中學物理

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中學物理范文第1篇

關鍵詞：中學生；德育；物理

教學中德育因素的深入挖掘和教育契機的隨時捕捉，是一種創造性的勞動，也是一種教育的藝術。在教學中滲透德育內容，從局部看是細微的，但滴水成河，積沙成塔，一個標點、一句話、一道習題、一個實驗，都能啟發學生情感，啟迪學生思維。

第一，激發學生的愛國熱情

我國古代許多的物理學家，對物理發展有過很大的貢獻，不少研究成果長期居世界領先地位。如指南針的發明與應用，不僅在我國古代軍事、生產、日常生活中起過重要作用，且對促進東西方文化的交流和世界的發展都有功績。這充分體現了我們祖先的聰明和才智，值得我們每一位炎黃子孫感到驕傲和自豪。[1]

青年學生朝氣蓬勃，愛動性強，好奇心盛，實驗對他們有很強的吸引力，在實驗過程中，同學們既得動手，又得動腦，不僅要想是什么？還要想為什么，特別是實驗設計，更能激發同學們的興趣，為此學生的創造性思維便會得到迅速全面的發展。對于物理教師來講，除學生實驗必須全部做以外，還應想方設法自制教具，改造實驗，把演示實驗盡可能多地變成學生實驗，讓學生動手的機會多一些，使其手之所演，目之所視，耳之所聽，鼻之所嗅，心之所想融為一體。這樣做，一可加深理解，二可增強記憶，三可提高興趣。

又如，我國近代著名的力學家、火箭專家錢學森，它所涉及的學術領域十分廣泛，無論在理論上還是在實際應用中都作出了一定的貢獻，尤其是對我國火箭導彈和航天事業的迅速發展作出了重大貢獻，被稱為“中國的導彈之父”。通過對我國歷史上有關科學家的發明創造和我國現代科學技術的偉大成就的事實，培養了學生的民族自信心、自豪感、責任感，樹立了為民富國強而艱苦奮斗的獻身精神，激發了他們的愛國熱情。

第二，激勵學生勤奮學習。

歐姆定律是電學中的重要規律，在講解歐姆定律時，首先向學生介紹德國的物理學家歐姆，得到這個結論是不容易的，經歷了10多年的辛勤勞動，做了大量實驗。同時，介紹學生課后閱讀文章后的“歐姆堅持不懈的精神”，對學生進行教育和激勵。

豐富、有趣、新穎、別致的教學內容能使學生產生新鮮感，引出好奇心，激起同學們的濃厚興趣，他們就會愿意學，喜歡鉆，自主地動腦探索知識奧妙，愉快地尋求知識歸宿，從而煥發起更高的求知欲，這對于物理概念的形成、物理規律的掌握會起到積極的促進作用。講相對運動，舉第一次世界大戰時法國飛行員在高空用手抓住一顆德國的子彈的真實故事；講液體浸潤、解釋日常生活中人們為什么說“落湯雞”而不說“落湯鴨”的道理；講實深與視深，引用了詩詞名句：“魚翔淺底”來例證。[2]這樣做，便可使原本比較枯燥抽象的授課內容變得生動有趣、形象逼真，產生很強的感召力，使課堂氣氛活躍，知識信，宣傳遞輕松愉快。

第三，增加德育藝術技巧。

物理課文中內涵豐富的思想教育因素，通過發掘、引導，使學生在學習知識、發展智力的同時，在思想、品德和其他心理素質上都能夠得到相應的發展。

正確的教學目標確定后，下一步教學方法的恰當與否將起著決定性的作用，教師要根據授課類型、知識內容、學生基礎的不同，“善于設計相應的最優教學方法，最大限度調動學生積極性，從而發揮學生的創造思維，以達到最佳的教學效果。例如，玻耳原子理論抽象、難懂，在處理這一教材時，就不能一下子正面接觸課題，而要采取迂回包剿、分步到位的方法，才可能化難為易，過渡自然；再比如，動量守恒定律，應用廣泛，條件嚴格，使用時得格外小心，如果采取設疑置障、邊講邊練邊議的方法，引學生下深海入迷宮，參與教學，一定會使學生興趣盎然，收效較大。

德育教學，不但會增強學生對教學信息的吸收，而且會對難點知識起到緩沖軟化的作用。語言形象準確，物理研究對象就會更加形象逼真；語言幽默、有趣，能使同學們歡暢樂學；語言生動、簡練，會讓人生智開竅。所以教學語言盡量做到生動、形象、幽默、準確、親切、清晰、簡練、有趣。引起了同學們興趣，還加深了學生的記憶。

在教學中我注意強調德育滲透的三個原則：有意原則、有序原則、有機原則。“有意”：即教材與德育目標的相關性、一致性和同步性，要求我們教師在教學中充分吃透教材，實行德育的目標控制。“有序”：即對教學的德育內容進行系列組合，優化教材中的思想教育因素，使一個觀點、一種思想在學生的心靈中逐步培養和建立起來，從而獲得良好的整體效應。“有機”[3]：即選擇好教學與德育的最佳結合點，找準某一知識或訓練點為突破口。這樣我們就不是單純的“教書匠”，而是育人的“工程師”。

第四，增強學生為“四化”建設作貢獻的決心

物理的產生和發展，從來就是和生產實踐與科技水平密切相關的。能否運用所學的知識順利地解決實際問題，這是學生素質教育的核心，也是評價物理教學的重要標志，因此，我在教學中堅持理論聯系實際的原則，把“學”與“用”緊密結合起來。

