导学生去领悟这种思维过程，去品味这种思维过程，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、分析，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。

每一个物理过程的处理，“物理模型”的建立，都离不开对物理问题的分析。教学中，通过对“物理模型”的设计思想及分析思路的教学，能培养学生对较复杂的物理问题进行具体分析，区分主要因素和次要因素，抓住问题的本质特征，正确运用科学抽象思维的方法去处理物理问题的能力，有助于学生思维品质的提高，有助于培养学生的创新思维。这是培养创新能力的主渠道。

再次，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，突出物理问题的主干，疏通思路，帮助学生建立起清晰的物理图像，使物理问题化难为易，化繁为筒，这样不单起到降低教学难度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新能力。

最后，还要强调一点，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，及时予以纠正。例如，学生受了绝对化的片面思维方法的影响，不理解物理学中采用的理想化的思维方法，以为理想化不精确，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自的精确度。这里，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，这也是培养和锻炼创新思维和创新能力的好途径。

如2003年高考题一个力学问题在课堂的练习：中子星是恒星演化过程的一种可能结果，它的密度很大。现有一中子星，观测到它的自转周期为T= s，问该中子星的最小密度应是多少才能维持星体的稳定，不至因自转而瓦解。计算时星体可视为均匀球体。（引力常数

G=6.67×10-11m3/kg·s2）

取材于天文学中的中子星，从知识上说，它考查了万有引力定律、匀速圆周运动、密度概念及数学中球形物体的体积等，但更重要的是本题考查了考生建立物理模型的能力，这是解决实际问题中必须具备的一种能力。具体地说，题目要求讨论中子星不致因自转而瓦解的条件，这就需要我们“隔离”出中子星的赤道表面处的一小块质量为m的物质作为研究对象，考虑到它受到星体其他部分的万有引力作用，而要保证星体不解体，这个力必须大于或等于它随星体做匀速圆周运动所需的向心力，而“隔离”出的这小块物质质量很小，星体其余部分的质量仍然等于星体的总质量 M 。建立了这样的物理模型，解答起来是很容易的。在讲解过程中，可以让学生大胆的想象与构建，分组讨论，组代表呈结论述构建原由。有学生构建圆盘模型、绳系小球模型、卫星饶转模型等，教师引导、正确的评价。

总之，“物理模型”是培养学生创造性的很好素材，充分科学地用足用活“物理模型”，给学生营造一个宽松的充分体现以“学生为主”的课堂环境，我们就一定能培养出一代具有创新能力的适合现代化建设的新的人材！这种建立“物理模型”的思维过程以及运用“物理模型”建立概念的基本方法和思路，将是每个掌握者享之不尽的财富。

参考资料及网站：

刘冠军、王维先著：《科学思维方法论》，山东人民出版社，2000年4月第1版。

徐志长：《高中物理科学方法教育的研究》，《课程·教材·教法》，2002年第6期。

赵清福: 物理模型教学与创新能力的培养https://www.sodocs.net/doc/6512338421.html,

https://www.sodocs.net/doc/6512338421.html,

https://www.sodocs.net/doc/6512338421.html,/

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浅谈物理学中的抽象和概括

浅谈物理学中的抽象和概括浅谈物理学中得抽象和概括 1 咨询题得提出抽象和概括是一种抽象思维方法.许多物理咨询题得提出、物理概念得产生、物理规律得建立、物理理论得形成基本上抽象和概括得结果.由此可见,抽象和概括在物理学得形成进展、完善过程中起着举足轻重得作用.本文从抽象和概括得概念、作用和局限性等几方面做了详细得阐述. 2 抽象和概括得概念抽象和概括是物理学中抽象思维能力得一种,“物理抽象是在观看、实验得基础上,通过物理概念、物理推断和物理推理得形式,对已获得得物理事实进行加工处理而形成得对物理对象、物理现象、物理过程得本质和规律得认识.”[1]所谓概括,确实是在抽象得基础上,把所有反映物理事物本质得属性结合为一个整体,形成关于物理事物整体得和一般得认识,进而把这种一般得认识推广到同类事物,把握同类事物得共同性和一般性. 抽象性与概括性得统一,是物理抽象思维得一个重要特点,只有通过抽象和概括,才能简化物理对象,形成理想化得过程;在实验和理论分析得基础上得出定量得物理规律. 3 抽象和概括在物理学中得作用物理学中通过表面现象,揭示内在本质,从而把实际得物质模型化,把复杂得物理咨询题简单化,把具体得物理咨询题理想化,这种简化得过程从思维学得角度上来讲,确实是抽象思维得过程. 31 提炼物理模型论文联盟 “物理模型是依照研究咨询题和内容在一定条件下,对研究客体得抽象,物理模型是物理学中重要得抽象方法之一,它关于差不多规律和差不多理论得建立起着不可替代得作用.WcOm在物理学中,物理模型要紧分三种类型:“客体模型、条件模型和过程模型”.客体模型是客观存在得实际物体通过简化、抽象建立起得物理模型.例如在研究力学中物体得运动时得质点模型.电学中得点电荷、光学中得点光源、弹簧振子、刚体等等,基本上客体模型.条件模型是客观物体在运动变化过程中,对制约物体运动得条件进行取舍,抓住决定条件,忽略次要条件,如此建立起来得理想化条件确实是条件模型.如在平面上运动得物体,若摩擦力f与合力f相比非常小,那个平面称为光滑平面,“光滑平面”确实是条件模型.另外在物理学中得细绳、轻质细杆、稳定电源等等基本上条件模型.过程模型是在一定条件下对具体得运动过程及限制这些过程得条件进行抽象,形成“过程模型”.例如研究地面附近自由落体运动,下落得物体视为“质点”,从静止开始下落得过程中,忽略空气得阻力、浮力、风力、风向等作用,只受到恒定得重力作用,质点在如此理想化条件下运动得过程确实是“自由落体运动”.这确实是一个理想化得过程模型.在热学中,准静态过程也是一个理想化得过程模型.在物理学中理想化条件下得过程模型非常多,如匀速直线运动、简谐振动等等. 在物理学中,正是从实际物体、物理过程、条件中抽象和概括出这些物理模型,才使人们对物质世界得认识不断深化,不断想真理逼近,推动着物理学得进展,从某种意义上讲,各种理想物理模型得建立,正是物理学向深度和广度进展得重要标志之一. 32 总结物理概念、定律物理概念、定律是物理学得理论基础,只有通过抽象和概括,才能形成物理概念,简化物理对象,形成理想化得过程,在实验和理论分析得基础上,得出定量得物理定律.例如:力得概念是通过抽象和概括一类事物得共同本质属性形成得,如:人推车,马拉犁,即力是物体对物体得作用.简谐振动得规律则是在研究单摆和弹簧振子这些理想模型得运动时概括出来得.可见,物理学中得许多概念、定律是通过抽象思维得加工,在实验得基础上概括出来得. 33 用抽象和概括得方法学习物理学

