中学物理

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中学物理范文第1篇

关键词：中学生；德育；物理

教学中德育因素的深入挖掘和教育契机的随时捕捉，是一种创造性的劳动，也是一种教育的艺术。在教学中渗透德育内容，从局部看是细微的，但滴水成河，积沙成塔，一个标点、一句话、一道习题、一个实验，都能启发学生情感，启迪学生思维。

第一，激发学生的爱国热情

我国古代许多的物理学家，对物理发展有过很大的贡献，不少研究成果长期居世界领先地位。如指南针的发明与应用，不仅在我国古代军事、生产、日常生活中起过重要作用，且对促进东西方文化的交流和世界的发展都有功绩。这充分体现了我们祖先的聪明和才智，值得我们每一位炎黄子孙感到骄傲和自豪。[1]

青年学生朝气蓬勃，爱动性强，好奇心盛，实验对他们有很强的吸引力，在实验过程中，同学们既得动手，又得动脑，不仅要想是什么？还要想为什么，特别是实验设计，更能激发同学们的兴趣，为此学生的创造性思维便会得到迅速全面的发展。对于物理教师来讲，除学生实验必须全部做以外，还应想方设法自制教具，改造实验，把演示实验尽可能多地变成学生实验，让学生动手的机会多一些，使其手之所演，目之所视，耳之所听，鼻之所嗅，心之所想融为一体。这样做，一可加深理解，二可增强记忆，三可提高兴趣。

又如，我国近代著名的力学家、火箭专家钱学森，它所涉及的学术领域十分广泛，无论在理论上还是在实际应用中都作出了一定的贡献，尤其是对我国火箭导弹和航天事业的迅速发展作出了重大贡献，被称为“中国的导弹之父”。通过对我国历史上有关科学家的发明创造和我国现代科学技术的伟大成就的事实，培养了学生的民族自信心、自豪感、责任感，树立了为民富国强而艰苦奋斗的献身精神，激发了他们的爱国热情。

第二，激励学生勤奋学习。

欧姆定律是电学中的重要规律，在讲解欧姆定律时，首先向学生介绍德国的物理学家欧姆，得到这个结论是不容易的，经历了10多年的辛勤劳动，做了大量实验。同时，介绍学生课后阅读文章后的“欧姆坚持不懈的精神”，对学生进行教育和激励。

丰富、有趣、新颖、别致的教学内容能使学生产生新鲜感，引出好奇心，激起同学们的浓厚兴趣，他们就会愿意学，喜欢钻，自主地动脑探索知识奥妙，愉快地寻求知识归宿，从而焕发起更高的求知欲，这对于物理概念的形成、物理规律的掌握会起到积极的促进作用。讲相对运动，举第一次世界大战时法国飞行员在高空用手抓住一颗德国的子弹的真实故事；讲液体浸润、解释日常生活中人们为什么说“落汤鸡”而不说“落汤鸭”的道理；讲实深与视深，引用了诗词名句：“鱼翔浅底”来例证。[2]这样做，便可使原本比较枯燥抽象的授课内容变得生动有趣、形象逼真，产生很强的感召力，使课堂气氛活跃，知识信，宣传递轻松愉快。

第三，增加德育艺术技巧。

物理课文中内涵丰富的思想教育因素，通过发掘、引导，使学生在学习知识、发展智力的同时，在思想、品德和其他心理素质上都能够得到相应的发展。

正确的教学目标确定后，下一步教学方法的恰当与否将起着决定性的作用，教师要根据授课类型、知识内容、学生基础的不同，“善于设计相应的最优教学方法，最大限度调动学生积极性，从而发挥学生的创造思维，以达到最佳的教学效果。例如，玻耳原子理论抽象、难懂，在处理这一教材时，就不能一下子正面接触课题，而要采取迂回包剿、分步到位的方法，才可能化难为易，过渡自然；再比如，动量守恒定律，应用广泛，条件严格，使用时得格外小心，如果采取设疑置障、边讲边练边议的方法，引学生下深海入迷宫，参与教学，一定会使学生兴趣盎然，收效较大。

德育教学，不但会增强学生对教学信息的吸收，而且会对难点知识起到缓冲软化的作用。语言形象准确，物理研究对象就会更加形象逼真；语言幽默、有趣，能使同学们欢畅乐学；语言生动、简练，会让人生智开窍。所以教学语言尽量做到生动、形象、幽默、准确、亲切、清晰、简练、有趣。引起了同学们兴趣，还加深了学生的记忆。

在教学中我注意强调德育渗透的三个原则：有意原则、有序原则、有机原则。“有意”：即教材与德育目标的相关性、一致性和同步性，要求我们教师在教学中充分吃透教材，实行德育的目标控制。“有序”：即对教学的德育内容进行系列组合，优化教材中的思想教育因素，使一个观点、一种思想在学生的心灵中逐步培养和建立起来，从而获得良好的整体效应。“有机”[3]：即选择好教学与德育的最佳结合点，找准某一知识或训练点为突破口。这样我们就不是单纯的“教书匠”，而是育人的“工程师”。

