物理模型在中学物理教学中的作用

物理模型在中学物理教学中的作用（共8篇）

篇1：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

篇2：物理模型在中学物理教学中的作用

王爱臣

(山东省济南市商河县韩庙中学)

摘 要：物理学是研究自然界物质运动和相互作用的一门科学，而物理模型是物理学中一个非常重要的概念，在物理的研究和教学中，物理模型处处都能起到关键作用。其实，整个物理学就是由一个个物理模型搭建而成的。重点介绍物理模型在教学中的意义以及在中学物理教学中如何建立并应用这些物理模型。

关键词：物理模型;教学;解题

物理学是研究自然界的物质、相互作用和运动规律的自然科学，物理事实和现象是千变万化的，发现的物理规律也应准确地描述自然现象。但有些规律，例如在认识牛顿第一运动定律时，因对于生活中的运动，其过程非常复杂，不会有单纯的直线运动、匀速运动。为了使认识成为可能，必须在大量经验事实的基础上，通过推理抽象概括建立物理模型。因此，建立物理模型，学会解题，在一定条件下，既是用于处理某些物理实际问题，也是一个增长智慧创新的过程。

一、物理模型在教学中的意义

《普通高中物理课程标准》中明确指出有效的学习活动不能单纯地依赖模仿和记忆，动手实践、自主探究与合作交流是学习的一种重要方法。而在生活和教学中，对于很多物理现象，需要我们建立和正确地使用物理模型。它是提高学生学习方式的创新和突破，是提高学生理解和接受新知识的能力巧妙的思维方式之一。因此，在物理教学过程中，我们都应利用或自主的构建物理模型，感悟物理的魅力，提高学生学习的兴趣和学习的自信心。正确建立和使用物理模型有利于在教学中把复杂问题简单化、明了化，使抽象的物理问题更直观、具体、形象、鲜明，突出了物理现象的主要本质;正确建立和使用物理模型对学生的思维提高、解题能力的提高都起着重要的作用。

二、在中学物理教学中正确建立物理模型

物理模型是科学地进行物理思维并从事物理研究的一种方法。利用物理模型可形象直观描述物理现象，把复杂的自然现象转化成一个正确建立的物理模型，物理概念、物理规律和应用就会在这基础上形成发展和创新。

案例一：物理概念模型。

物理现象中的一些客观实体，例如点光源、质点和微观粒子结构模型――都是不考虑物体的形状、大小等性能，突出它主要的特性，用有意义的点来描绘它的位置，对实际物体的简化。

案例二：物理规律成立的前提条件理想模型化。

当研究运动的物体保持匀速直线运动状态时就是把没有受到外力作用的前提条件理想模型化，使问题得到简化，然后进一步分析、推理得到规律。例如声学中在探究声音传播的条件时就是把真空这个条件理想化了。

案例三：物理现象发生的过程理想模型化。

例如，光学中光传播路径，描述磁场的磁感线等都是物理过程的理想模型。

案例四：物理现象转换成数学模型。

自然世界的一切规律原则上都可以在数学中找到解决问题的工具。我们在构建应用物理模型的同时，事实上是不断地建造表现物理现象及物理过程规律的数学模型。例如，在研究晶体的熔化图像、液体的沸腾图像时，在探究欧姆定律过程中都是转化成数学图像定量分析量的关系的。

三、在中学物理教学中正确应用物理模型

1.建立物理模型，能直观理解概念实质;概念定义是物理现象的实质在人们思维中的`反映，物理现象的本质是理性的、有些难以理解。这样建立了物理概念模型，使之形象、具体、生动;但物理模型大都是以理想化为基础建立起来的，所以模型在一定条件下是适用和成立的。建立物理模型，虽然可使问题的处理大为简化，可在现实世界中的许多物理现象与这种“理想模型”有偏差，在一定的环境条件下，可以把实际事物当作“理想模型”来认识，但也要具体问题具体分析。例如，在研究地球绕太阳公转运动的时候，即地球的形状、大小可以忽略不计，这样就可以把地球当作一个“质点”来处理;但在研究地球自转时，地球上各点的转动半径不同，地球的形状、大小不可以忽略，不能把地球当作一个“质点”来处理。

2.随着社会的发展和不断进步，人们对物理现象的本质认识也是不断深入和发展的，物理模型也是不断发展、不断完善的。例如，原子核式结构模型的提出就是一个不断完善的过程。

四、在中学物理教学中正确应用物理模型时应注意的问题

1.注意从学生已有的认知能力开始，循序渐进。

2.注意结合新课标的要求，实施的构建物理模型，欲速则不达。

3.注意在利用多媒体展示物理模型时的机械、单一性。

4.注意引导培养学生创新思维能力，避免僵化、呆板。

可见，由于物理现象具有多样性和变化性，它们的运动规律和表现的现象往往也是复杂的，我们不可能一下子把它们认识清楚、明白。这就需要我们更广泛地采用科学物理模型来认识，使事物的规律具体、形象、生动，便于我们去认识和掌握它们。建立正确的科学物理模型能使我们对物理现象和本质的理解更加全面深入，对物理规律的分析理解更加清晰明白。所以，物理模型在教学中有着重要的意义和价值。

参考文献：

篇3：物理模型在教学中的作用

物理模型是指：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，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) 或暇想结构，这种理想物质 (过程) 或假想结构称之为“物理模型”。

对高中学生一个问题的回答统计：

问题：当你听到“大象”这个词时，首先在头脑中出现的是(%%)。

A.汉语词汇：大象

B.英语词汇：elephant

C.大象的图像

回答者中近95%选择的是C.大象的图像。这虽然是对一个与物理无关问题的回答，但它激发我们这样一个启发和推断：物理知识是否是在我们头脑中是先成像再应用的?物理学习中的记忆与再现、判断与推理、应用与迁移是通过模型与图景这样一个媒介来完成的?