反饋講評要及時準確，反饋是教學過程的重要環節，它對于激發學習興趣，大面積提高教學質量起著重要的作用，課堂提問，板演搶答、實驗操作，章節小測、作業批改、評教評學等即時反饋和延時反饋相間進行，互補長短。即時反饋貴在迅速及時，趁熱打鐵，把同學已激起的思維推向更高一層、更深一步，極大地增強學生的學習積極性；延時反饋，好在反復實踐，功多底深，反饋信息準確性高，時效性長，為改進信息再次輸入的內容方式提供實踐依據，更能結合學情，有的放矢，但兩者反饋都必須及時，準確，早接收反饋信息，就會早把錯誤消滅在萌芽之中，少走彎路，少出狂力，同時使正確的東西早發揚光大。[4]

總之，隨著學生的年齡增長，同學們自我意識濃厚，已經不滿足那種“上課由著教師灌，自習圍著習題轉”的舊教學模式，最樂意按照自己的意圖思維，來行事，來解決一些實際問題。我們應該滿足中學生這種心理要求，組織攝影組、板報組、航模組、無線電小組、家電維修小組、小制作小組等，第一課堂打基礎，第二課堂展才華，讓他們在實踐中受鍛煉，長才干，同時定期舉行小型競賽，物理學史實筆賽、基本概念搶答賽、物理規律猜謎賽、設計新型實驗賽，讓物理愛好者充分發揮特長，取得成功，以成功激情趣。

參考資料

[1] 胡星雨，初中物理實驗教學中的素質教育[J]，教育網，2013[10]

[2] 張瑞琨，中學物理備課資料手冊[J]，教育網，2010[3]

中學物理范文第2篇

關鍵詞：中學物理；難點問題；分析

中學物理，其知識密度大，定量討論多，研究問題和解決問題需要新思想、新方法、新思路、新點子。教材內容的突然拔高是難以突破的主要原因，要實現教材內容的順利突破，關鍵在于幫助學生解決好這些問題。

第一，讓學生學會科學抽象

物理上為了使所研究的問題簡化，往往將研究對象理想化。如：質點、剛體等；將研究過程理想化。如：勻速運動、簡諧振動等；還將研究條件理想化。[1]如：無摩擦面，絕熱容器等。然而，如質點，勻速運動等在實際中都是不存在的，有的同學對此感到迷惑不解。既然不存在，那又何必研究呢？其實這正是物理學研究問題時常用的簡化方法。它的實質是，忽略次要方面，突出主要方面的一種科學的抽象。如質點，就是具有一定質量而沒有大小和形狀的物體，是理想化模型，許多物理規律正是用物理模型得出的。

這種思想的建立，需要改變學生頭腦中原有圖式，而接受新的圖式，從而引起圖式的質變。因此，從“質點”教學起，就要求學生掌握科學的抽象，使其頭腦中的圖式，不斷得到豐富和發展，從而促進其認識水平產生一個質的飛躍。

第二，注重學生開拓思路

有些物理概念比較抽象。其思維形式和過程又比較復雜，而對于在思路幾乎是“直來直去”的同學來說，要理解和掌握這些概念確不是件易事。因此，在講授新知識的同時，更要注重開拓新思路，以提高學生的抽象思維能力。用“比值”定義的物理量就是其中一例。如：對加速度的定義式a=Δv/Δt，學生已感到明顯地不適應，他們在具體判斷加速度大小時，總習慣把加速度跟速度聯起來考慮，他們認為，根據定義式，加速度跟Δv成正比，跟Δt成反比。例如，豎直上拋物體運動到最高點時a≠0的事實，學生的思路就是通不過，他們認為此刻的v=0，物體都停止運動了，哪兒還有什么加速度？而且令學生更加不可思議的是，加速度的大小跟Δv、Δt均無關。出現這種錯誤的原因在于學生的抽象思維能力不足：（1）把加速度跟速度概念混淆不清，認為物體只有運動起來才可能有加速度。（2）不理解公式的物理意義，而把定義式純數學化了，即習慣于從數字角度分析物理量之間的關系，從而引起思維錯誤，把“量度”公式跟“決定”條件混淆不清。其實，定義式a=Δv/Δt，只是加速度的“量度”式，而不是其“決定”式。為了使學生心悅誠服，理清思路，我舉了兩個例子，深入淺出，以啟發學生“順應”。例1，要想知道兩個同學，誰跑得快，可以讓他們同跑一百米，并用跑表“測量”，然后根據v=s/t計算。“比值”大者跑得快，但他們兩人的速度大小卻與所選的一百米（s）及一百米所用時間（t）均無關。例2，要知道某物質的密度，可“測”出其質量（m）和體積（V），然后用p=m/v計算，但其密度大小卻與m、V均無關。這兩個例子，形象地說明了“量度”不等于“決定”。類似于加速度用“比值”定義的物理量以后還很多，對于這些抽象的概念，我們要引導學生弄清它的實質，消除思維障礙。這樣對以后的電場強度、磁感應強度等概念將會得心應手。[2]

第三，讓學生突破思維定勢

思維定勢，對人的大腦思維活動起著兩種作用。一是有利于學習新知識而產生的正向遷移，其作用無疑是積極的，但是，當思維定勢對學習新知識起干擾作用，即產生負向遷移，其作用則是消極的。