第四，增强学生为“四化”建设作贡献的决心

物理的产生和发展，从来就是和生产实践与科技水平密切相关的。能否运用所学的知识顺利地解决实际问题，这是学生素质教育的核心，也是评价物理教学的重要标志，因此，我在教学中坚持理论联系实际的原则，把“学”与“用”紧密结合起来。

反馈讲评要及时准确，反馈是教学过程的重要环节，它对于激发学习兴趣，大面积提高教学质量起着重要的作用，课堂提问，板演抢答、实验操作，章节小测、作业批改、评教评学等即时反馈和延时反馈相间进行，互补长短。即时反馈贵在迅速及时，趁热打铁，把同学已激起的思维推向更高一层、更深一步，极大地增强学生的学习积极性；延时反馈，好在反复实践，功多底深，反馈信息准确性高，时效性长，为改进信息再次输入的内容方式提供实践依据，更能结合学情，有的放矢，但两者反馈都必须及时，准确，早接收反馈信息，就会早把错误消灭在萌芽之中，少走弯路，少出狂力，同时使正确的东西早发扬光大。[4]

总之，随着学生的年龄增长，同学们自我意识浓厚，已经不满足那种“上课由着教师灌，自习围着习题转”的旧教学模式，最乐意按照自己的意图思维，来行事，来解决一些实际问题。我们应该满足中学生这种心理要求，组织摄影组、板报组、航模组、无线电小组、家电维修小组、小制作小组等，第一课堂打基础，第二课堂展才华，让他们在实践中受锻炼，长才干，同时定期举行小型竞赛，物理学史实笔赛、基本概念抢答赛、物理规律猜谜赛、设计新型实验赛，让物理爱好者充分发挥特长，取得成功，以成功激情趣。

参考资料

[1] 胡星雨，初中物理实验教学中的素质教育[J]，教育网，2013[10]

[2] 张瑞琨，中学物理备课资料手册[J]，教育网，2010[3]

中学物理范文第2篇

关键词：中学物理；难点问题；分析

中学物理，其知识密度大，定量讨论多，研究问题和解决问题需要新思想、新方法、新思路、新点子。教材内容的突然拔高是难以突破的主要原因，要实现教材内容的顺利突破，关键在于帮助学生解决好这些问题。

第一，让学生学会科学抽象

物理上为了使所研究的问题简化，往往将研究对象理想化。如：质点、刚体等；将研究过程理想化。如：匀速运动、简谐振动等；还将研究条件理想化。[1]如：无摩擦面，绝热容器等。然而，如质点，匀速运动等在实际中都是不存在的，有的同学对此感到迷惑不解。既然不存在，那又何必研究呢？其实这正是物理学研究问题时常用的简化方法。它的实质是，忽略次要方面，突出主要方面的一种科学的抽象。如质点，就是具有一定质量而没有大小和形状的物体，是理想化模型，许多物理规律正是用物理模型得出的。

这种思想的建立，需要改变学生头脑中原有图式，而接受新的图式，从而引起图式的质变。因此，从“质点”教学起，就要求学生掌握科学的抽象，使其头脑中的图式，不断得到丰富和发展，从而促进其认识水平产生一个质的飞跃。

第二，注重学生开拓思路

有些物理概念比较抽象。其思维形式和过程又比较复杂，而对于在思路几乎是“直来直去”的同学来说，要理解和掌握这些概念确不是件易事。因此，在讲授新知识的同时，更要注重开拓新思路，以提高学生的抽象思维能力。用“比值”定义的物理量就是其中一例。如：对加速度的定义式a=Δv/Δt，学生已感到明显地不适应，他们在具体判断加速度大小时，总习惯把加速度跟速度联起来考虑，他们认为，根据定义式，加速度跟Δv成正比，跟Δt成反比。例如，竖直上抛物体运动到最高点时a≠0的事实，学生的思路就是通不过，他们认为此刻的v=0，物体都停止运动了，哪儿还有什么加速度？而且令学生更加不可思议的是，加速度的大小跟Δv、Δt均无关。出现这种错误的原因在于学生的抽象思维能力不足：（1）把加速度跟速度概念混淆不清，认为物体只有运动起来才可能有加速度。（2）不理解公式的物理意义，而把定义式纯数学化了，即习惯于从数字角度分析物理量之间的关系，从而引起思维错误，把“量度”公式跟“决定”条件混淆不清。其实，定义式a=Δv/Δt，只是加速度的“量度”式，而不是其“决定”式。为了使学生心悦诚服，理清思路，我举了两个例子，深入浅出，以启发学生“顺应”。例1，要想知道两个同学，谁跑得快，可以让他们同跑一百米，并用跑表“测量”，然后根据v=s/t计算。“比值”大者跑得快，但他们两人的速度大小却与所选的一百米（s）及一百米所用时间（t）均无关。例2，要知道某物质的密度，可“测”出其质量（m）和体积（V），然后用p=m/v计算，但其密度大小却与m、V均无关。这两个例子，形象地说明了“量度”不等于“决定”。类似于加速度用“比值”定义的物理量以后还很多，对于这些抽象的概念，我们要引导学生弄清它的实质，消除思维障碍。这样对以后的电场强度、磁感应强度等概念将会得心应手。[2]