2002年教育部颁布的中学《物理教学大纲》明确指出：“在物理教学过程中，应该通过概念的形成、规律的得出，模型的建立、知识的应用及培养学生的分析、概括、抽象、推理、想象等思维能力。”因此物理模型在中学物理教学中的重要意义在于：学生通过对物理模型的认识，可以使抽象、复杂的物理问题形象化、具体化，便于学生对物理知识的学习。同时，物理模型的建立过程，使学生认识到处理问题时，要抓住事物的主要矛盾，从而树立起正确的辩证唯物主义的认识论。

物理模型教学的作用主要表现为以下几点。

1.课程改革的需要

课改的一对矛盾是丰富的教学内容与减少的教学时间的矛盾，新教材加强了点面结合，点上主干知识明确，基础知识基本规律一个都不少，面上增加了许多联系生产生活的实际问题和高新科技内容。一改旧教材高度抽象理想化的情景与问题，使物理知识更贴近实际，学生学习物理倍感亲切。同时丰富了课程形式，引入了研究性学习、探索性活动课等。如何让学生在较少的课时内掌握更丰富的物理知识，物理模型的教学不失为一种有效方法。抓物理模型的教学，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。

2.高考改革的需要

高考改革总趋势是由知识立意转为能力立意，试题内容源于生产生活实际，许多试题的主干知识，就是最新的前沿科技成果，如诺贝尔奖，宇宙演化等。这些知识在题干中都以大量文字叙述，形成“信息给予题”这种新题型。这样的试题，本着高起点低落点，重能力淡知识，要求学生能从大量文字中，摄取有效信息，然后转换成物理模型，从而解决问题，建模能力得到空前的重视和展示。如果缺乏这种能力，面对这洋洋洒洒几百个字的题目，学生抓不住有效信息，建立不起恰当的模型，解题就无从谈起。

例(2009年普通高等学校招生全国统一考试.理科综合能力测试，第19题)：天文学家新发现了太阳系外的一颗行星。这颗行星的体积是地球的4.7倍，质量是地球的25倍，已知某一近地卫星绕地球运动的周期约为1.4小时，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，由此估算该行星的平均密度约为(%%)。

解析：本题考查天体运动的知识。根据题意简化为行星模型，由行星模型的动力学特征知道万有引力作向心力，由运动学特征知道它做匀速圆周运动，可以列出可求出地球的质量M;然后根据可得该行星的密度约为2.9×104kg/m3，答案D。

3.知识迁移创新学习的需要

物理模型来源于实践，形成理论，又反作用于实践，具有前瞻性。物理模型作为物理基本知识单元，是掌握基本物理知识的基础，也是组成综合问题的基础。创新学习，从某种意义上讲，就是要打破原有的知识结构，对原有知识进行重新组合。重组的过程就是知识迁移的过程，就是同化的过程。在学习过程中，我们要不断发现原有物理模型的缺陷，在同化原有知识结构的同时，打破这个平衡，使之顺应新模式，建立新的物理模型。

建构主义学习理论认为，知识不完全是通过教师传授获得的，而是学习者在一定的情境下通过意义建构的方式获得的;现代认知心理学认为，长时记忆中的信息不能提取或提取失败的原因是失去了有助于回忆的编码线索，或者在贮存时没有适当编码。物理模型教学正是应用这些原理，利用物理模型解决知识的建构和编码组织工作。注重模型建立的过程，强调模型的立体面，旨在提高学生的科学素质。

可见建立物理模型既是深入学习的基础，又是深入学习的条件。因此掌握好物理模型，培养建立物理模型的能力，就能学活知识。

参考文献

[1]钱学森.论科学技术[J].科学通讯, 1957.4.

[2]蔡祯荣, 陆瑞杰.物理模型与中学物理教学[J].物理教师, 1997.6, 3.

篇4：物理模型在中学物理教学中的作用

【关键词】:物理模型； 理想模型； 理想模型分类； 理想模型意义

中图分类号：G4文献标识码：A 文章编号：1003-8809（2010）05-0236-01

引言

物理学是研究物质最普通、最基本的运动形式的基本规律的一门学科。自然界中，几乎任何一个具体问题都会牵涉到诸多因素，实际研究会很复杂，这就需要构建物理模型的方法去解决，所谓物理模型是指人们在观察、实验和分析的基础上，对客观事物的一种近似而又突出本质的描写[1]，物理模型的建立，使得问题的解决变得容易。由于模型的特殊性，在中学物理中引入模型教学对于学生综合素质的提高具有重要意义。

1 理想模型的概念及分类

物理模型有两大类。一类是以仿真性为特点的模拟式模型。它是以一定的方式直观、形象地再现原型，有利于对事物的认识和理解。另一类是以抽象化为特点的理想模型[2]。本文主要讨论理想模型。

具体地说，理想模型是以原型为基础,忽视次要因素,突出主导因素,抓住事物的本质特征,得到的抽象事物[3]。具有简化和纯化的特点。

2 理想模型的功能

2.1 可以使问题大为简化，从中较为方便地得出物体运动的基本规律

理想模型是一种理想化的状态,是对实际问题的一种抽象表述。它对实际问题进行了极度的简化和纯化的处理,突出了决定事物状态,影响事物发展变化的本质联系,摒弃了各种次要因素的影响,从而可以借助与模型可以顺利地开展研究工作。例如,研究一个物体在地面附近由静止下落的运动,这是物理学中一种典型的运动。

2.2 有助于对客观物理世界的真实认识

通过对理想模型的研究,认识事物的本质特征及其必然联系,建立物理概念,得出定量的物理规律,形成物理理论。伽里略和牛顿构建了光滑这一理想化的模型，才有惯性定律的重大发现。法拉第在1852年，对带电体、磁体周围空间存在的物质，设想出电场线、磁场线一类力线的模型，并用铁粉显示了磁铁周围的磁力线分布形状，从而建立了场的概念。所以说物理理想模型是物理现象和物理规律的中介物。

2.3 通过对已知模型的理解、演绎,构建出另外种模型。如通过对质点模型的演变启发出点电荷模型等。

3 理想模型对于中学物理教学的作用

3.1 理想模型教学有助于学生对基础知识的掌握

每一个理想模型都是建立在基本的物理规律之上,是对基础物理知识的灵活运用,因此理想模型的教学有助于学生更好的理解新知识, 夯实基础、消化、掌握各种模型的本质特征，理解各个定律、定理。