物理模型在中学物理教学中的作用和意义

学号20095040104 学院物理电子工程学院专业物理学年级2009级姓名杨超论文题目物理模型在中学物理教学中的作用和意义指导教师刘慧职称高级实验师

2013年05月01日

目录摘要 (1) Abstract (1) 引言 (1) 1物理模型的概念 (2) 2物理模型的种类 (2) 2.1 理想化物理模型和探索性物理模型 (2) 2.2 对象模型、过程模型和理论模型 (2) 3物理模型在中学教育中的作用 (5) 3.1 物理模型可以培养学生正确的科学思维方法 (5) 3.2 物理模型具有教师传播知识和学生获取知识的桥梁作用 (5) 3.3 物理模型具有软化教学过程的作用 (6) 4物理模型在中学物理教学中的意义 (6) 4.1 物理模型能够促进学生适应新一轮课程改革 (6) 4.2 物理模型能够促进知识迁移创新学习 (6) 4.3 物理模型能够满足高考改革的需求 (6) 5培养学生构建物理模型的能力 (6) 5.1 引导学生主动掌握建立物理模型的方法 (6) 5.2 模式化构建模型步骤 (7) 5.3 充分利用教学资源降低构建模型的难度 (7) 5.4 重视思维程序训练 (7) 结束语 (8) 参考文献 (8)

物理模型在中学物理教学中的作用和意义学生姓名：杨超学号：20095040104 学院：物理电子工程学院专业：物理学指导教师：刘慧职称：高级实验师摘要：在我国的传统物理教学中，教师比较注重知识的传授，教学活动的开展都是围绕如何有效地传授物理知识。在这样的环境下，学生的知识掌握比较牢固，但随着教育改革的深入，对学生解决实际问题和探索性问题能力的要求越来越高，传统的教育模式已经无法满足学生能力提高的需要。针对这一现象，本论文提出应该重视物理模型在中学物理教学中的作用和意义。本文主要介绍了物理模型的概念、分类以及在中学物理教学中的作用和意义，最后还介绍了培养学生构建物理模型能力的方法。关键词：物理模型；作用和意义；模型构建 Roles and significances of physical models in middle school teaching Abstract：Traditional physical education in our country pays more attention to imparting knowledge, so the whole teaching process was just around how to teach effectively. In this situation, the students could master the knowledge well. However, as the education reform further, the demand ever higher in solving practical or exploratory problems. Traditional education has been unable to meet the students’ needs of improving the ability. Aiming at this phenomenon, This essay presents that it’s necessary to think highly of the roles and significances of physical models in middle school teaching. This essay mainly introduces the physical models’concept and classification, the roles and significances of physical models are also highlighted. At last, it introduces the ways to improve the students’ ability of constructing physical models. Key words：physical models；roles and significances；models constructing 引言物理学的研究对象遍及整个物质世界,大到天体,小至基本粒子,无奇不有,无所不在。面对具体复杂的物体,研究它们形形色色的运动,如果不采取科学思维方法,人