“已有知識負遷移”；“相異構想”（前科學概念中錯的概念）；以及“生活中積累的錯誤觀點”等，都會造成一定的妨礙再認識的思維定勢，他們往往帶著“框架模式”去套認新知識，缺乏全面思考問題的思維素質，因而常常會遇到許多出乎意料的結論，從而發出了“物理難學”的感嘆。[2]

例如：先入為主的標量概念對矢量概念的建立，就是一個干擾。如講勻速圓周運動的向心加速度時，由于一些同學把加速度理解為速度的量值變化的快慢，而不習慣考慮其方向的變化。所以，一提勻速圓周運動物體的加速度，他們頭腦中，預先就有這樣的圖景：“既然物體作勻速圓周運動，則v[，2]跟v[，1]就應該相等，從那兒來的速度的變化量Δv？加速度也就無從談起了”。但其向心加速度公式a=ω[2，]R或a=v[2，]/R，充分說明了向心加速度確有實實在在的量值。這一事實，學生往往感到莫明其妙。這就需要突破思維定勢。筆者對“向心加速度”一節是這樣處理的：索性一開始就給出其結論，a=ω[2，]R、a=v[2，]/R，以建立懸念；接下來復習矢量的概念，并突出其“方向”；然后用矢量的平行四邊形法則，導出由于v[，2]跟v[，1]“方向”不同而產生的Δv，這樣加速度也就在其中了，接著導出向心加速度公式，最后用實驗驗證。[3]可見，學了向心加速度后，既擴大了矢量和加速度的外延，又使學生對這些概念的內涵有了更深刻的理解。因此，對于一些難理解的概念，要注意分階段進行，不能企圖“一口吃胖”，強調“一次講深講透”的作法，是不符合學生的認識規律的。

第四，要彌補學生數學知識的欠缺

同學們總說，物理難學，難在哪里呢？客觀地說，難，并不完全難在物理問題的本身，一些同學數學基礎較差，不能適應教材內容需要，在物理問題上，由于數學卡殼的情況比比皆是，數學知識的欠缺是學生接受新知識和解題中的一大障礙。

數學是物理推理思維的方法，是量化物理變量、定義物理概念，表述物理過程的工具。“功欲善其事，必先利其器”，對于教學中涉及到的數學問題，應先了解學生的掌握情況，然后酌情作必要的復習。如：從建立坐標系開始就包括確立自變量，找出函數關系的數學問題；進行矢量運算時涉及到平面幾何、三角等方面的知識；天體運動的計算中，要用到冪和根式的運算知識等。有時還要涉及到一些未學過的數學知識。[4]如“弧度”的概念，由于相關知識不清，一周角=360°，在學生頭腦中根深蒂固，而一周角=2π弧度，則十分陌生，因而弧度的概念很難建立，以致用弧度作圓心角單位而導出的弧長公式l=Rθ，學生更是難以接受。有經驗的教師常說：“弧度往往引起學生糊涂”。

總之，學生平時所學知識都是些被分割的、零碎的知識片斷。非常容易被遺忘，而且新課教學，不宜也不可能把概念的內涵和外延揭示的十分透徹和全面，只有通過復習，才有可能把知識拓寬和加深，才有可能對已學知識達到深刻理解的程度。

參考資料

[1] 陶洪.《物理實驗論》.廣西：廣西教育出版社，1996.

[2] 安忠.劉炳升.《中學物理實驗教學研究》.北京：高等教育出版社，1986.

中學物理范文第3篇

一、引導學生閱讀,培養自學能力

在初二開始上物理課時,我就向學生提出“以課本為主,課前要預習,要學會讀書”的要求,為了幫助學生學會讀物理書,我還特別向學生提出預習時要注意了解:(1)看完一節(或一段)課文講了什么物理現象?某個實驗室怎樣進行的,說明什么問題?(2)這一節(段)講了幾個什么物理概念和規律?在日常生活、生產實際中有哪些實例?(3)在閱讀課文過程中還要經常提出“為什么”,并要設法解決。(4)看完了課文后,有什么不懂、不理解的問題,并把不懂的、有疑問的問題記在筆記本上,以便上課時認真聽講,或者向老師提問。除此之外,在開始時,我在課前還擬定了一些預習提綱,用小黑板寫好,供學生預習時參考。如上《摩擦力》這一節課前列出以下提綱:(1)什么叫做滑動摩擦力?是否兩個物體只要接觸,就一定有摩擦力?(2)在圖9—11所示的試驗中為什么要強調木塊要做勻速運動?為什么從彈簧秤讀出拉力,就知道了木塊和木板之間的摩擦力?(3)滑動摩擦力的大小和哪些因素有關?有什么關系?通過預習提綱引導學生邊閱讀邊思考,幫助他們有的放矢地閱讀課本,了解課文的中心要點,逐步學會提出問題,并設法解決,從而不斷提高閱讀能力。最后,在每上完一個單元后,還要引導學生自覺認真地進行復習,要求他們再進行一次全面閱讀,在閱讀過程中指導他們通過前后聯系、縱橫對比,將知識系統化、條理化,形成完整的知識結構,并進一步理解概念的內涵和外延,明確公式和定律的成立條件和適用范圍,真正做到理解知識,融會貫通。