第三，让学生突破思维定势

思维定势，对人的大脑思维活动起着两种作用。一是有利于学习新知识而产生的正向迁移，其作用无疑是积极的，但是，当思维定势对学习新知识起干扰作用，即产生负向迁移，其作用则是消极的。

“已有知识负迁移”；“相异构想”（前科学概念中错的概念）；以及“生活中积累的错误观点”等，都会造成一定的妨碍再认识的思维定势，他们往往带着“框架模式”去套认新知识，缺乏全面思考问题的思维素质，因而常常会遇到许多出乎意料的结论，从而发出了“物理难学”的感叹。[2]

例如：先入为主的标量概念对矢量概念的建立，就是一个干扰。如讲匀速圆周运动的向心加速度时，由于一些同学把加速度理解为速度的量值变化的快慢，而不习惯考虑其方向的变化。所以，一提匀速圆周运动物体的加速度，他们头脑中，预先就有这样的图景：“既然物体作匀速圆周运动，则v[，2]跟v[，1]就应该相等，从那儿来的速度的变化量Δv？加速度也就无从谈起了”。但其向心加速度公式a=ω[2，]R或a=v[2，]/R，充分说明了向心加速度确有实实在在的量值。这一事实，学生往往感到莫明其妙。这就需要突破思维定势。笔者对“向心加速度”一节是这样处理的：索性一开始就给出其结论，a=ω[2，]R、a=v[2，]/R，以建立悬念；接下来复习矢量的概念，并突出其“方向”；然后用矢量的平行四边形法则，导出由于v[，2]跟v[，1]“方向”不同而产生的Δv，这样加速度也就在其中了，接着导出向心加速度公式，最后用实验验证。[3]可见，学了向心加速度后，既扩大了矢量和加速度的外延，又使学生对这些概念的内涵有了更深刻的理解。因此，对于一些难理解的概念，要注意分阶段进行，不能企图“一口吃胖”，强调“一次讲深讲透”的作法，是不符合学生的认识规律的。

第四，要弥补学生数学知识的欠缺

同学们总说，物理难学，难在哪里呢？客观地说，难，并不完全难在物理问题的本身，一些同学数学基础较差，不能适应教材内容需要，在物理问题上，由于数学卡壳的情况比比皆是，数学知识的欠缺是学生接受新知识和解题中的一大障碍。

数学是物理推理思维的方法，是量化物理变量、定义物理概念，表述物理过程的工具。“功欲善其事，必先利其器”，对于教学中涉及到的数学问题，应先了解学生的掌握情况，然后酌情作必要的复习。如：从建立坐标系开始就包括确立自变量，找出函数关系的数学问题；进行矢量运算时涉及到平面几何、三角等方面的知识；天体运动的计算中，要用到幂和根式的运算知识等。有时还要涉及到一些未学过的数学知识。[4]如“弧度”的概念，由于相关知识不清，一周角=360°，在学生头脑中根深蒂固，而一周角=2π弧度，则十分陌生，因而弧度的概念很难建立，以致用弧度作圆心角单位而导出的弧长公式l=Rθ，学生更是难以接受。有经验的教师常说：“弧度往往引起学生糊涂”。

总之，学生平时所学知识都是些被分割的、零碎的知识片断。非常容易被遗忘，而且新课教学，不宜也不可能把概念的内涵和外延揭示的十分透彻和全面，只有通过复习，才有可能把知识拓宽和加深，才有可能对已学知识达到深刻理解的程度。

参考资料

[1] 陶洪.《物理实验论》.广西：广西教育出版社，1996.

[2] 安忠.刘炳升.《中学物理实验教学研究》.北京：高等教育出版社，1986.