3.2 理想模型教学有助于学生将理论与实际相结合

物理是一门自然科学,物理学理论来源于客观事物,也融于客观事物,同时也反作用于实际,模型是桥梁,所以通过模型的教与学能使学生养成将理论与实际相结合的习惯,能巩固、强化所学知识,提高学生应用知识解决实际问题的能力。

3.3 理想模型教学有助于学生思维的成长

理想模型教学能够培养学生的发散思维。通过模型教学,让学生在理解模型、分析事物建立模型的过程中充分发挥空间想像力,由一种模型到另一种模型,由一个具体实例抽象为另一个抽象模型,或从理想模型返回到实例的多次变化种,诱发学生的发散思维。

综上理想模型对于中学物理教学有着重要的意义,但是,我在实习过程中发现,理想模型教学在中学教学中还没有受到足够的重视。

3.4 理想模型教学有助于学生解放思想,充分挖掘潜力

哥白尼不拘于过千年的陈旧思想,提出“日心说”,认为太阳才是宇宙的中心,点燃了科学革命烽火,从而为近代自然学科的发展奠定了坚实的思维基础。伽利略在研究物理从斜面下滑时创造性的提出光滑模型,从而得出若无外力作用,物体的运动状态保持不变的结论。从而推翻了维持了上千年的亚力士多德提出的力是维持物体运动的原因这一错误理论。这样的例子数不胜举。由此我们不难看出,解放思想,敢于怀疑,大胆假设这些思想对于物理学发展的重要意义。而每一个理想模型的建立过程也是次解放思想的过程,因此理想模型的教育,可以使学生的思维更加活跃,进一步解放思想,从而在未来的学习和生活中,能更快的适应社会的变化与发展,对于人生有着重要的意义。

4结论

综上理想模型在中学物理教学中的应用,不仅有助于学生对于物理学科的学习,同时对于培养学生各方面的综合素质乃至于未来的人生都有着重要意义。而我们目前中学物理对于理想模型的教学还远远不够,所以教师在平时的教学过程中要充分认识到理想模型教学的作用,积极开展理想模型的学习。

参考文献：

[1]杜根盛. 物理教学中模型的建立与思维方法[J]. 运城学院学报,1997.05:27

[2]程九标等. 科学发现的艺术—物理探索中的机智运筹[M]. 青岛:中国海洋大学出版社. 2003-1-1. 218

篇5：实验在中学物理教学中的作用分析

?τ谥醒Ю砜平萄Ф?言，物理教学是其中极为重要的组成部分，对于学生各方面能力的养成存在重要意义。中学物理是实验性很强的教学科目，实验教学也就成为物理教学中的主要构成。在中学物理教学当中不断加强实验教学，不仅可以提高学生的实验能力，帮助学生养成动手操作能力等，还可以让学生正确认识物理实验。但是，我国目前绝大多数中学生的物理实验能力相对较弱，很多学校及物理教师都未能认识到实验的重要价值，在教学当中出现了明显的“重理论、轻实验”的问题，这就会造成中学物理教学的质量出现严重下降，学生的能力也得不到有效提高。针对物理教学当中实验的作用进行分析，以此确保物理实验在实际教学中得到科学的应用。

一、提高学生动手能力

在中学物理教学当中，很多小的实验在材料选择方面极为容易，也很贴近学生的日常生活等，学生操作起来十分简单且具有直接明了的特点。这些物理小实验可以帮助学生更好地理解教师课上所讲的物理知识，并且不断激发学生的物理学习兴趣等，还能显著提高学生自身的动手能力，进而带动学生的智力与操作能力全面发展。

在中学物理电磁铁的相关内容教学当中，某物理教师让学生按照教材中的电磁铁制作方法进行自己手动制作，并且让学生将自己的作品进行展示。在之后的几天时间之内，很多学生都向该教师询问提高电磁铁自身磁性的方法等，以保证自己制作的电磁铁有更好的磁性。在学生自己制作电磁铁的过程当中，该教师发现，很多学生都对电磁铁的相关特点等形成了科学的认识。事实证明，该教师在后续讲解电磁铁的相关内容时，班级内的学生对电磁铁的特点等相关知识接受较快，掌握程度较高。与此同时，学生在自己制作电磁铁的过程当中，动手操作能力也得到了显著的提高，这对于学生的全面发展也极为关键。

二、帮助学生掌握基本方法

在中学物理教学当中，教师可以利用物理实验等帮助学生对相关的物理现象及具体的变化过程进行观察与分析，并且让学生进行实际操作等。这样一来，学生在进行实验的过程当中就可以获得相关的数据与资料等，并且可以在对上述资料等进行概括与分析等，进而得出相关的结论。在此过程当中，学生通过物理实验可以获得大量的物理知识，实验技能得到了显著提高，学生在此过程中也会受到相应启发，认识到物理学当中的基本方法等。学生在掌握基本的物理研究方法之后，就可以充分认识到物理学科的性质，并且掌握研究物理实验的相关方法，学会如何学习物理。学生通过实验掌握基本的物理方法等，对于学生日后学习物理知识有重要的基础性作用，也能不断激发学生的个人创造力。

三、分组实验的作用

在物理实验当中，分组实验是一种常见的实验类型，一般都是以验证性实验与测量型实验为主。中学物理教师在实验教学当中经常会选择这种分组实验，需要让学生进入相应的角色当中，并且充分调动学生的各项感官等完成实验探索。根据相关实验进行分析后可以得出，实验教学的最终目的并非在于教师完成某一过程，主要是在于利用某种实验等帮助学生从行为上产生相应的变化，如在对实验的认识及理解方面等。如果中学物理教师可以让学生参与到实验教学当中，就可以加强学生的具体认识。

某中学物理教师在讲解与电路相关的物理知识时，可以让学生参与分组实验，将班级内的学生分为不同的小组，利用相关的器材等连接电路，让小灯泡发光，并且告知学生电路的连接方式不止存在一种，让学生以小组为单位进行电路实验。该教师会将不同小组的电路连接方式进行对比，并且组织班级内的学生进行自主比较，找出不同小组的连接方式中的共同点进行归纳，并且得出相关的结论等。在实验结束之后，该教师还指导学生进行分组讨论，总结串联与并联的相关特点等，并且将电路的识别方式等告知学生，帮助学生巩固知识。该教师通过分组实验的教学方法，可以帮助学生掌握相关的物理知识，并且让学生在自主分组实验的过程当中养成良好的实验习惯，学生也学会了如何尊重客观事实等。