(完整版)高中物理模型解题

高中物理模型解题模型解题归类一、刹车类问题匀减速到速度为零即停止运动，加速度a突然消失，求解时要注意确定其实际运动时间。如果问题涉及到最后阶段（到速度为零）的运动，可把这个阶段看成反向、初速度为零、加速度不变的匀加速直线运动。【题1】汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动，可以明显地看出滑动的痕迹，即常说的刹车线。由刹车线长短可以得知汽车刹车前的速度的大小，因此刹车线的长度是分析交通事故的一个重要依据。若汽车轮胎跟地面的动摩擦因数是0.7，刹车线长是14m，汽车在紧急刹车前的速度是否超过事故路段的最高限速50km/h？【题2】一辆汽车以72km/h速率行驶，现因故紧急刹车并最终终止运动，已知汽车刹车过程加速度的大小为5m/s2，则从开始刹车经过5秒汽车通过的位移是多大二、类竖直上抛运动问题物体先做匀加速运动，到速度为零后，反向做匀加速运动，加速过程的加速度与减速运动过程的加速度相同。此类问题要注意到过程的对称性，解题时可以分为上升过程和下落过程，也可以取整个过程求解。【题1】一滑块以20m/s滑上一足够长的斜面，已知滑块加速度的大小为5m/s2，则经过5秒滑块通过的位移是多大？【题2】物体沿光滑斜面匀减速上滑，加速度大小为4m/s2，6s后又返回原点。那么下述结论正确的是（） A物体开始沿斜面上滑时的速度为12m/s B物体开始沿斜面上滑时的速度为10m/s C物体沿斜面上滑的最大位移是18m D物体沿斜面上滑的最大位移是15m 三、追及相遇问题两物体在同一直线上同向运动时，由于二者速度关系的变化，会导致二者之间的距离的变化，出现追及相撞的现象。两物体在同一直线上相向运动时，会出现相遇的现象。解决此类问题的关键是两者的位移关系，即抓住：“两物体同时出现在空间上的同一点。分析方法有：物理分析法、极值法、图像法。常见追及模型有两个：速度大者（减速）追速度小者（匀速）、速度小者（初速度为零的匀加速直线运动）追速度大者（匀速）、 1、速度大者（减速）追速度小者（匀速）：（有三种情况）

浅谈构建物理模型在解题中的作用

浅谈构建物理模型在解题中的作用大多数学生进入高中学习以后，感到物理是一门比较难学的科目，解题时往往感到无从下手，这是由于物理的基本概念和规律建立的基础是理想化过程模型和理想化实体模型，因此在解答物理问题时应首先创设物理情景，构建物理模型。物理概念和规律具有高度的抽象性和客观性，而物理习题由于是描述一些理想物体的基本运动或基本状态，所以物理习题具有理想性、具体性和形象性。为了沟通概念规律与习题的联系，解题中就应创设具有这种联系的“图景”，通过物理图景，构建物理模型，这样可以使物理过程变得更为形象和清晰，对启发学生思维，正确理解物理概念，分析物理问题起到良好的辅助作用。同时使学生形成科学的思维方法和掌握科学的研究方法。模型最能反映现象和事物的本质，建立模型就是找出、抓住现象和事物的本质和主要矛盾，抽象出物理本质，研究和解决事物的主要矛盾，这样，解决问题时就会取得事半功倍的效果。为了便于研究物理问题和对物理现象进行客观描述，现就以下几个方面作出分析：一、简化确定“研究对象”是建立正确物理模型的基础 “研究对象”是参与所研究的物理对象的客体。由于实际参与的客体众多，影响因素复杂，因此在建立物理模型时，首先要对客体进行简化，抓住其主要特征，舍弃其次要因素，因此，要建立正确的物理模型，首先应具有将实际的物理问题简化成理想模型的能力。对于多个物理客体参与的物理问题，我们要认真分析各个“研究对象”

之间的相互联系，从现状和所求结果入手，找出关键的客体，作为研究对象，它们是物理模型中的“主角”。比如，对一列水平横波的研究。如果研究质点的振动，可选取某个质点（如振源）为研究对象；要研究波的周期性，可选取水平距离是波长整数倍的两个质点来研究；要研究质点的振动与波动的关系，就要选取某个质点和波动的形态为对象，就可得到这样一幅简单、清晰的物理图景：质点在竖直方向作简谐振动，波在水平方向作匀速运动，质点的振动方向决定了波的传播方向，在质点完成一次全振动的时间内，波恰好向前移动了一个波长。下面举例说明物理模型在解题中的实际应用。例一、（见图1）劲度度系数为k 的弹簧一端固定于墙壁，另一端连着质量为M 的物体，物体静止于光滑水平面的O 点上，现有一质量为m 的子弹以水平速度v 0 射进且留在物体中，试问最少需要多少时间物体又到达O 点？物体的最大位移是多少？解：开始时取子弹和物体组成的系统为研究对象，忽略子弹的转动，认为子弹射进物体的过程为平动，从而建立质点系统模型。因为从子弹开始射进物体到停留在物体中这一过程时间极短，弹簧的形变微小到可以忽略，所以可认为在此过程中，沿水平方向系统所受合力为零，系统的变化为完全非弹性碰撞，从而可建立完全非弹性碰撞过程模型。系统动量守恒，故有： (m+M)v=mv 0 由此可得系统的初速度：v=mv 0/(m+M) 又系统获得速度v 的过程短暂,它们的位移微小到可以忽略,故可以认为系统虽已具有速度v 但还处在平衡位置O 点处.此后,选取子弹、物体和