中学物理范文第3篇

一、引导学生阅读,培养自学能力

在初二开始上物理课时,我就向学生提出“以课本为主,课前要预习,要学会读书”的要求,为了帮助学生学会读物理书,我还特别向学生提出预习时要注意了解:(1)看完一节(或一段)课文讲了什么物理现象?某个实验室怎样进行的,说明什么问题?(2)这一节(段)讲了几个什么物理概念和规律?在日常生活、生产实际中有哪些实例?(3)在阅读课文过程中还要经常提出“为什么”,并要设法解决。(4)看完了课文后,有什么不懂、不理解的问题,并把不懂的、有疑问的问题记在笔记本上,以便上课时认真听讲,或者向老师提问。除此之外,在开始时,我在课前还拟定了一些预习提纲,用小黑板写好,供学生预习时参考。如上《摩擦力》这一节课前列出以下提纲:(1)什么叫做滑动摩擦力?是否两个物体只要接触,就一定有摩擦力?(2)在图9—11所示的试验中为什么要强调木块要做匀速运动?为什么从弹簧秤读出拉力,就知道了木块和木板之间的摩擦力?(3)滑动摩擦力的大小和哪些因素有关?有什么关系?通过预习提纲引导学生边阅读边思考,帮助他们有的放矢地阅读课本,了解课文的中心要点,逐步学会提出问题,并设法解决,从而不断提高阅读能力。最后,在每上完一个单元后,还要引导学生自觉认真地进行复习,要求他们再进行一次全面阅读,在阅读过程中指导他们通过前后联系、纵横对比,将知识系统化、条理化,形成完整的知识结构,并进一步理解概念的内涵和外延,明确公式和定律的成立条件和适用范围,真正做到理解知识,融会贯通。

二、挖掘教材特点,指导阅读的方法

物理课本中既有对现象的描述,又有对现象的分析、概括;既有定量的计算,又有要动手做的实验。在表述方面,既有文学“语言”,又有数学“语言”(公式、图像),还有图画“语言”(插图、照片)。看这样的书,既要懂得文字表达的意思,又要理解数学公式的计算及其含义,有时还得画图等等。学生刚开始不易读懂,也不太习惯,因此,一开始教师就必须用心加以引导,要求学生从头到尾的看,并给予指导,必要时在课堂上还得边读边讲,重要的句子、结论要求学生用笔划出来,对一些叙述复杂的段落还要予以分析解释。例如《阿基米德原理》这一节,学生通过阅读课文后,对课文提出的概念、定义和原理就有了一个初步的轮廓,对实验过程和现象也有所了解,并能作大致的分析,这时教师可通过提问和学生一起进行讨论研究,使之进一步理解,然后教师指出:谁是受力物体,浮力的大小、方向以及在什么情况下才有浮力等。帮助学生理解“原理”的实质,而不致于去死背条文。物理公式是用数学“语言”来描述物理规律的一种数学表达式。初中学生不宜看懂,也往往把它当作代数来看待,这就需要教师一开始就要帮助他们去弄清含义。其实,数学“语言”和文字“语言”是一致的,因此,先要训练学生当“翻译”,经常要求他们将某一物理语言或数学语言“译”成文字语言或者数学语言,如将欧姆定律I=U/R公式“译”写成“导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比”等等。然后,要求学生还要了解掌握公式的物理意义、适用条件、各物理量的单位以及公式的变形等,经常这样训练,就能逐步提高他们的阅读能力。此外,物理课本中还常有一些物理术语,如“属性”、“状态”、“路程”等,初中生也是不易理解的,也需要教师通过讨论、比较,帮助学生去认识、了解,使学生逐步掌握其本质。

三、组织阅读交流,分享成果的喜悦

中学物理范文第4篇

关键词：物理；演示实验；例谈

中图分类号： G633.7 文献标识码： A 文章编号：

中学物理演示实验是由教师操作、表演、示范的一种实验教学方法，与其说一项专业技术，不如说一种教学艺术，它既可以使学生很直观形象地了解物理变化动态，也可以使学生掌握一定的观察技巧，从而使学生对物理概念、原理、定律与法则的理解打下坚实的基础。

一、要目的明确，忌随心所欲

设计物理演示实验要具有明确的目的性。例如：在讲授“惯性现象”这一内容时，我们可以选择的演示实验较多。笔者就选择了“鸡蛋落杯”这个实验，将三只装有半瓶水的杯子，排列成一直线，在三只杯子的上方放一块较平滑的薄木板、薄木板上放三个瓶盖，并分别置于三个杯子的正上方，瓶盖上各放一个鸡蛋，用一个弹簧片猛弹薄木板，只见薄木板飞走，而鸡蛋“涮涮”落入杯中。这是利用惯性表演的一个节目。开始时，鸡蛋处于静止状态，当我们用力弹击薄木板时，木板飞走，而鸡蛋由于惯性，仍要保持原来静止状态，并在重力的作用下落入杯中。自此，学生能够清楚地显示出演示内容的本质特征。当然，实验时要增强实验的趣味性，更好地调动学生的思维积极性。

如演示“摩擦力的大小与哪些因素有关系”时，可调整吊盘上的重物的重量，使木块就在桌面上作匀速直线运动，这时绳子对木块的拉力等于木块与桌面间滑动摩擦力。然后在木块上加一个重物，增大木块与桌面间的压力，这时发现，必须增加吊盘的重物，使拉力增大，木块才能做匀速运动。可见增大木块与桌面之间的压力，木块与桌面之间的摩擦力也增大。学生就很自然地得出“两个物体间的滑动摩擦力F的大小跟这两个物体之间的压力N大小成正比”的结论，从而轻松地掌握这节的内容。