四、演示实验的相关作用

在中学物理实验当中，很多教师还会选择演示实验的方式。中学物理教学中的很多内容都与实际生活存在联系，但是实际现象的复杂性更为明显，与很多因素相关。对于中学生而言，物理知识的掌握尚未形成有效的系统，所以很难感知生活中存在的物理现象，也无法从生活当中认识到物理知识的本质。所以，中学物理教师可以选择演示实验的方式，将物理相关现象的特点等体现出来，帮助学生获得深刻的认识。

在演示实验当中，存在生动形象的特点，中学物理教师可以利用实验等进行分析，引导学生对相关物理现象进行观察，让学生在看到实验现象的同时掌握具体的观察方法等，这样就可以不断培养学生的观察能力，也能保证学生在观察过程中的细致性。比如，某中学物理教师就在大气压的相关内容讲解当中应用了演示实验的方式。该教师将用酒精浸湿的棉花放入广口瓶当中，并且将棉花点燃，让棉花持续燃烧一段时间，之后将剥去外壳的熟鸡蛋放置在广口瓶之上。这样，熟鸡蛋就可以在广口瓶内部及外部压强差的影响下，被压入广口瓶当中。学生在对演示实验进行观察之后，不仅可以认识到相关的物理现象，其观察能力也出现了明显提高，学生的学习积极性也被不断调动。

很多教师发现，在物理教学当中，学生连续保持注意力的时间在20min以下，很多学生甚至无法集中注意力，这就会导致学生的物理学习受到严重影响。而教师如果在物理教学中应用演示实验，就可以吸引学生的物理学习兴趣，甚至一些在平时物理学习当中不感兴趣的学生都会想要观察实验的情况。这样就可以不断调动学生的积极性，实现物理教学有效开展。

五、结语

篇6：物理模型在中学物理教学中的作用

xxxx 摘 要：简述了物理教具制作与研究的必要性和现实意义．论述了物理教具设计的基本思想和要求，并以电容器充放电演示仪与多用玻璃瓶的制作及演示为例证实之。关键词：教具；物理教学；电容器；充放电；玻璃瓶

Abstract：Description of the physical design of learning materials and the necessity and significance.Discusses the basic ideas of physical teaching aids design and requirements, and to charge and discharge the capacitor Demonstrator and the use of multi-purpose glass bottles and presentation as an example and confirmation.Keywords：instrument ； physics teaching ；Capacitor ； service charge capacitors；glass bottles 0 引言

物理学是一门以实验为基础的基础学科，各类仪器广泛地应用于物理学的教学和科研中。在基础教育阶段，教学仪器主要分为商品教具和师生自制教具。自制教具是师生为适应教学需要、改革教学方法而自行设计的形象化教学器具，虽然它在数量上远远少于商品教具，在规范性、功能、外观上也比不上商品教具，但它却凝聚、体现着第一线教师丰富的教学经验，是教学科研成果的重要形式之一。《中学物理教学大纲》中明确指出：“要发动学生和教师一起自制教具”。开展自制教具活动有助于培养创新精神和增强实践能力，是教学改革的重要活动，它正日益受到各级领导和广大教师的重视。设计和制作直观具体、形象生动的教具，能很好地突破教学的重、难点，从而达到从感性到理性，从具体到抽象，从简单到复杂的教学目的，是教学成败的关键。下面从几个方面阐述自制教具的意义及作用以及如何设计和制作物理教具，并以自制电容器的充放电演示仪以及多用玻璃瓶演示仪为例展示。

1．自制教具的必要性和现实意义

物理学是以实验为基础的科学。没有物理实验就没有物理学。物理实验也是物理教学的基础，可以说，没有物理实验也就没有物理教学。然而，长期以来师生对物理学科的本质特性，对物理教学的根本任务认识还不够到位，即便是认识到了，但囿于学校教学条件差，缺乏物理教学的实验仪器和设备。故此在物理教学中只强调对理论知识的传授，不注重物理实验教学，或者是“只能在黑板上做实验”。这种现象在本省中学，特别是农村中学极为普遍。这样下来，许多学生虽然在中学已经学习了几年的物理知识，但仍然不能理论联系实际，应用物理学的知识和技能解决实际问题的能力极为低下。从客观上讲，我省大部分贫困地区，教育基础差，起点低，教育资金严重匮乏，而物理实验教学的支出相对又大，配备必要的物理实验仪器一时难以做到，许多农村中学根本就没有实验室，致使这些中学要普及物理实验教学的确是十分艰难的事情。虽然说．“中

学校长，物理教师难为无米之炊”，然而，借鉴其它省份同类学校成功的经验，倡导、鼓励、发动师生自力更生、周陋就简、因地制宜地研制物理教具，强化物理实验，不失为一种切实可行的好办法，其中的关键环节是物理教师既要有克服困难、知难而上的意识，更要具备一定的物理实验能力、操作技能和教具制作能力。

2．教具制作在教学中的作用。

观察和实验是学习物理的基础，也是物理教学的重要手段。制作教具与使用教具对学生的感性知识的形成，提高直观教学效果具有独特作用。自制教具一方面可以弥补学校实验仪器的不足；另一方面又能充分利用学校实验室设备条件，有针对性地设计制作教具，演示物理现象，创设物理情景，激发学生学习物理知识的兴趣，培养学生的能力。自制教具在物理教学中作用很大，具体体现以下几个方面： 2.1给学生提供丰富的感性材料

观察和实验是物理产生和发展的基础，物理实验在物理教学中的作用是不言而喻的。自制教具就可以有针对性进行演示。自制教具还能针对学生的疑难问题，设计有引导作用的实验。有这样一道题：“浮在盆中的小塑料盒内有一金属块，若把金属块从小盒中拿出来投入水中，问盆中的水面高度如何变化？”这个问题如果用数学方法演示给学生看，虽然学生也能勉强接受老师的解答，但对结论不是很信服，如果取一简单的仪器，设计一个实验来演示，问题很容易讲清楚，又如，有些学生对“同种液体产生的压强大小只决定于深度，而与容器的横截面大小无关”不易理解。我们用两个尽量相同的气球，都装了水，其中一个气球接粗玻璃管，另一个气球接一根细玻璃管，在玻璃管中灌水。通过比较，可以看出气球膨胀的大小与玻璃中水的高度有关，而与玻璃管的粗细无关。