高中典型物理模型及解题方法

高中典型物理模型及方法（精华） ◆1.连接体模型：是指运动中几个物体或叠放在一起、或并排挤放在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体，对整体用牛二定律列方程隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。连接体的圆周运动：两球有相同的角速度；两球构成的系统机械能守恒(单个球机械能不守恒) 与运动方向和有无摩擦(μ相同)无关，及与两物体放置的方式都无关。平面、斜面、竖直都一样。只要两物体保持相对静止记住：N= 21 12 12 m F m F m m ++ (N 为两物体间相互作用力), 一起加速运动的物体的分子m 1F 2和m 2F 1两项的规律并能应用 ?F 2 12 m m m N += 讨论：①F 1≠0；F 2=0 122F=(m +m )a N=m a N= 2 12 m F m m + ② F 1≠0；F 2≠0 F=2 1 1221m m g)(m m g)(m m ++ m 2 m 1 F m 1 m 2

N= 2112 12 m F m m m F + + ( 2 F= 就是上面的情况) F=1221 12 m(m)m(m gsin) m m gθ + + F=A B B 12 m(m)m F m m g+ + F1>F2 m1>m2 N1

浅谈物理模型在教学中的作用

谈物理教学中的物理模型构建安徽省天城中学黄飞（231480）【摘要】物理模型教学中将最基础最典型的物理知识、物理问题介绍给学生，并通过建立物理模型，将研究方法也展示给学生，引导学生思考、感悟以至升华。培养能力是落实课改的措施，知识是能力的载体。这就需要我们在教学中注意对学生进行物理模型的总结归纳。【关键词】物理模型物理模型教学科学性策略性理想化物理是高中理科中学生普遍感觉到比较难的一门学科。物理课堂教学既是科学又是艺术，有其自身的科学性和策略性。高中物理学习，主要是学生个体智力活动的过程与教师课堂教学的高效结合的过程。学习物理，模型的建立非常重要，不管是那方面的物理学，最重要的是建立物理模型。特别是力学与运动学，遇到一个物理问题我们首先要将它联想到一个相关的物理模型。将复杂的；抽象的问题化为简单的；直观的问题。下面是高中物理教学中经常用到的几种物理模型（1）研究对象的理想化模型例如：质点物理模型，它忽略了物体的形状、大小、转动等性能，突出它所处的位置和质量的特性，用一有质量的点来代替。如当物体本身的大小在所研究的问题中可以忽略或对研究问题没有影响，能当作质点来处理；质点的概念是一种科学的抽象，是理想化模型。这种抽象正是抓住问题的实质，只要我们在教学过程中注意培养学生抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，逐步建立这种物理模型。以后遇到类似质点的客观实体比如：刚体、点电荷、点光源、理想气体、匀强电磁场等物理模型，学生就会自己分析学习了。（2）物理状态和物理过程的理想化模型例如：运动学中的匀速直线运动、自由落体运动；动力学中的完全弹性碰撞；电学中的稳恒电流，（3）理想化实验物理模型在实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，根据逻辑推理法则，对过程进一步分析、推理，找出其规律。例如，伽利略的理想实验为牛顿第一定律的产生奠定了基础。（4）研究对象的条件的模型当研究动量守恒定律时，当系统的内力远大于外力时，系统的动量守恒；当研究带电粒子在电场中运动时，因粒子所受的重力远小于电场力，可以舍去重力的作用，使问题得到简化。力学中的光滑面；电学中的匀强电场、匀强磁场等等，都是把物体所处的条件理想化了。培养学生建立和正确使用物理模型不仅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；而且对学生的思维发展、解题能力的提高起着重要的作用。可以把以有物理模型的知识和将来探索的新知识相类比，起到模型的迁移，到达事半功倍的效果。 1．动能转换内能类型例1．如图所示，倾角为θ 轨相连，连接处是光滑的圆弧。水平导轨上存在有磁感强度为B的竖直向上的磁场。同时水平导轨上有质量为m、电阻为R的导体棒b。一根与b完全一样的导轨a自斜面高为h处开始下滑，运动过程中，a、b始终不

建立理想模型法

建立理想模型法 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】

初中物理建立理想模型法简介王台中学王建国百度+自己的总结，请有选择地参考。把复杂问题简单化，摒弃次要条件，抓住主要因素，只考虑起决定作用的主要因素，对实际问题进行理想化处理，构建理想化的物理模型，这是一种重要的物理思想。在此基础上，有时为了更加形象地描述所要研究的物理现象、物理问题，还需要引入一些虚拟的内容，借此来形象、直观地表述物理情景。题型分为两类一、理想模型是从无到有建立的，例子如下 ※光线、磁感线都是虚拟假定出来的，但它们却直观、形象地表述物理情境与事实，方便地解决问题。通过磁感线研究磁场的分布，通过光线研究光的传播路径和方向。(光的性质波动性、粒子性、沿直线传播)（磁场的性质：对处于其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用） ※电路图。（电路的一些性质：电流按照从电源正极流出通过外部电路流回负极、流过用电器会做功、电流有大小、导线有粗细、） ※匀速直线运动，就是一种理想模型。在生活实际中严格的匀速直线运动是无法找到的，但有很多的运动情形都近似于匀速直线运动，按匀速直线运动来处理，大大简化了难题，得到的结果又具有极高的精度，在允许的误差范围内与实际相吻合。（运动物体方向和快慢随时间发生变化） ※杠杆也是一种理想模型，杠杆在实际使用时，由于受力的作用，都会引起或大或小的形变，可忽略不计，因此，我们就把杠杆理相化，认为它无形变。（物体有形状，硬棒，能绕固定点转动） ※原子核式结构模型 ※力的示意图或力的图示二、把实际物体看作已建立的实体模型 ※斜拉索式大桥看作是杠杆模型。（抓住的主要因素：硬、能绕固定点转动。） ※汛期，江河中的水有时会透过大坝下的底层从坝外的地面冒出来，形成“管涌”，“管涌”的物理模型是连通器。（抓住的主要因素：上部开口，底部连通） ※水面看作镜面（抓住的主要因素：表面光滑）考题往往问抓住了什么主要因素，忽略了什么次要因素，该如何回答呢？答：主要因素就是该模型的定义，次要因素自己想。你可以把问题改一改，就可以看出主、次要因素，例如改成：哪些物体还可以看作某某模型这些物体的共同特征就是主要因素，不同特征就是次要因素。某高人对高中物理的基本理想化模型分类