二、要明显直观，确保演示成功

演示实验应方便全体同学都能看清相应的物理现象和过程，从而便于理解概念和规律。如果实验做不出来，或者虽然做出来了，但很多学生看不清，该实验就是不成功的。因此，演示实验的直观是最起码的要求。一是物理过程的变化要显著。为了使现象明显，仪器的尺寸要比较大，尤其是观察部分的尺寸要大，刻度线条要粗，要使教室内最远的同学也能看清。这样做虽然有时演示的精密度会有所降低，但可以用感受效果来弥补。必要时可以借助投影、幻灯片、机械放大、多媒体等手段增强现象的明显性，提高观察效果。二是仪器简单，过程明了。演示之所以要直观，就是为了能从实验中直接观察到物理过程，认识物理现象的本质，而不需要过多地拐弯抹角，受其它无关因素干扰。

特别是在一些为建立物理概念的定性演示中，没有必要选择精密复杂的实验装置。例如，用旋转电枢（或磁铁）的方法演示电动机的原理就比搬一个真的电动机来做实验更能突出物理原理。再者，仪器摆放的位置，被观察主体与背景的色调对比等也会影响观察效果。通常可采用演示板、磁性黑板、染色、照明等方法来增强观察效果。这样使得观察的主要部分突出，色彩对比度大，操作简便，现象明显。

三、要有启发性，引发学习兴趣

演示实验能够提供丰富的感性材料，变抽象为形象，具备启发性特点，容易引发学习兴趣。例如，在讲“热传递”时，为了引起学生的注意，开始不要平平淡淡地介绍传递的方式，而是先给学生做一个“火烧小鲤鱼”的实验，这个题目本身就会引起学生的强烈兴趣和高度注意，当教师介绍完实验的装置要动手做实验时，学生的注意力几乎都集中在看老师怎样点燃酒精灯，怎样烧的小鱼乱窜，直到小鱼被烧死，这就是心理的“有意注意”。但学生观察到的却是水被烧的滚开，直冒白气而金鱼在安然自得地游东游西。他们感到惊愕，这就是“无意注意”，这个无意注意是在有意注意的作用下产生。学生对出乎意料而终生难忘的事实，自然会萌发弄个“究竟”的强烈愿望，这就从无意注意向“有意注意”转化，即把一般的兴趣提高到学习愿望和动力的高度。教师要因势利导地满足学生的学习愿望，使同学们在愉悦的情绪中完成学习任务。

四、要留有余地，培养创新能力

虽然大多数的演示实验是课本或教师事先设计好的，但在实验中的很多操作细节上仍可交由学生思考，让他们提出各种解决方案，然后对各种方案进行比较，最终得出最佳的方案。或者在实验过程中，教师也可以故意犯一些小错误，让学生发现存在的问题，然后提出解决方案。

比如，在做力的合成实验过程中，在清楚合力、分力以及实验的思路之后，可以在怎样更精确地测出各力的大小、怎样准确地记录力的方向等细节上，给学生留下发挥的余地，即使学生已经提出了较好的方案，仍然可以追问：还有没有其他的办法？这样做，充分调动了学生的主观能动性，激发了学生的创造力，同时培养了他们实验的动手能力。不过，需要注意的是，这种方法要结合具体的实际，如果教学内容比较多，比较难，则应突出最主要的现象，排除次要因素的干扰，对一些不必要的过程应尽量简化，并事先做好预演。

五、要运用媒体，优化演示教学

多媒体教学是指在教学过程中，运用系统科学的观察和方法，组织多媒体信息，形成合理的教学结构，以实现教学优化，使学生真正体会到物理学科的学习方法，提高学生观察及分析问题的能力。多媒体可展示课堂实验无法演示的宏观的、微观的、极快的、极慢的物理过程，从而突破时间以及空间的束缚，进行逼真的模拟，灵活地放大或缩小物理场景，将物理过程生动形象地展现于学生眼前，使学生认识加强，理解透彻。

中学物理范文第5篇

【关键词】物理模型 中学物理教学 抽象思维

1.物理模型及其分类

物理学是研究物质结构和运动规律的一门学科。由于自然界物质种类繁多，运动错综复杂，相互作用又各具特色，因而人们为了达到对物理事物本质和规律的认识，在实验的基础上，通过分析、综合、比较、分类等思维过程，对研究对象做一种简化的描述或模拟。霍利斯特说过：“模型方法乃是人们所说的‘科学方法’的核心。”所谓物理模型，就是人们为了研究物理问题的方便和探讨物理事物的本质而对研究对象所做的一种简化的描述或模拟。物理模型主要包括理想模型和理论模型两类，理想模型是根据研究对象和问题的特点，撇开、舍弃次要的、非本质的因素，从而建立的一个易于研究的、能反映研究对象主要特征的新形象；而理论模型是在观察、实验的基础上，经过物理思维，对研究对象的结构、相互作用、运动规律等所作的一种简化的描述，这种模型通常以假说的形式出现。

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，可分类如下：

1.1 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、点电荷、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。