2.2激发学生对物理课的兴趣

物理学以其丰富多彩的实验为培养学生学习兴趣提供条件。例如，学生喜欢打陀螺，我们就让学生在陀螺上描上红、绿、蓝三中种颜色，使陀螺转动将三种颜色混合。通过实验启发学生掌握物理知识。又如学生喜欢玩具电动机、可以让学生用硬纸片做多种不同颜色的纸片拼成原盘来实验。这样寓教于乐的例子是很多的。在讲“物体沉浮条件应用”后，我们发动学生去观察鱼在水中的浮沉情况，学生通过观察，发现鱼和潜水艇相仿，能在水中自由的上浮下沉，那么鱼又是靠改变什么来达到上浮或下沉的目的的呢？为了搞清楚，我们又动员学生去观看杀鱼，看看鱼鳔里是不是有水，这样通过创造条件做实验，既解决了问题，学生又感兴趣。2.3 加强理论与实践的联系

无论是老师，还是学生，自制教具的过程无疑是把物理知识应用到具体的实践中去，通过教具的制作，可以检验自己设计的合理性和所学到知识的正确性。如果让广大师生都来自己动手设计、制作仪器，能使学生在掌握教材的基础上，吸收实验经验和实际知识来充实自己加深对理论的理解，提高运用所学理论解决实际问题的能力，从而掌握比

较全面的知识，也是克服目前存在片面追求升学率，沉溺于“题海”的有效措施之一。2.4 提高仪器的利用率、改善了实验的效果

中学物理演示实验的主要目的就是要最大限度地重视自然界中的物理现象，通过演示来唤醒沉睡在学生头脑中对自然现象的记忆。把自然现象、生活实际和课堂教学融合起来。例如，用二个卷纸筒，一个凸透镜，一块毛玻璃就可以制作一个照相机模型。学生通过实验都能熟练掌握相机的焦距原理。

自制教具还可以发挥一物多用的特点，例如：用注射器可以装配成水压机模型，可以做液体沸点与压强关系演示实验中的抽气机，还可以做测量大气压强的实验等。

自制教具还可以改进某些演示实验，达到简化操作手续，缩短实验时间，改善实验效果的目的，使学生能更加集中注意力，观察主要的物理过程，例如在演示气体热膨胀时，将一个气球装在一根玻璃管上，玻璃管下端连接一个烧瓶，把烧瓶浸入到热水中时，气球就会膨胀起来，通过这样的改进，实验的可见度大大提高了。

3.如何制作教具

3.1物理教具设计的基本思想

物理教具的设计首先是为教学内容服务的，设计的教具应当作为辅助教学的工具。它能够准确地、形象地展示物理现象或揭示其教学规律．便于教师教学，也便于学生学习。其次，教具的设计必须是切实可行的。根据学校的实际情况，能够提供多少物力和财力量力而行，最好是就地取材、因陋就简。最后，教具的设计还要考虑趣味性，中学生正处在青春期．他们对周围的世界有着广泛的兴趣。物理教学本身就有许多有趣的东西，如果我们能在教学中把这些有趣的东西结合起来．就会激发起学生学习的热情．从而收到良好的教学效果。3.2物理教具的设计要求

物理教具的设计要求，一般有以下几条：

（1）教具能正确地说明问题，能揭示事物的本质，使学生观察到的现象是明显的、突出的。

（2）结构简单，使用方便。物理实验用的教具，以结构简单为好，要让学生一眼就能看清楚教具的各个部件，能直接看出教具所揭示的物理内容。

（3）自制的教具必须有较好的稳定性，较高的实验成功率。如果教具在实验过程中很难操作，或者实验成功率低，这样的教具给学生演示，学生会愈看愈糊涂，他们会感到物理难学，产生学习物理的消极情绪和畏难情绪。

（4）记录数据要准确，利于实验结果的统计与分析。

（5）要有足够的可见度。好的演示仪器要有明显的效果，可观察性要强，演示时要尽量能让所有参与的同学都能看得清楚。

（6）尽量使一个教具具有多种功能。

（7）自制教具要就地取材，因陋就简。（8）设计教具应该注意使用安全和保管方便。

4．实例展示

4.1电容器充电、放电演示器 4.1.1原理

电容器是电气设备中的一个重要元件，在实际中有广泛的应用。在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质-电介质，就组成一个最简单的电容器。实际上，任何两个彼此绝缘又像个很近的导体，就可以看着一个电容器。

把电容器的一个极板与电源的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板上分别带上了等量的异种电荷这个过程叫做充电。如果把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷互相中和，电容器就不带电，这个过程叫做放电。将电容器与电源相连，电容器两极板带上等量异种电荷，说明电荷由电源转移到了电容器上，电荷的这一转移过程将使整个回路产生电流；同理，电容器的放电过程也将在回路中产生电流。电流是看不见的，如何将电荷的移动直观形象地展示在学生面前，化抽象为具体？这里笔者将两块电流表串联在电路中，电路中有电流流过时，电流表的指针会发生偏转。这样就将不易观察到的现象转化为可观察的具体事例了。电容器的充放电是一个短暂的过程，且充电与放电时电流的方向是相反的，为了体现电容器的这一特点，笔者将两支不同颜色的发光二极管反向并联后再串联入电路中，电容器的充电与放电过程中，相应的发光二极管闪亮一下，这可以体现出充放电时间的短暂，而充电与放电过程，对应着不同颜色的二极管发光，说明充电与放电过程电路中电流的方向是相反的。电容器在充放电过程中，其两端的电压会发生怎样的变化呢？笔者在设计时将一块电压表并联在电容器两侧，这样就可以通过电压表指针的变化来判断出电容器充放电过程器两端的电压变化规律了。4.1.2器材及制作：