高中物理解题模型详解总结

高考物理解题模型目录第一章运动和力................................................. 一、追及、相遇模型............................................ 二、先加速后减速模型.......................................... 三、斜面模型................................................. 四、挂件模型................................................. 五、弹簧模型（动力学）........................................ 第二章圆周运动................................................. 一、水平方向的圆盘模型........................................ 二、行星模型................................................. 第三章功和能 ................................................... 一、水平方向的弹性碰撞........................................ 二、水平方向的非弹性碰撞...................................... 三、人船模型................................................. 四、爆炸反冲模型 ............................................. 第四章力学综合................................................. 一、解题模型： ............................................... 二、滑轮模型................................................. 三、渡河模型................................................. 第五章电路...................................................... 一、电路的动态变化............................................ 二、交变电流................................................. 第六章电磁场 ................................................... 一、电磁场中的单杆模型........................................ 二、电磁流量计模型............................................ 三、回旋加速模型 ............................................. 四、磁偏转模型 ...............................................

浅谈物理模型的作用及其建立

浅谈物理模型的作用及其建立 Last revision on 21 December 2020

浅谈“物理模型”的作用及其建立布鲁纳的发现法学习理论认为：“认识是一个过程，而不是一种产品”。探究式学习法是学习物理的一种重要的认知方法；它以学生的需要为出发点，以问题为载体，从学科领域或现实社会生话中选择和确定研究主题，创设类似于科学的情境，通过学生自主、独立地发现问题、实验探究、操作、调查、信息搜集与处理、表达与交流等探索活动，获得知识技能，发展情感与态度，培养探索精神和创新能力的学习方式。在这探究式学习的过程中，最难的一点在于如何创设科学的物理情境；这个科学物理情境的创建过程就是“物理模型”的建立过程。所以说要想学好中学物理，就要学会对生活中的现象多观察，多思考，并能从中学会如何建立“物理模型”。一、什么是“物理模型” 自然界中任何事物与其他许多事物都有这千丝万缕的联系，并处在不断的变化当中。面对复杂多边的问题，人们在着手研究时，总是遵循这样一条重要的法则，即从简到繁，从易到难，循序渐进，逐次深入；基于这样一种思维，人们创建了“物理模型”，物理模型是指：物理学所分析的、研究的问题往往很复杂，为了便于着手分析与研究，物理学中常采用“简化”的方法，对实际问题进行科学抽象处理，用一种能反应原物本质的理想物理（过程）或遐想结构，去描述实际的事物（过程），这种理想物质（过程）或假象结构称之为“物理模型”。物理模型的建立是人们认识和把握自然的一个典范，是前人的一种创举。二、物理模型的种类和特点 1、中学中常见物理模型的种类（1）研究对象理想化模型，例如：质点、刚体、理想气体、恒压电源等；（2）运动变化过程中理想化模型，如：“自由落体运动”、“简谐运动”、“热平衡方

数学模型在物理解题中的运用

数学模型在物理解题中的运用陕西省宝鸡市陈仓区教育局教研室邢彦君数学不仅是解决物理问题的工具，数学方法更是物理学的研究方法之一。在物理解题中，可以运用数学方法，将物理问题转化为数学问题，将“物理模型”转化成“数学模型”，然后运用数学的方法进行求解或论证，再将数学结论回归到物理问题中进行验证，完成物理问题的求解。一、函数模型函数模型就是建立起所求量或所研究量与已知量或决定量之间的函数关系，然后运用函数的运算或性质进行运算或判断。这是物理解题中最常用的数学模型，一般用来解决最值问题或变量问题比较方便。例1一辆汽车在十字路口等候红绿灯，当绿灯亮时汽车以3m/s2的加速度开始行驶，恰在这时一辆自行车以6m/s的速度匀速驶来，从后边赶过汽车。求汽车从路口开动后，在追上自行车之前经过多长时间两车相距最远？最远距离是多少？分析与求解：设汽车起动后经时间t还未追上自行车，则汽车的位移为：s1=at2，自行车的位移为：s2=vt，二者间距为Δs=s2-s1=vt-at2。带入已知数据，建立Δs与ｔ的函数关系式：。由此式可知：当ｔ＝2s时，Δs最大为6m。即汽车从路口开动后，在追上自行车之前2s两车相距最远，最远距离是6m。二、三角模型