二、挖掘教材特點,指導閱讀的方法

物理課本中既有對現象的描述,又有對現象的分析、概括;既有定量的計算,又有要動手做的實驗。在表述方面,既有文學“語言”,又有數學“語言”(公式、圖像),還有圖畫“語言”(插圖、照片)。看這樣的書,既要懂得文字表達的意思,又要理解數學公式的計算及其含義,有時還得畫圖等等。學生剛開始不易讀懂,也不太習慣,因此,一開始教師就必須用心加以引導,要求學生從頭到尾的看,并給予指導,必要時在課堂上還得邊讀邊講,重要的句子、結論要求學生用筆劃出來,對一些敘述復雜的段落還要予以分析解釋。例如《阿基米德原理》這一節,學生通過閱讀課文后,對課文提出的概念、定義和原理就有了一個初步的輪廓,對實驗過程和現象也有所了解,并能作大致的分析,這時教師可通過提問和學生一起進行討論研究,使之進一步理解,然后教師指出:誰是受力物體,浮力的大小、方向以及在什么情況下才有浮力等。幫助學生理解“原理”的實質,而不致于去死背條文。物理公式是用數學“語言”來描述物理規律的一種數學表達式。初中學生不宜看懂,也往往把它當作代數來看待,這就需要教師一開始就要幫助他們去弄清含義。其實,數學“語言”和文字“語言”是一致的,因此,先要訓練學生當“翻譯”,經常要求他們將某一物理語言或數學語言“譯”成文字語言或者數學語言,如將歐姆定律I=U/R公式“譯”寫成“導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比”等等。然后,要求學生還要了解掌握公式的物理意義、適用條件、各物理量的單位以及公式的變形等,經常這樣訓練,就能逐步提高他們的閱讀能力。此外,物理課本中還常有一些物理術語,如“屬性”、“狀態”、“路程”等,初中生也是不易理解的,也需要教師通過討論、比較,幫助學生去認識、了解,使學生逐步掌握其本質。

三、組織閱讀交流,分享成果的喜悅

中學物理范文第4篇

關鍵詞：物理；演示實驗；例談

中圖分類號： G633.7 文獻標識碼： A 文章編號：

中學物理演示實驗是由教師操作、表演、示范的一種實驗教學方法，與其說一項專業技術，不如說一種教學藝術，它既可以使學生很直觀形象地了解物理變化動態，也可以使學生掌握一定的觀察技巧，從而使學生對物理概念、原理、定律與法則的理解打下堅實的基礎。

一、要目的明確，忌隨心所欲

設計物理演示實驗要具有明確的目的性。例如：在講授“慣性現象”這一內容時，我們可以選擇的演示實驗較多。筆者就選擇了“雞蛋落杯”這個實驗，將三只裝有半瓶水的杯子，排列成一直線，在三只杯子的上方放一塊較平滑的薄木板、薄木板上放三個瓶蓋，并分別置于三個杯子的正上方，瓶蓋上各放一個雞蛋，用一個彈簧片猛彈薄木板，只見薄木板飛走，而雞蛋“涮涮”落入杯中。這是利用慣性表演的一個節目。開始時，雞蛋處于靜止狀態，當我們用力彈擊薄木板時，木板飛走，而雞蛋由于慣性，仍要保持原來靜止狀態，并在重力的作用下落入杯中。自此，學生能夠清楚地顯示出演示內容的本質特征。當然，實驗時要增強實驗的趣味性，更好地調動學生的思維積極性。

如演示“摩擦力的大小與哪些因素有關系”時，可調整吊盤上的重物的重量，使木塊就在桌面上作勻速直線運動，這時繩子對木塊的拉力等于木塊與桌面間滑動摩擦力。然后在木塊上加一個重物，增大木塊與桌面間的壓力，這時發現，必須增加吊盤的重物，使拉力增大，木塊才能做勻速運動。可見增大木塊與桌面之間的壓力，木塊與桌面之間的摩擦力也增大。學生就很自然地得出“兩個物體間的滑動摩擦力F的大小跟這兩個物體之間的壓力N大小成正比”的結論，從而輕松地掌握這節的內容。

二、要明顯直觀，確保演示成功

演示實驗應方便全體同學都能看清相應的物理現象和過程，從而便于理解概念和規律。如果實驗做不出來，或者雖然做出來了，但很多學生看不清，該實驗就是不成功的。因此，演示實驗的直觀是最起碼的要求。一是物理過程的變化要顯著。為了使現象明顯，儀器的尺寸要比較大，尤其是觀察部分的尺寸要大，刻度線條要粗，要使教室內最遠的同學也能看清。這樣做雖然有時演示的精密度會有所降低，但可以用感受效果來彌補。必要時可以借助投影、幻燈片、機械放大、多媒體等手段增強現象的明顯性，提高觀察效果。二是儀器簡單，過程明了。演示之所以要直觀，就是為了能從實驗中直接觀察到物理過程，認識物理現象的本質，而不需要過多地拐彎抹角，受其它無關因素干擾。

特別是在一些為建立物理概念的定性演示中，沒有必要選擇精密復雜的實驗裝置。例如，用旋轉電樞（或磁鐵）的方法演示電動機的原理就比搬一個真的電動機來做實驗更能突出物理原理。再者，儀器擺放的位置，被觀察主體與背景的色調對比等也會影響觀察效果。通常可采用演示板、磁性黑板、染色、照明等方法來增強觀察效果。這樣使得觀察的主要部分突出，色彩對比度大，操作簡便，現象明顯。