（1）长50cm、宽35cm 的三层板固定在木板上。

（2）三层板正面画如图1所示的电路图，背面布电线，各元件均装在相对应的符号旁边。

（3）单刀双掷开关有三个接线端，分别是B、A、C端(也可装小型的单刀双掷拨子开关)。

（4）A1表和A2表用的是永胜电表厂生产的99C1-A型微安表，此表可见度大(也可装其他演示电表)，固定在板上，A1表和A2表演示时，用导线连接在板上的接线柱上。

（5）电压表V用的是普通直流电压表，量程为(0-6V)，装在板上与电容器并联。（6）电源用天津耀华电子仪器厂生产的J120z一1型学生电源的稳压直流电压端．电

压为0-30伏。

（7）电容是1000uF．6.3V 的电解电容，装在板上电解电容图示的旁边。（8）发光二极管共4只，其中红的2只，绿的2只，装在板上。4.1.3用途：演示电容器的充电和放电现象。4.1.4使用：演示前向学生介绍预备知识二则

（1）二极管具有单向导电性 电流只能从二极管元件符号上箭头所指的方向流过（2）若电流表指针由中间0处向右偏转．说明电流从“+”接线柱流入，从“-”接线柱流出 若指针由中间0处向左偏转．说明电流从 “-”接线柱流 ,从 “+”接线柱流出。4.1.5演示电容器充电现象

方法：按照正面电路图在三合板背面接好线．闭合单刀双掷开关至B端，给电容器充电。现象：A1表的指针向右偏转至最大、A2表的指针向左偏转至最大，同时两只红色发光二极管都先闪亮一下（如图2），后两表指针都慢慢回到中间处，红色发光二极管变暗熄灭（如图3）。此过程中，电压表的指针慢慢向右偏转、至示数达到6.3V(与电源的电压相等)时停止。

分析：从A1表指针向右偏转和A2表的指针向左偏转以及红色发光二极管闪亮． 说明电容器充电时电流方向是从电源的正极流向电容器的正极，从电容器的负极流向电源的负极。两表指针回到中间处，红色发光二极管暗熄灭，电解电容器正负极的电压为6.3伏，说明当电容器的正负两极极板所充的电荷而形成的电压与电源的电压相等时，充电停止，电路就没有电流。4.1.6演示电容器放电现象

方法：把开关与B端分开，闭

A1、合到C端．给电容器放电，现象：A2两块微安表的指针都向左偏转

至最大，后慢慢回到中间处． 同时两只绿色发光二极管都先闪亮一下(如图4)，后变暗熄灭，电压表的的指针由6.3V处慢慢的回到零刻线处（如图5）。

分析：从A1、A2两块微安表的指针都向左偏转和两只绿色发光二极管闪亮一下，说明电容器放电电流与原充电时的电流方向相反． 从电容器正极出发，经过上边绿色发光二极管．叉从A2表的“-”端流入．从“+”端流出，再流过下边绿色发光二极管．从A1表的 “-”端流入，从“-”端流出．最后到达电容器的负极端。从绿色发光二极管熄灭，A1、A2两表示数为零，电压表指针指零，说明电容器放电过程中．随着电流流动．电容器两极极板之间的电压输出逐渐降低，直到两极极板的正负电荷完全中和。4.1.7演示效果

电容器的充放电过程是电容器工作的最基本的过程。在此过程中，电路中的电流和电压都是瞬态变化量，而且是看不到、摸不着的。该演示器能用电流表、发光二极管的亮暗显示充放电过程电流的变化规律；用电压表的示数显示电路中电容器两极板间电压的变化规律。这样就把抽象的概念，变成了形象直观的过程。使用这套教具进行课堂教学，它的有效作用是帮助学生建立直观感性认识，在讲授电容器的充放电原理时，老师引导学生对教具的直接观察，在理论联系实际的教学中激发学生的学习兴趣，启发学生的积极思维，学生通过分析思考，提出问题，从而使抽象结构具体化，深奥的原理形象化，不但使这部分内容变得容易理解和接受，而且还容易引起学生对物理学科的学习兴趣，激发学习热情，保持注意力的集中，并有利于培养学生的观察能力及动手操作能力，提高教学质量。4.2玻璃瓶的妙用 4.2.1器材及制作

250ml玻璃瓶一个、毛细玻璃管一根、橡皮塞一块，如图6所示，将毛细玻璃管穿插在橡皮塞中，并将橡皮塞紧紧的套入玻璃瓶中。其设计优点在于简单、巧妙、可一物多用。4.2.2演示

（1）演示微小形变

盛装液体于玻璃瓶中，为便于观察，建议盛装有色液体，调节毛细管中液柱高度刚好置于管中部（如图7甲），然后用两

手掌握住玻璃瓶稍用力挤压，液柱上升可明显地将微小形变放大（如图7乙）。

（2）演示汽化吸热

用一块毛巾醮酒精包在玻璃瓶外壁上，片刻后管中液柱下降，说明酒精汽化吸热导致瓶中液体温度降低，然后冷缩。

（3）演示热胀冷缩 盛装液体于玻璃瓶中，同样，为便于观察，建议盛装有色液体，调节毛细管中液柱高度刚好置于管中部，然后将玻璃瓶置于盛有热水的水槽中，可观察到玻璃管中的液面逐渐上升，说明玻璃瓶中的液体受热膨胀；再将玻璃瓶置于盛有冷水的水槽中，可观察到玻璃管中的液面下降，此现象说明玻璃瓶中的液体遇冷体积缩小。

（4）演示颜色与吸热

用同规格的二玻璃瓶和同规格的毛细管、橡皮塞各做一如图6所示的演示器，二玻璃瓶中盛等量的有色液体。将其中一瓶外壁用碳素墨水涂黑，调节二毛细管中液面处于同样的高度，然后用300w的辐射加热灯同时照射加热，可见涂黑瓶的毛细管液面上升明显要快要高一些，若将二瓶涂成不同颜色或不同深浅的同种颜色，所见现象相同，说明物体颜色不同、深浅不同对光热的吸收是不同的，颜色越深对光热的吸收能力越强。