有关涉及位移、速度、加速度、力等矢量的问题，可运用矢量合成与分解的平行四边形定则建立由表示已知量与未知量的矢量构成的矢量三角形，运用三角形的知识进行求解与分析。例2 如图１所示，用细绳悬AB吊一质量为ｍ的物体，现在AB中的某点O处再结一细绳用力F拉细绳，使细绳的AO部分偏离竖直方向的夹角为θ后保持不动，则F的最小值是多少？分析与求解：以Ｏ点为研究对象，则它在AO绳的拉力F AO，BO的拉力F BO=mg，拉力F三个力的作用下处于静止状态，因此，这三个力相互平衡。这样，表示这三个力的矢量，首尾相接应该组成一个封闭三角形。由于绳BO对O点的拉力F BO=mg恒定不变，绳AO 对O点的拉力方向不变。所以，当F方向变化时，由图1可以看出，当F方向与AO垂直时，F最小，F=mg 三、图像模型图像模型就是，在平面直角坐标系中，建立起有某种关系的物理量间的关系图像，利用图像与坐标轴围成的面积，图像与坐标轴的交点，图像间的交点的物理意义进行分析和求解。这类问题求解时，准确化出图像是关键。

浅谈物理模型的学习及理解

浅谈物理模型的学习及理解我们知道，建立物理模型是物理学研究问题的基本方法之一。对于任意一个实际物体，因其自身的形状、体积、组成的均匀性等多方面的情况，使其在一个实际环境中的物理表现就不具有多少规律性，而物理学的分析问题的基本方法，如受力分析等，对此当然既不能定量描述，甚至也不能定性地分析。这是我们每个学习了基本物理学知识的人必然都形成的观念。那么，我们如何学习和理解物理模型呢？我想物理模型的建立是为了突出问题的实质，从而进一步建立理论，能在实验室中进行有针对性的验证或探索等。从中，我们进一步能体会物理模型（或说概念）本身的重要性。但需要过分地基于模型本身进行“深挖”和无休止地讨论吗？我感到这种问题是不能确定性地回答的，套用物理学的一个出发点，即具体问题应具体分析。 1．一些“定势”的影响我们新课标人教版教材物理1中（现已经删除）有一习题，大致内容是：高速飞行的子弹射穿一个吊着的苹果，在射穿苹果的短暂过程中，问子弹能被看成是“质点”吗？答案是不能。有老师指出，在穿透苹果的短暂时间内，子弹整体作平动，即子弹上各点的运动情况相同，因此，子弹可看成质点。我本人写过一道题：物理学研究问题一般是通过建立物理模型进行的，质点就是一个物理模型。关于质点，以下说法正确的是 A．研究地球的自转时，把地球当作质点 B．研究火车通过隧道所用的时间时，把火车当作质点 C．研究宇宙飞船在轨道上的运动时，把飞船当作质点 D．研究跳水运动员的空中运动情况时，把运动员当作质点有老师提出B答案也是正确的。我们仔细思考上面的问题，其实所要表述的思想是明确的，我们都明白其中的物理问题，应该说这两题的考核目标达到了。当然，仅仅从一个题目求解的角度来看，老师的质疑也是合理的。如果我们把题目的要求改为“在以下各问题的分析处理中，所采取的方法合理的是？”的话，那么，无论是从概念上分析，还是从物理问题的阐述的层面上看，就都有意义了。 2．平面运动的研究透过以下的介绍，有助于我们合理地理解、把握物理模型的建立和运用。

物理模型解题一

物理模型解题姓名________ 模型1——三个共点共面力动态平衡：一个力大小方向均确定（记F1 ），第二个力大小不定，方向确定（记F2），则第三个力（记F3）与F2垂直时有最小值。【例1】、如图所示，电灯悬挂于两墙壁之间，更换水平绳OA使连接点A 向上移动而保持O点位置和OB绳的位置不变，则在A点向上移动的过程中 () A．绳OB的拉力逐渐增大B．绳OB的拉力不变 C．绳OA的拉力先增大后减小D．绳OA的拉力先减小后增大【练习1】．如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为 F N1，球对木板的压力大小为F N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中() A．F N1始终减小，F N2始终增大B．F N1始终减小，F N2始终减小 C．F N1先增大后减小，F N2始终减小D．F N1先增大后减小，F N2先减小后增大【练习2】、（1）欲推动放在粗糙平面上的质量为m的物体，物体与平面之间的动摩擦因数为μ，推力方向与水平面成θ角，当θ为多少时最省力，最小推力是多少? （2）上题中，若平面换成倾角为α的斜面后，推力与斜面夹角满足什么关系时，有最小推力，为多少? 【练习3】、如图所示，一质量为m 的带电小球，用长为L 的绝缘细线悬挂在水平向右，场强大小为 E 的匀强电场中，静止时悬线与竖直方向成θ=37°角。（sin37°=0.6 ，cos37°=0.8）求：（1）小球的电性及所带电荷量的大小？（2）如果保持小球的电量不变，在纸面内调整电场的大小和方向，要使小球仍能在原位置平衡，则电场强度最小为多少？方向如何？（请画出两个问题的相应的受力分析图）【练习4】、如图所示，质量为M的斜劈倾角为θ，在水平面上保持静止，当将一质量为m 的木块放在斜面上时正好匀速下滑．如果用与斜面成α角的力F拉着木块沿斜面匀速上滑．（1）求拉力F的大小；（2）若m=1kg，θ=15°，g=10m/s2，求F的最小值以及对应的α的取值．