三、要有啟發性，引發學習興趣

演示實驗能夠提供豐富的感性材料，變抽象為形象，具備啟發性特點，容易引發學習興趣。例如，在講“熱傳遞”時，為了引起學生的注意，開始不要平平淡淡地介紹傳遞的方式，而是先給學生做一個“火燒小鯉魚”的實驗，這個題目本身就會引起學生的強烈興趣和高度注意，當教師介紹完實驗的裝置要動手做實驗時，學生的注意力幾乎都集中在看老師怎樣點燃酒精燈，怎樣燒的小魚亂竄，直到小魚被燒死，這就是心理的“有意注意”。但學生觀察到的卻是水被燒的滾開，直冒白氣而金魚在安然自得地游東游西。他們感到驚愕，這就是“無意注意”，這個無意注意是在有意注意的作用下產生。學生對出乎意料而終生難忘的事實，自然會萌發弄個“究竟”的強烈愿望，這就從無意注意向“有意注意”轉化，即把一般的興趣提高到學習愿望和動力的高度。教師要因勢利導地滿足學生的學習愿望，使同學們在愉悅的情緒中完成學習任務。

四、要留有余地，培養創新能力

雖然大多數的演示實驗是課本或教師事先設計好的，但在實驗中的很多操作細節上仍可交由學生思考，讓他們提出各種解決方案，然后對各種方案進行比較，最終得出最佳的方案。或者在實驗過程中，教師也可以故意犯一些小錯誤，讓學生發現存在的問題，然后提出解決方案。

比如，在做力的合成實驗過程中，在清楚合力、分力以及實驗的思路之后，可以在怎樣更精確地測出各力的大小、怎樣準確地記錄力的方向等細節上，給學生留下發揮的余地，即使學生已經提出了較好的方案，仍然可以追問：還有沒有其他的辦法？這樣做，充分調動了學生的主觀能動性，激發了學生的創造力，同時培養了他們實驗的動手能力。不過，需要注意的是，這種方法要結合具體的實際，如果教學內容比較多，比較難，則應突出最主要的現象，排除次要因素的干擾，對一些不必要的過程應盡量簡化，并事先做好預演。

五、要運用媒體，優化演示教學

多媒體教學是指在教學過程中，運用系統科學的觀察和方法，組織多媒體信息，形成合理的教學結構，以實現教學優化，使學生真正體會到物理學科的學習方法，提高學生觀察及分析問題的能力。多媒體可展示課堂實驗無法演示的宏觀的、微觀的、極快的、極慢的物理過程，從而突破時間以及空間的束縛，進行逼真的模擬，靈活地放大或縮小物理場景，將物理過程生動形象地展現于學生眼前，使學生認識加強，理解透徹。

中學物理范文第5篇

【關鍵詞】物理模型 中學物理教學 抽象思維

1.物理模型及其分類

物理學是研究物質結構和運動規律的一門學科。由于自然界物質種類繁多，運動錯綜復雜，相互作用又各具特色，因而人們為了達到對物理事物本質和規律的認識，在實驗的基礎上，通過分析、綜合、比較、分類等思維過程，對研究對象做一種簡化的描述或模擬。霍利斯特說過：“模型方法乃是人們所說的‘科學方法’的核心。”所謂物理模型，就是人們為了研究物理問題的方便和探討物理事物的本質而對研究對象所做的一種簡化的描述或模擬。物理模型主要包括理想模型和理論模型兩類，理想模型是根據研究對象和問題的特點，撇開、舍棄次要的、非本質的因素，從而建立的一個易于研究的、能反映研究對象主要特征的新形象；而理論模型是在觀察、實驗的基礎上，經過物理思維，對研究對象的結構、相互作用、運動規律等所作的一種簡化的描述，這種模型通常以假說的形式出現。

物理模型是物理思想的產物，是科學地進行物理思維并從事物理研究的一種方法。就中學物理中常見的物理模型，可分類如下：

1.1 物理對象模型化。

物理中的某些客觀實體，如質點，舍去物體的形狀、大小、轉動等性能，突出它所處的位置和質量的特性，用一有質量的點來描繪，這是對實際物體的簡化。當物體本身的大小在所研究的問題中可以忽略，也能當作質點來處理。類似質點的客觀實體還有剛體、點電荷、薄透鏡、彈簧振子、單擺、理想氣體、理想電流表、理想電壓表等等。

1.2 物體所處的條件模型化。

當研究帶電粒子在電場中運動時，因粒子所受的重力遠小于電場力，可以舍去重力的作用，使問題得到簡化。力學中的光滑面；熱學中的絕熱容器、電學中的勻強電場、勻強磁場等等，都是把物體所處的條件理想化了。

1.3 物理狀態和物理過程的模型化。

例如，力學中的自由落體運動、勻速直線運動、簡諧運動、彈性碰撞；電學中的穩恒電流、等幅振蕩；熱學中的等溫變化、等容變化、等壓變化等等都是物理過程和物理狀態的模型化。

1.4 理想化實驗。

在實驗的基礎上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，根據邏輯推理法則，對過程進一步分析、推理，找出其規律。伽利略就是從斜槽上滾下的小球滾上另一斜槽，后者坡度越小，小球滾得越遠的實驗基礎上，提出他的理想實驗，從而推倒了延續兩千多年的“力是維持運動不可缺少”的結論，為牛頓第一定律的產生奠定了基礎。