（5）演示液体内部压强特性

在图6所示的演示器中放一15ml左右的小气球，用细线系住并穿入毛细管中，气球下系一小金属棒，向玻璃瓶中注入透明液体，在细管上方拉动细线使气球在玻璃瓶中上下移动，此时可观察到气球的体积随着其在玻璃瓶中的深度变化而变化，说明液体内部压强随着深度变化而变化。4.2.3演示效果

热胀冷缩、汽化吸热、微小形变等物理现象，在中学物理的教学中一直被列为教学难点之列，其原因在于这些现象在生活中不易观察到，在学生的直观意识里，它们是模糊不清的。就算是在教室讲解后，学生也只能是死记结论。而通过这些日常生活中能接触到的装置来演示这些现象，将物理与生活联系起来，不仅能使学生们从根本上理解物理规律，突破教学的难点，还能激发学生们对物理的学习兴趣。

5.结束语

实践证明自制教具中呈现出的新奇物理现象和成功的制作，能自然地引起学生浓厚的兴趣，激发他们的探究心理。而且实验一旦有所收获，有所创新，有所前进，就会使趣味性更加稳定，就会继续探索，继续登攀，从而喜欢物理，热爱科学。自制教具是一项科学、高尚、勤劳的探索性实验教学活动，具有一定的教育价值和教学功能。它的意义不仅超出了仪器使用的范畴，也远远超出经济的范畴；在教育现代化，教学手段现代化的新形势下，它更凸显了时代特色，并在不断的创新中显现出更为重要的作用。自制教具已经成为学校教育教学工作的一个重要组成部分。

总之，鉴于我省目前中学物理实验教学现状，自制教具既可以培养师生的创造能力和开阔学生思维，也是解决当前仪器不足提高教学效果的有效途径。因此．在教学工作中，加强教具的研究与制作，养成设计和制作教具的习惯，对于教学工作是很有很大帮助的，这也是一个优秀物理教师的必备条件。

参考文献：

篇7：物理学史在中学物理教学的作用

物理学史是研究物理学发展的学科，它是物理科学体系中重要的组成部分。物理学史教育是通过传授物理学史方面的知识，培养学生科学意识、科学精神及科学方法等多方面品质的过程。在教学活动中深刻体会到，物理学史教育是中学物理教学中不可缺少的组成部分。尤其在全面推进素质教育，实施课程改革的今天，对发展中学生综合素质提出了更高的要求，物理学史的教育功能则更加明显。但是由于缺乏物理学史教育的研究，妨碍了它在发展中学生综合素质方面的作用，影响了中学物理教学质量的提高。为此，在总结教学经验的基础上，对物理学史教育在中学物理教学中的重要性、可能发挥的作用以及加强物理学史教育的途径，做了初步的研究。

一、加强物理学史的教育，实现中学物理教学目的

随着中学全面推进素质教育及“跨世纪素质教育工程”的启动，对中学生应具备的基本素质提出了更高的要求。为了迎接新世纪人才竞争的挑战，为了适应知识经济时代的特点，他们需要多方面的、综合性的心理品质。科学素质就是其中重要的组成部分。科学素质是由科学意识、科学精神、科学知识、科学方法与行为等要素组成。科学意识是指对科学本质及价值的正确认识，表现为对科学的积极态度，如对科学的信任、依赖、追求等。科学精神是指科学家进行科学探索的积极心理状态，其核心是实事求是的工作态度、探索创新的思想。科学知识，是指反映客观世界的知识体系，如物理、化学等等学科知识。这里所说的科学方法，主要指科学思维方法，它在一定程度上具有方法论的意义，大多蕴含在科学探索的过程中。科学行为是指受科学思想意识支配表现出来的外在活动，对于中学生来说，主要指在生活和学习活动中科学的习惯和方式。从目前中学学科设置的情况看，培养中学生科学素质的任务，主要由物理、化学、生物等理科教学承担，其中，物理教学的责任最重。显然，培养中学生的科学素质，已成为现代中学物理教学不可推卸的责任，因而成为重要的教学目的之一。为了实现这一教学目的，需要进一步研究物理教学中影响科学素质发展的因素。描述了构成科学素质的各要素与中学物理教学内容各组成部分之间的关系。一个人的科学意识、科学精神、科学方法和行为等大部分科学素质要素，都要建立在对科学及科学发展过程了解的基础上，才能逐渐形成，这些都与物理学史教育有密切关系。通过物理学史教育，可以培养学生科学的思维方法、创造性的思维能力，激发追求真理、献身于人类文明进步事业的精神。所以，为了实现现代中学物理教学目的，必须加强物理学史教育。

物理学史中就有许多催人泪下的事例。比如：M．居里由于长期从事放射性研究得了白血病逝世，为科学献出了宝贵的生命；利赫曼为引雷电而捐躯；法拉第舍弃荣华富贵，几次拒绝接受封爵而甘“平民法拉第”；布鲁诺为捍卫日心说牺牲在罗马鲜花广场的熊熊烈火之中；伽利略为捍卫日心说受到罗马教皇残酷的迫害和折磨，但他没有放弃对真理的追求，年近七旬又体弱多病的伽利略被迫在寒冬季节前往罗马，跪在冰冷的石板地上接受罗马宗教裁判所的审判，先是被判终审监禁，后又改为在家软禁，精神和肉体上的折磨仍然没有动摇他的信念，直到1642年1月8日病逝。300年以后的1979年罗马教庭才为他公开平反昭雪。科学家可歌可泣的献身精神对我们现代人应该有所启发。

伽利略认真读过亚里士多德的《物理学》等著作，认为其中许多是错误的。伽利略依靠工匠们的实践经验与数学理论的结合，依靠他自己敏锐的观察和大量的实验成果，通过雄辩和事实，粉碎了教会支持的亚里士多德和托勒密思想体系两千多年来对科学的禁锢，在运动理论方面奠立了科学力学的基石（如速度、加速度的引入，相对性原理、惯性定律、落体定律、摆的等时性、运动叠加原理等）。二十世纪最伟大的自然科学家爱因斯坦，被称为“物理学革命的旗手”，就是因为他在科学的道路上不断创新，创立了一个又一个崭新的理论体系。1905年3月他发表了论文《关于光的产生和转化的一个推测的观点》，提出了光的量子论，历史上第一次揭示了微观客体的波动性和粒子性的统一，即波粒二象性；1905年6月他写了一篇开创物理学新纪元的长论文《论动体的电动力学》，完整的提出了狭义相对论，解决了十九世纪末出现的古典物理学的危机，推动了整个物理学的革命。之后爱因斯坦并不感到满足，不懈的创新精神促使他在真理的道路上进行艰难曲折的探索，到1916年3月，他写了一篇总结性的论文《广义相对论基础》，宣布了广义相对论的创立。