1.2 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。

1.3 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；电学中的稳恒电流、等幅振荡；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。

1.4 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，找出其规律。伽利略就是从斜槽上滚下的小球滚上另一斜槽，后者坡度越小，小球滚得越远的实验基础上，提出他的理想实验，从而推倒了延续两千多年的“力是维持运动不可缺少”的结论，为牛顿第一定律的产生奠定了基础。

2.物理模型的作用

模型方法是物理学研究中常用的一种重要研究方法，它不仅可以应用于形成正确的理论，也有助于对各种具体现象、具体问题的研究，物理模型主要有以下一些作用。

2.1 使复杂问题简单化。

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，模型方法恰恰体现了抓住主要矛盾，突出问题的本质，可以使研究工作大为简化。就拿中学物理中一个很常见的物理现象“物体从空中落下”来说，分析物体的受力情况，除重力外，还受到空气的阻力和浮力，而空气的阻力和浮力又与物体的形状大小、空气的密度温度等因素有关，并且重力的大小也不是恒定的，随着物体下落的高度而发生微小的变化。此外，地球的自转和气体的流动对物体的下落也有一定的影响。我们在研究落体运动时，只突出了恒定重力作用，而把其他影响因素全都忽略了，引进了“自由落体”的概念，这样落体运动性质就比较容易把握了。

2.2 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。但是，我们也应看到，次要因素虽然对问题的影响很小，但毕竟有一定的影响，所以忽略次要因素以后得到的结果必然是近似的，与实际是有一定差距的。弄清楚主要矛盾后，再考虑次要矛盾，如此一级级作近似，就可能逼近实际。建立物理模型为研究实际事物提供了一个比较的标准，从而开辟了研究实际事物特征和变化规律的途径。例如，在推倒理想气体状态方程时，我们几乎把分子力忽略了，但在实际情况中它还是有影响的。不过在气态中分子力的效应毕竟比较小，我们可把它当作对理想气体模型的修正来处理。将理想气体方程式加以适当修正，即可得到比较符合实际气体行为的范德瓦尔斯方程式。这实际上是用比较复杂的物理气体模型（范德瓦尔斯气体模型）代替理想气体模型。可以看出，范德瓦尔斯气体模型是在理想气体模型的基础上建立起来的，从理想气体模型到范德瓦尔斯模型是一个以理想化逐步逼近客观实体的过程。

2.3 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，而且也常常能够做出科学的预言，指明进一步研究的方向。例如，在对热机效率的研究中，人们发现实际热机的效率总是小于可逆卡诺热机。这就启发人们在设计热机时，尽量使其接近于可逆卡诺热机，以提高热机的效率。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想晶体进行计算的结果，发现理想晶体的强度竟比通常金属材料大1000倍。因此，物理学家认为，常见的金属材料强度之所以减弱就是因为材料中有许多“缺陷”，假如能减少材料中的这些“缺陷”，那就能大大提高金属材料的强度，从而大大节约金属。实践证明，物理学家的预言是正确的。

3.物理模型在中学教学中的运用

3.1 建立概念模型，理解概念实质。

概念是客观事物的本质属性在人脑中的反映。客观事物的本质属性是抽象的、理性的。要使它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，使其形象化、具体化。物理概念大都是以理想化模型为对象建立起来的。如质点、刚体、理想气体、单摆、电场线、点电荷等。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形式。

图1表示一条电场线，A、B、C点的场强方向在各点的切线上，箭头表示各点场强的方向。

为了使学生理解并且清晰的建立起“电场线”的概念，我们可以用实验来模拟电场线的形状。把奎宁的针状结晶或头发屑悬浮在蓖麻油里，加上电场，微屑就按照场强的方向排列起来，这样，就把抽象的物理概念形象化、具体化，与学生脑中已有的相关知识联系起来，便于学生的理解与记忆。

〖TP14.TIF；%50%50，Y〗例如：电场线就是一理想化模型。在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这样的曲线就叫电场线。

对电场线的概念有初步了解之后，再通过物理模型来学习电场线的其他性质就方便多了。电场线总是从正电荷（或无穷远处）出发，到负电荷（或无穷远处）终止，因此，电场线有起始点和终止点，由图2可以清晰的看出，电场线是不闭合的曲线。根据现实中的一些例子结合物理模型，学生也很容易理解电场线的另外一个性质：在电场线密的地方电场强度大，疏的地方电场强度小，即电场线的疏密表示电场的强弱。

让学生讨论这么一个问题：电场中的电场线会不会相交？通过对这个问题进行理论分析，一方面可以激发学生的学习兴趣，另一方面可以使学生深入的理解概念模型。电场中每一点的场强〖TP15.TIF；%50%50，Y〗只有一个唯一的方向，如果电场线在电场中某点相交，则交点处相对两条电场线就有两个切线方向，该点的场强就有两个方向（图3所示）。可以由教师来指导学生自己分析总结。