2.物理模型的作用

模型方法是物理學研究中常用的一種重要研究方法，它不僅可以應用于形成正確的理論，也有助于對各種具體現象、具體問題的研究，物理模型主要有以下一些作用。

2.1 使復雜問題簡單化。

物理學研究對象是十分復雜的客觀世界，其起作用的因素很多，需要把復雜問題簡單化，模型方法恰恰體現了抓住主要矛盾，突出問題的本質，可以使研究工作大為簡化。就拿中學物理中一個很常見的物理現象“物體從空中落下”來說，分析物體的受力情況，除重力外，還受到空氣的阻力和浮力，而空氣的阻力和浮力又與物體的形狀大小、空氣的密度溫度等因素有關，并且重力的大小也不是恒定的，隨著物體下落的高度而發生微小的變化。此外，地球的自轉和氣體的流動對物體的下落也有一定的影響。我們在研究落體運動時，只突出了恒定重力作用，而把其他影響因素全都忽略了，引進了“自由落體”的概念，這樣落體運動性質就比較容易把握了。

2.2 逐步逼近實際。

應用模型方法研究物理問題，能使問題的本質突出、關系明朗，有利于問題的解決。但是，我們也應看到，次要因素雖然對問題的影響很小，但畢竟有一定的影響，所以忽略次要因素以后得到的結果必然是近似的，與實際是有一定差距的。弄清楚主要矛盾后，再考慮次要矛盾，如此一級級作近似，就可能逼近實際。建立物理模型為研究實際事物提供了一個比較的標準，從而開辟了研究實際事物特征和變化規律的途徑。例如，在推倒理想氣體狀態方程時，我們幾乎把分子力忽略了，但在實際情況中它還是有影響的。不過在氣態中分子力的效應畢竟比較小，我們可把它當作對理想氣體模型的修正來處理。將理想氣體方程式加以適當修正，即可得到比較符合實際氣體行為的范德瓦爾斯方程式。這實際上是用比較復雜的物理氣體模型（范德瓦爾斯氣體模型）代替理想氣體模型。可以看出，范德瓦爾斯氣體模型是在理想氣體模型的基礎上建立起來的，從理想氣體模型到范德瓦爾斯模型是一個以理想化逐步逼近客觀實體的過程。

2.3 做出科學預言。

作為對物理事物簡化描述的物理模型，不僅能夠解釋物理現象和實驗定律，而且也常常能夠做出科學的預言，指明進一步研究的方向。例如，在對熱機效率的研究中，人們發現實際熱機的效率總是小于可逆卡諾熱機。這就啟發人們在設計熱機時，盡量使其接近于可逆卡諾熱機，以提高熱機的效率。在固體理論的研究中，常常以沒有“缺陷”的理想晶體作為研究對象。當時從應用量子力學對理想晶體進行計算的結果，發現理想晶體的強度竟比通常金屬材料大1000倍。因此，物理學家認為，常見的金屬材料強度之所以減弱就是因為材料中有許多“缺陷”，假如能減少材料中的這些“缺陷”，那就能大大提高金屬材料的強度，從而大大節約金屬。實踐證明，物理學家的預言是正確的。

3.物理模型在中學教學中的運用

3.1 建立概念模型，理解概念實質。

概念是客觀事物的本質屬性在人腦中的反映。客觀事物的本質屬性是抽象的、理性的。要使它在人腦中有深刻的反映，必須將它與人腦中已有的事物聯系起來，使其形象化、具體化。物理概念大都是以理想化模型為對象建立起來的。如質點、剛體、理想氣體、單擺、電場線、點電荷等。學生在理解這些概念時，很難把握其實質，而建立概念模型則是一種有效的思維形式。

圖1表示一條電場線，A、B、C點的場強方向在各點的切線上，箭頭表示各點場強的方向。

為了使學生理解并且清晰的建立起“電場線”的概念，我們可以用實驗來模擬電場線的形狀。把奎寧的針狀結晶或頭發屑懸浮在蓖麻油里，加上電場，微屑就按照場強的方向排列起來，這樣，就把抽象的物理概念形象化、具體化，與學生腦中已有的相關知識聯系起來，便于學生的理解與記憶。

〖TP14.TIF；%50%50，Y〗例如：電場線就是一理想化模型。在電場中畫出一些曲線，使曲線上每一點的切線方向都跟該點的場強方向一致，這樣的曲線就叫電場線。

對電場線的概念有初步了解之后，再通過物理模型來學習電場線的其他性質就方便多了。電場線總是從正電荷（或無窮遠處）出發，到負電荷（或無窮遠處）終止，因此，電場線有起始點和終止點，由圖2可以清晰的看出，電場線是不閉合的曲線。根據現實中的一些例子結合物理模型，學生也很容易理解電場線的另外一個性質：在電場線密的地方電場強度大，疏的地方電場強度小，即電場線的疏密表示電場的強弱。

讓學生討論這么一個問題：電場中的電場線會不會相交？通過對這個問題進行理論分析，一方面可以激發學生的學習興趣，另一方面可以使學生深入的理解概念模型。電場中每一點的場強〖TP15.TIF；%50%50，Y〗只有一個唯一的方向，如果電場線在電場中某點相交，則交點處相對兩條電場線就有兩個切線方向，該點的場強就有兩個方向（圖3所示）。可以由教師來指導學生自己分析總結。