重点高中物理建模论文

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运动模型的应用内容摘要：中学物理教材中无论哪一部分的内容都是以物理模型为基础向学生传达物理知识的。物理模型是中学物理知识的载体，通过对其进行分析与讲解，是学生获得物理知识的一种基本方法，更是培养学生创造思维能力的重要途径。本文拟从习题教学中浅谈提高运动模型的建模能力。关键词：运动模型、匀速圆周运动学好物理，关键是学习物理思想和物理方法。常有高中学生说，物理听课易懂，做题难。难就难在对物理模型的应用上，也就是学生在解题过程中往往存在一些问题，读不懂题或做题过程思维混乱。这在很大程度上是由于学生不良解题习惯、建模能力差造成的。据对学生的调查，发现大多数学生的解题模式是：一般来说，较为有效的解决物理问题的思维流程应该是通过审题先确定研究对象，对其进行抽象建立物理模型，再应用模型知识求解。此过程大致可以归纳为：求解读题想公式

如果在解题过程中快速准确地建立起与题目相符合的物理模型是至关重要的。这个解题流程学生容易模仿，如果说正确识别或建立物理模型是正确解题的前提，那么在解决具有物理过程的物理习题时，学生头脑中对物理过程的一个清晰的图景则是解决此类物理问题的关键和保证。下面以力学中运动模型的应用为例。一、基本模型 1．两种直线运动模型匀速直线运动：00,v v t v x == 匀变速直线运动：at v v at t v x +=+=02210,(特例：自由落体运动：gt v gt h ==,221 ) 2．两种曲线运动模型平抛运动：水平方向为匀速直线运动竖直方向为自由落体运动匀速圆周运动：r T m r mw r mv ma F F n 22 22n 4π=====合（天体运动：物理解释数学演算数学抽象科学抽象一个具体的物理问题物理模型数学方程（物理问题的数学表达式）方程的数学解物理问题之解

物理(心得)之浅谈物理模型与建模能力的培养

物理论文之浅谈物理模型与建模能力的培养现在高考的重要指导思想是从知识立意向能力立意的转变，着重考查学生对知识的理解、迁移、应用能力。命题已向联系实际、与现代科技相结合的方向发展，考查学生学以致用的能力素质。这就需要学生把实际问题转化成物理模型来寻求解决方法。那么在教学中重视物理模型的教学及建模能力的培养就显得尤为重要。一、物理模型所谓物理模型就是为了便于抓住本质，解决问题，把复杂的物理过程或研究对象（事物），取其枝干，弃其蔓叶后，进行高度的概括，归结为一些简单的模型便于研究。物理模型的特点典型性。物理模型是从一类物理问题中，抓住主要的本质问题，删除干扰和次要因素，集基础知识与基本规律于一体，具有代表性的结晶。方法性。物理模型不只是知识的结晶，同时也是思维的结晶。掌握好物理模型，除了加深对物理概念的理解之外，还可以从物理模型的建立，理解物理知识深刻的内涵及外延，体会将物理知识应用于解决实际问题的思路和逻辑方法入手。

美学性。物理模型能简明扼要地揭示物理问题，体现了它的形式美。物理模型是知识与思维的产物，是知识与能力的完美结合，体现了它的和谐美。随着学习的深入，对同一模型会有不同层次的体会和感悟，会为它丰富的内涵所折服，体现它的内在美。物理模型的分类物理模型一般有三类：一类是把研究对象视为抽象的理想模型。这类模型有：质点、刚体、弹性体、理想气体、弹簧振子、单摆、点电荷、点光源、薄透镜、卢瑟福模型等，牛顿的质点模型、玻尔的原子模型、理想气体模型等均属“对象模型”。它的特点是将研究对象简化成某种物理模型，从而使问题简化、直观、形象；另一类是把物理过程抽象为理想模型。此类模型重要的有：匀速直线运动、完全弹性碰撞、等温变化、恒定电流等，物理过程总是在一定条件下发生，将条件理想化以便突出主要的物理现象与过程，这便是条件模型方法。例如“光滑”、“均匀”、“轻质”等也属条件模型；还有一种是将物理过程发生的条件抽象模型化。过程模型是将复杂的过程抽象为简单的物理模型的方法。例如我们已学过匀速圆周运动，匀速直线运动，自由落体运动，简谐运动等均属过程模型。利用过程模型可将一个复杂的物理过程抽象为一个我们熟知的问题加以解决。二、物理模型教学的意义物理模型教学是课程改革的需要。课改的一对矛盾是丰富的教

物理模型的建构在初中生物教学中的应用

物理模型的建构在初中生物教学中的应用物理模型的建构在初中生物教学中的应用物理模型的建构在初中生物教学中的应用 2015-05-26 生物论文物理模型的建构在初中生物教学中的应用物理模型的建构在初中生物教学中的应用吕国庆（江苏省常州市新北区实验中学）摘要：探讨在初中生物教学中常见的几种物理模型的建构。物理模型的设计非常有利于生物教学的有效开展，提高学生的学习效率，培养学生的各种技能和科学素养。关键词：物理模型；创新；生物人们认识客观世界的时候，直观化、形象化，更便于人们探索科学世界的客观规律。物理模型建构的研究旨在教学活动中建构学生的建模意识，物理模型建构的创新研究实质上是培养学生的创造性思维能力，因为建模活动本身就是一项创造性思维活动。能够培养学生的想象力，思维能力，假想、变换、构造等能力，这些能力正是创造性思维所具有的最基本的特征。“创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，创新的关键是人才，人才的成长靠教育。”要真