电场线跟“质点”“点电荷”这些理想化的模型不同。“质点”“点电荷”这些模型包含有某些真实的内容，具有一定的客观性，在一定条件下，考虑对实际物理现象来说是主要的、本质的特性，而忽略次要的、非本质的因素。而“电场线”则完全是假象、虚构的。但是它们都能反映出实际现象的基本规律，为我们的研究提供方便。

3.2 认清条件模型，突出主要矛盾。

条件化物理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。

3.3 构造过程模型，建立物理图景，训练发散思维。

物理过程的理想化模型有匀速直线运动、简谐振动、气体的等温、等容、等压变化过程，匀速圆周运动、镜面反射等。物理学中，符合守恒条件的状态变化，是与中间过程无关的。这使我们能够想象不同的过程模型、不同的物理图景来完成状态变化，以训练思维发散。气体实验定律和状态方程，是气体保持质量不变时，初状态与末状态之间的守恒方程，由于气体的状态参量较多，所以气体状态变化问题的发散性很强。

例如：1982年高考第四题（如图4）。气缸A和容器B由一细管经阀门K相连。A和B的壁都是透热的，A放置在27℃，1.00大气压的空气中。B浸在127℃的恒温槽中，开始时，K是关断的，B内为真空，容器VB=2.40升。A内装有理想气体，体积为VA=4.80升。假设气缸壁与活塞之间无摩擦，细管的容积可忽略不计。打开K使气体由A流入B，等到活塞停止移动时，A内气体的体积将是多少？

3.4 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，能既快又准地了解事物的性质和规律。许多人觉得物理难学，其实这个难，不在于记不住某个物理公式，而在于对一个新情景问题不知道如何与自己熟悉的物理模型情景联系起来思考或者该用什么公式，也就是不善于将一个具体问题转为自己熟悉的物理模型。

比如：在建立起了“单摆”这一理想化模型后，直接用公式求解，学生是很容易做到的。如换一新情景练习，学生就很难将它纳入对应的模型。

（1）小球 a、b可以当作质点模型。

（2）小球a作自由落体运动。

（3）小球 b作变速曲线运动，已学知识无法求解，可当作怎样的理想化模型？

3.5 构造理想实验模型，促进学生想象和逻辑理论思维能力的发挥。

理想实验是指人们在科学实验的基础上，运用逻辑推理方法和发挥想象力，在思维中把客观的实验条件和研究对象加以理想化，抽象或塑造出来的一种理想化过程的“实验”。

例如：伽利略发现惯性定律所设想的在纯粹理想状态下的斜槽实验，在实际当中是无法实现的，尽管我们可以创造各种条件，把运动物体所受的摩擦力和空气阻力尽量减小，但是永远不可能完全排除掉。然而，这并不阻碍人们根据越来越逼近于精确“实验”，运用逻辑理论思维的能力进行科学抽象而做出的应有结论，并且人们对于运用这种方法所得的结论的正确性是不怀疑的。教材中“牛顿第一定律”对伽利略的理想实验作了详细说明，并在本节的“阅读”中，通过“爱因斯坦谈伽利略的贡献”，对这样一种理想化实验的方法进行了充分的肯定，“人的思维创造出一直在改变的一个宇宙图景。伽利略对科学的贡献就在于毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它。这就是伽利略的发现的重大意义”。爱因斯坦本人更是运用理想化实验模型的典型代表。爱因斯坦在创立狭义相对论时构造了一个高速运动的火车参照系，对这一理想实验模型的研究，巧妙地解决了所谓既同时又不同时的问题，打破了牛顿的绝对时空观。但是，狭义相对论还不能回答惯性质量与引力质量为何相等这一问题。爱因斯坦在探索这一问题的过程中又构造了一个理想实验模型——爱因斯坦升降机，由此提出了作为广义相对论基础的等效原理。

4.物理模型教学存在的一些问题

物理模型是一种理想模型，这就要求思维过程具有一定的抽象性。因此在物理教学中使学生正确建立和运用物理模型，不仅有助于他们演算习题，更有助于培养学生抽象思维的能力。

目前在中学物理课堂教学中虽然已重视了物理模型的教学作用，但许多教师还只停留在单纯地利用物理模型进行物理知识和技能的训练层面上，典型的教学模式是先由教师总结归纳出一些物理模型呈现给学生，让学生跟着教师的思路去理解、并辅以大量的机械性训练。这样的课堂教学完全由教师主宰，忽视了学生的认知主体作用。学生往往只会识别已接触过的模型，不会辨别未遇过的情景，更不会自己建立模型、解决问题。这就造成了学生不重视建立物理模型的过程，更多的是运用形象思维方法，只记住物理模型的静态结论，生搬硬套。

5.如何帮助学生构建物理模型

物理学中“建模”能力是一种很重要的能力，这里存在一个如何将实际问题转化成一个物理问题的过程，就是建立物理模型的过程，它是分析研究问题的主要手段。无论问题情景多么新颖多变、与日常生活联系多么密切，大都可以归结为学生熟悉的物理模型。