電場線跟“質點”“點電荷”這些理想化的模型不同。“質點”“點電荷”這些模型包含有某些真實的內容，具有一定的客觀性，在一定條件下，考慮對實際物理現象來說是主要的、本質的特性，而忽略次要的、非本質的因素。而“電場線”則完全是假象、虛構的。但是它們都能反映出實際現象的基本規律，為我們的研究提供方便。

3.2 認清條件模型，突出主要矛盾。

條件化物理模型就是將已知的物理條件模型化，舍去條件中的次要因素，抓住主要因素，為問題的討論和求解起到搭橋鋪路、化難為易的作用。例如我們在研究兩個物體碰撞時，因作用時間很短，忽略了摩擦等阻力，認為系統的總動量不變。條件模型的建立，能使我們研究的問題得到很大的簡化。

3.3 構造過程模型，建立物理圖景，訓練發散思維。

物理過程的理想化模型有勻速直線運動、簡諧振動、氣體的等溫、等容、等壓變化過程，勻速圓周運動、鏡面反射等。物理學中，符合守恒條件的狀態變化，是與中間過程無關的。這使我們能夠想象不同的過程模型、不同的物理圖景來完成狀態變化，以訓練思維發散。氣體實驗定律和狀態方程，是氣體保持質量不變時，初狀態與末狀態之間的守恒方程，由于氣體的狀態參量較多，所以氣體狀態變化問題的發散性很強。

例如：1982年高考第四題（如圖4）。氣缸A和容器B由一細管經閥門K相連。A和B的壁都是透熱的，A放置在27℃，1.00大氣壓的空氣中。B浸在127℃的恒溫槽中，開始時，K是關斷的，B內為真空，容器VB=2.40升。A內裝有理想氣體，體積為VA=4.80升。假設氣缸壁與活塞之間無摩擦，細管的容積可忽略不計。打開K使氣體由A流入B，等到活塞停止移動時，A內氣體的體積將是多少？

3.4 轉換物理模型，深入理解模型。

通過對理想化模型的研究，可以完全避開各種因素的干擾，在思維中直接與研究對象的本質接觸，能既快又準地了解事物的性質和規律。許多人覺得物理難學，其實這個難，不在于記不住某個物理公式，而在于對一個新情景問題不知道如何與自己熟悉的物理模型情景聯系起來思考或者該用什么公式，也就是不善于將一個具體問題轉為自己熟悉的物理模型。

比如：在建立起了“單擺”這一理想化模型后，直接用公式求解，學生是很容易做到的。如換一新情景練習，學生就很難將它納入對應的模型。

（1）小球 a、b可以當作質點模型。

（2）小球a作自由落體運動。

（3）小球 b作變速曲線運動，已學知識無法求解，可當作怎樣的理想化模型？

3.5 構造理想實驗模型，促進學生想象和邏輯理論思維能力的發揮。

理想實驗是指人們在科學實驗的基礎上，運用邏輯推理方法和發揮想象力，在思維中把客觀的實驗條件和研究對象加以理想化，抽象或塑造出來的一種理想化過程的“實驗”。

例如：伽利略發現慣性定律所設想的在純粹理想狀態下的斜槽實驗，在實際當中是無法實現的，盡管我們可以創造各種條件，把運動物體所受的摩擦力和空氣阻力盡量減小，但是永遠不可能完全排除掉。然而，這并不阻礙人們根據越來越逼近于精確“實驗”，運用邏輯理論思維的能力進行科學抽象而做出的應有結論，并且人們對于運用這種方法所得的結論的正確性是不懷疑的。教材中“牛頓第一定律”對伽利略的理想實驗作了詳細說明，并在本節的“閱讀”中，通過“愛因斯坦談伽利略的貢獻”，對這樣一種理想化實驗的方法進行了充分的肯定，“人的思維創造出一直在改變的一個宇宙圖景。伽利略對科學的貢獻就在于毀滅直覺的觀點而用新的觀點來代替它。這就是伽利略的發現的重大意義”。愛因斯坦本人更是運用理想化實驗模型的典型代表。愛因斯坦在創立狹義相對論時構造了一個高速運動的火車參照系，對這一理想實驗模型的研究，巧妙地解決了所謂既同時又不同時的問題，打破了牛頓的絕對時空觀。但是，狹義相對論還不能回答慣性質量與引力質量為何相等這一問題。愛因斯坦在探索這一問題的過程中又構造了一個理想實驗模型——愛因斯坦升降機，由此提出了作為廣義相對論基礎的等效原理。

4.物理模型教學存在的一些問題

物理模型是一種理想模型，這就要求思維過程具有一定的抽象性。因此在物理教學中使學生正確建立和運用物理模型，不僅有助于他們演算習題，更有助于培養學生抽象思維的能力。

目前在中學物理課堂教學中雖然已重視了物理模型的教學作用，但許多教師還只停留在單純地利用物理模型進行物理知識和技能的訓練層面上，典型的教學模式是先由教師總結歸納出一些物理模型呈現給學生，讓學生跟著教師的思路去理解、并輔以大量的機械性訓練。這樣的課堂教學完全由教師主宰，忽視了學生的認知主體作用。學生往往只會識別已接觸過的模型，不會辨別未遇過的情景，更不會自己建立模型、解決問題。這就造成了學生不重視建立物理模型的過程，更多的是運用形象思維方法，只記住物理模型的靜態結論，生搬硬套。