正培养学生的’创新能力，自觉地在学习过程中构建物理模型，只有这样，才能使学生分析和解决问题的能力得到有效提高，也只有这样才能真正提高学生的创新能力。那什么是物理模型呢？物理模型就是以实物或图画形式直接表达认识事物的特征。根据相似原理，把真实事物制成相关模型，其状态变量和原事物基本相同，可以模拟客观事物的某些功能和性质。物理模型包括：实物模型、模拟模型、图画。通过下面以三个具体实例来阐述本人对物理模型的理解与探索。一、模拟模型建构能将抽象化的知识活化为具体直观主题举例：植物细胞的模型模拟建构。材料的选择：一次性方型塑料盒，透明塑料袋，带壳核桃或熟鸡蛋，清水和有颜色的水，气球，不能水溶的绿色胶囊若干，长粒香大米若干粒。设计方案：学生根据自己对植物细胞的结构和功能的理解，小组成员利用教师所提供的材料制作模型，小组成员展示模型并介绍，同时接受其他小组成员点评，并答疑。具体实施过程：一次性塑料盒充当细胞壁，透明塑料袋可充当细胞膜，带壳核桃或熟鸡蛋可充当细胞核，清水可充当细胞质，气球可充当液泡，有颜色的水可充当细胞液。评价：在班级内部交流小组制作模型，从科学性、技术性、正确性等方面进行评价。小组成员根据班内成员的评价完善自己的设计。解释：模拟模型，就是根据系统或过程的特性，按一定规律，用实物材料模拟系统原型的方法。形象大于思维，七年级学生对细胞的认识较浅显，由于细胞很

浅谈物理模型在物理教学中的作用

浅谈物理模型在物理教学中的作用论文关键词：物理模型,物理教学,作用一、物理模型在物理学中无处不在。物理学中的各种基本概念，如物质、长度、时间等都是物理模型。因为它们都是以各自相应的现实原型为背景，加以抽象出来的最基本的物理概念。那些反映特定问题或特定具体事物结构的物理模型，如质点、点电荷、理想气体、理想变压器、匀变速直线运动，简谐运动等，是理想化的物理模型。那些用形象化的手段、采用示意图或制作出与实体相似的模拟，如用铁屑模拟磁感线、直流电机的构造示意图、发电机模型等，则是模拟式物理模型。那些由概念与概念推断出的各种结论及在实验基础上产生的物理规律，往往以字母的形式，通过数学的手段描述出来，如欧姆定律、牛顿第二定律、法拉第电磁感应定律等，可称之为数学化的物理模型。由此可见，物理模型在物理学中无处不在。从某种意义上讲，物理学也是一门模型科学。二、物理模型在物理教学中的作用物理教学是物理教师引导学生建立物理模型，并学会应用物理模型解决物理问题的教学。可见物理模型在物理教学中的作用是非常重要的，笔者根据自己的教学经验认为，物理模型在物理教学中有如下作用： 1、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，在教学运动学中建立“质点”模型，使学生对这一模型有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、物体的平动和转动，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。使学生学习这些新知识时容易理解和接受。 2、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。 3、建立和正确使用物理模型对学生的思维发展、解题能力的提高起着重要的作用。可以把复杂隐含的问题化繁为简、化难为易，起到事半功倍的效果。 4、建立和正确使用物理模型有利于减负增效。物理学的难教难学，让许多师生困惑、苦恼。究其原因，教师不善于帮助学生建立物理模型或建立物理模型的意识淡薄是重要原因。学生头脑中有形象化的实物模型和抽象化的诸多物理模型，并能灵活的提取、应用、置换、迁移物理模型，是学生学好物理的充要条件。学生对物理概念、规律的理解不深不透，说明学生头脑中的物理模型是含糊不清的。即便强行建立了概念、规律的物理模型，但在具体应用时又感到手足无措。在应试教育甚行，题海战术泛滥的氛围中，如何跳出题海，提高学习效率，笔者以为，正确理解物理概念和规律是前提。在遇到具体的习题时，要善于寻找模型解决实际问题，再在解决实际问题的基础上建立新的物理模型。 5、建立和正确使用物理模型有有利于培养学生的创造思维能力。因为建模活动本身就是一项创造性的思维活动。它可以培养学生的想像能力，直觉思维能力，猜测、转换、构造等能力，这些能力正是创造性思维所具有的最基本的特征。这也适应当前新课改的需要，也是提高学生技能、适应现代化科技发展的需要。总之，在物理教学中，物理老师要善于帮助学生建立物理模型，并使学生学会利用物理模型解决实际问题。只有这样，物理学才不再枯燥难学，而物理学丰富的内涵和独特的思维方法在物理模型的建立与应用的过程中必将被学生所理解与应用、信服与欣赏。所以，物理教师一定要重视物理模型在教学中的重要价值。