例如：有一个人坐在一艘小帆船上以恒定的速率沿着笔直的小河逆流而上，某一时刻从船上掉下一个漂流瓶，经过半个小时，船上的人发现瓶子掉了以后，立即掉转船头去追漂流瓶，问多久以后追上瓶子。

很多学生看见这个题目都说做不出来，其实这就存在一个如何把实际生活中的情景同题目联系起来的问题，而连接两者的纽带，就是物理模型。

相信大家都有坐火车的经历，在火车行驶中，假设你以恒定大小的速率沿着火车行驶的方向从1号车厢走到10号车厢用了10分钟，那么当你又以这个速率逆着火车行驶方向从10号车厢走回1号车厢用去多少时间？根据经验，我们可以很快的得出10分钟这个结论，上面的问题也就迎刃而解了。

中学生的抽象思维能力较差，在分析事物时，他们往往看不到主流与支流、本质与非本质、内部与外部、部分与整体、抽象与具体的区别和联系，他们的形象思维强而语言的概括能力较弱，容易受到思维定势的影响，主观臆断强而唯物主义观点较弱，看到事物不易形成概念，因此，学生建立物理模型的心理障碍较多。不过他们思维比较敏锐灵活，接受能力强，有浓厚的好奇心等等，我们可以从以下几方面尝试帮助学生建立物理模型。

5.1 实验引导。

实验是物理学的基础，所以，在建立物理模型时离不开实验。其一般方法是先做有关实验，使学生在脑海中留下一个直观的、具体形象的物理模型，在次基础上作抽象引导，形成一种思维轮廓，变成具有思维特征的物理模型。然后利用学生思维中已建立起来的物理模型去解决一些实际问题 。这样建立起来的物理模型学生印象深刻。

例如，在讲液体的压强公式时，需要建立“液柱”模型。教学时先在两端开口的玻璃管的一端用小塑料片堵住管口并插入盛水的大烧杯中，向玻璃管内注入有色酒精，当酒精达到一定的高度时，塑料片下沉，然后取出玻璃管，倒出酒精，再重复上述操作，但向玻璃管中改加入有色的水，当管内外水面相平时，塑料片不下沉，再滴加少许水，塑料片下沉。然后提问：①塑料片为什么会下沉？当管内外水面相平时，塑料片上下两面所受的水的压力，压强如何？②如果取出玻璃管，玻璃管的位置由什么来占据？待学生回答后，教师与学生讨论水中刚才被玻璃管所占据位置的“水柱”的底的压力、压强情况，就可以引出“液柱”概念。这样，学生脑海里既有具体“液柱”的形象，又形成了抽象的概念。再推导液体的压强公式，学生自然容易接受。

5.2 下定义。

有些物理模型的建立，学生要从模型本身的特点给予定义，然后在运用中进一步体会模型的内涵。

例如，建立“理想气体”模型，首先给出一个框架：严格遵守气体实验定律的气体，称为理想气体。然后分析实际气体与理想气体的区别，并说明实际气体在压强不太大（与大气压强相比）、温度不太底（与室温相比）的情况下，可以近似视为理想气体。最后运用理想气体的定义处理具体问题。

5.3 举例。

在学生已有知识的基础上，通过举例的方法，引导学生建立物理模型。

例如，在建立“杠杆”这一物理模型时，先由学生熟习的撬物体实例引出“杠杆”模型：“在力的作用下能够绕固定点转动的刚性物体”，并适当引导，分析杠杆模型的三个特征：①物体具有理想的刚性；②受力的作用；③能够绕固定点转动。使学生对杠杆模型具有一个清晰的认识。

5.4 例题、习题中引导。

建立物理模型在解答物理例题和习题中经常起着决定性的作用。

例如在题目中出现“接触面光滑”意即不考虑摩擦；“铁块”即可认为是实心的，而“铁球”有可能是空心的；“轻质弹簧”或“轻绳”即指不考虑弹簧或绳的质量，……。学生若不知道这些模型所包含的物理意义，则不能正确解答有关习题。

6.结束语

模型方法是物理学研究中常用的一种重要研究方法，中学物理教材所叙述的许多物理现象，都是用模型来说明的。本文从中学物理常见的物理模型着手，通过探讨物理模型在中学教学中的应用，试图把物理模型和物理教学结合起来，培养学生的抽象思维能力以及发散思维能力。

新课程教育理论认为，知识是不能传递的，教师传递的是信息，信息只有通过学生主动学习才能变成学生认知结构中的知识，物理模型的教学不仅仅是一个传授物理知识的简单过程，而更应该是在一个传授物理知识的同时贯穿物理思想方法的过程。在中学物理教学中，循序渐进地启发、引导学生，合理建立、应用物理模型，养成良好的思维习惯，这对开发学生智力，发展创造性思维，将起到积极的作用。所以，物理模型在教学领域有着重要的价值。

参考文献

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