5.如何幫助學生構建物理模型

物理學中“建模”能力是一種很重要的能力，這里存在一個如何將實際問題轉化成一個物理問題的過程，就是建立物理模型的過程，它是分析研究問題的主要手段。無論問題情景多么新穎多變、與日常生活聯系多么密切，大都可以歸結為學生熟悉的物理模型。

例如：有一個人坐在一艘小帆船上以恒定的速率沿著筆直的小河逆流而上，某一時刻從船上掉下一個漂流瓶，經過半個小時，船上的人發現瓶子掉了以后，立即掉轉船頭去追漂流瓶，問多久以后追上瓶子。

很多學生看見這個題目都說做不出來，其實這就存在一個如何把實際生活中的情景同題目聯系起來的問題，而連接兩者的紐帶，就是物理模型。

相信大家都有坐火車的經歷，在火車行駛中，假設你以恒定大小的速率沿著火車行駛的方向從1號車廂走到10號車廂用了10分鐘，那么當你又以這個速率逆著火車行駛方向從10號車廂走回1號車廂用去多少時間？根據經驗，我們可以很快的得出10分鐘這個結論，上面的問題也就迎刃而解了。

中學生的抽象思維能力較差，在分析事物時，他們往往看不到主流與支流、本質與非本質、內部與外部、部分與整體、抽象與具體的區別和聯系，他們的形象思維強而語言的概括能力較弱，容易受到思維定勢的影響，主觀臆斷強而唯物主義觀點較弱，看到事物不易形成概念，因此，學生建立物理模型的心理障礙較多。不過他們思維比較敏銳靈活，接受能力強，有濃厚的好奇心等等，我們可以從以下幾方面嘗試幫助學生建立物理模型。

5.1 實驗引導。

實驗是物理學的基礎，所以，在建立物理模型時離不開實驗。其一般方法是先做有關實驗，使學生在腦海中留下一個直觀的、具體形象的物理模型，在次基礎上作抽象引導，形成一種思維輪廓，變成具有思維特征的物理模型。然后利用學生思維中已建立起來的物理模型去解決一些實際問題 。這樣建立起來的物理模型學生印象深刻。

例如，在講液體的壓強公式時，需要建立“液柱”模型。教學時先在兩端開口的玻璃管的一端用小塑料片堵住管口并插入盛水的大燒杯中，向玻璃管內注入有色酒精，當酒精達到一定的高度時，塑料片下沉，然后取出玻璃管，倒出酒精，再重復上述操作，但向玻璃管中改加入有色的水，當管內外水面相平時，塑料片不下沉，再滴加少許水，塑料片下沉。然后提問：①塑料片為什么會下沉？當管內外水面相平時，塑料片上下兩面所受的水的壓力，壓強如何？②如果取出玻璃管，玻璃管的位置由什么來占據？待學生回答后，教師與學生討論水中剛才被玻璃管所占據位置的“水柱”的底的壓力、壓強情況，就可以引出“液柱”概念。這樣，學生腦海里既有具體“液柱”的形象，又形成了抽象的概念。再推導液體的壓強公式，學生自然容易接受。

5.2 下定義。

有些物理模型的建立，學生要從模型本身的特點給予定義，然后在運用中進一步體會模型的內涵。

例如，建立“理想氣體”模型，首先給出一個框架：嚴格遵守氣體實驗定律的氣體，稱為理想氣體。然后分析實際氣體與理想氣體的區別，并說明實際氣體在壓強不太大（與大氣壓強相比）、溫度不太底（與室溫相比）的情況下，可以近似視為理想氣體。最后運用理想氣體的定義處理具體問題。

5.3 舉例。

在學生已有知識的基礎上，通過舉例的方法，引導學生建立物理模型。

例如，在建立“杠桿”這一物理模型時，先由學生熟習的撬物體實例引出“杠桿”模型：“在力的作用下能夠繞固定點轉動的剛性物體”，并適當引導，分析杠桿模型的三個特征：①物體具有理想的剛性；②受力的作用；③能夠繞固定點轉動。使學生對杠桿模型具有一個清晰的認識。

5.4 例題、習題中引導。

建立物理模型在解答物理例題和習題中經常起著決定性的作用。

例如在題目中出現“接觸面光滑”意即不考慮摩擦；“鐵塊”即可認為是實心的，而“鐵球”有可能是空心的；“輕質彈簧”或“輕繩”即指不考慮彈簧或繩的質量，……。學生若不知道這些模型所包含的物理意義，則不能正確解答有關習題。

6.結束語

模型方法是物理學研究中常用的一種重要研究方法，中學物理教材所敘述的許多物理現象，都是用模型來說明的。本文從中學物理常見的物理模型著手，通過探討物理模型在中學教學中的應用，試圖把物理模型和物理教學結合起來，培養學生的抽象思維能力以及發散思維能力。

新課程教育理論認為，知識是不能傳遞的，教師傳遞的是信息，信息只有通過學生主動學習才能變成學生認知結構中的知識，物理模型的教學不僅僅是一個傳授物理知識的簡單過程，而更應該是在一個傳授物理知識的同時貫穿物理思想方法的過程。在中學物理教學中，循序漸進地啟發、引導學生，合理建立、應用物理模型，養成良好的思維習慣，這對開發學生智力，發展創造性思維，將起到積極的作用。所以，物理模型在教學領域有著重要的價值。

參考文獻

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