通过物理学史的教育可以培养学生热爱科学、献身科学的精神，可以培养学生的创新精神，对实施素质教育具有重要意义。

二、凸现物理学史教育的功能

物理学史是研究物理学发展历史的科学，把它真实记载描述了物理科学形成发展的历程，解释与分析了历程的形成背景与规律，包含物理科学知识体系逐步成熟发展的过程，包括科学家们探索追求真理的事实与故事，和物理新课程的过程与方法，情感、态度与价值观有机结合起来。充分利用物理学史中蕴藏着科学家──人，研究过程──事，研究成果──知识体系等多方面的教育资源，对学生的教育价值是巨大的。因此，中学物理教学中不可能进行完整的物理学史教育，只能从中选取很少部分内容。尽管如此，它仍具有多方面的教育功能，主要有以下几个方面：

1．进行科学方法论教育的功能

物理学史可以提供丰富的物理科学发展的史料，将物理概念、定律的历史发展过程展现给学生，使之熟悉科学家发现规律的思维过程和科研方法，并从科学家的成功中得到启示。从长远意义上讲，学生掌握这些内容比学习物理知识、技能更为重要。学生在学习过程中不断接受科学方法教育，潜移默化地培养科学的思维模式。例如，在“自由落体运动”的教学中，围绕历史的发展提出问题，进行物理学史教育。以此帮助学生揭示出科学探究的一般程序：提出问题──猜想与假设──制定计划与设计实验──进行实验与收集证据──分析与论证──修正推广。使学生从中领略到什么是科学探究，科学家是怎样用科学方法进行研究的，受到科学的思维方法的熏陶，有利于学生从“机械学习、被动思考、获得知识”向“灵活学习、积极思考、勇于探索”转化，获得真正的“智慧”。

在物理教学中分析物理学的发展史有助于学生了解各概念、定理、定律的来龙去脉和科学知识的运动过程。例如：在讲到力的概念时，从古希腊的亚里士多德，到伽利略、牛顿，循着伟人的研究历程，从而加深学生对力的概念的理解，在讲高二年级“电磁感应”的时候，以奥斯特发现电流的磁效应为线索，向学生介绍人类对磁及电和磁关系的认识过程。通过讲解安培、法拉第、楞次和麦克韦等人在揭示电磁关系工作中的艰辛努力和所取得的成果，使学生在有了对电磁发展总体认识的基础上，加深对教材的理解和对左、右手定则、法拉第电磁感应、楞次定律等关键点的把握。

物理教学中涉及的研究方法主要有观察、实验、类比、假说、模型等等，这些研究方法对学习物理也具有重要价值。比如意大利物理学家伽利略，1853年在比萨教堂注意到一盏悬灯的摆动受到启发，用线悬铜球模拟单摆实验，确证了微小摆动的等时性和摆长对周期的影响；德国物理学家伦琴在进行阴极射线实验时，注意到放在射线管附近氰亚铂酸钡的小屏上发出微光，而发现了X射线（伦琴射线）；1780年伽伐尼在解剖青蛙时偶然发现青蛙腿痉挛而发现了“生物电”；早已脍炙人口的牛顿苹果落地的传说，使牛顿从中悟出了地球引力的存在等等，这些事例都说明观察的重要性。培养学生观察能力和观察习惯，可以起到巩固消化，加深理解的重要作用。比如富兰克林的风筝实验：在风雨交加的情况下，利用风筝将大气中的电收集到莱顿瓶中使其充电，证明了“闪电和静电的同一性”；比如光的颜色问题，从亚里士多德到笛卡儿都认为“白光是纯洁的、均匀的，是光的本质”，而色光只是光的变种，但是他们都没有象牛顿那样做过认真的实验验证。大约1666年牛顿用棱镜进行光的色散实验，终于得出“白光是由各种折射程度不同的彩色光组成的非均匀混合体”；又如伽利略的落体实验证明了物理下落速度与物体重量无关的重要结论，彻底否定了亚里士多德关于落体运动的错误结论。比如荷兰物理学家惠更斯，就是用类比的方法根据光也象声波那样能发生反射、折射，而提出光是一种波动的假说，为光的波动理论奠定了基础；法国物理学家德布罗意用类比的方法根据光的波粒二象性而推论微观粒子也具有波动性，提出了物质波的概念；库仑就是从牛顿的万有引力定律中得到启发，把电荷之间的作用力类比万有引力，推论电力也象万有引力一样服从平方反比定律，从而发现了库仑定律，如果没有类比的方法，单靠实验数据的积累不知得到何年何月，才能得到严格的库仑定律的表达式。如在“电势差，电势，电势能”的教学中，可类比为高度差，高度及重力势能，等等。但是必须让学生知道类比的局限性，类比得到的结论有对有错，必须经过实践检验，否则就会造成知识的混乱

2．培养科学意识和科学精神的功能

物理学是研究物质运动一般规律和物质基本结构的科学，是自然科学的重要组成部分，人类只有尊重事实、尊重规律，才能获得进步。物理学发展史是人类探索自然规律的历史。通过史料教育学生，可以培养实事求是、严谨治学的科学意识。例如，通过卢瑟福的α粒子散射实验、伦琴射线的发现等生动事例，激发学生对科学家的敬重之情，进而培养学生求实、严谨的科学意识与勇于创新的科学精神。从而培养学生学习物理的良好情感、态度与价值观。

3．进行思想品德教育的功能

在推进素质中，加强思想品德教育是一项重要任务。因此，品德教育应渗透到各科教学中。在物理教学过程中，由于众多物理学史料中有很多品德教育素材，将品德教育与知识教育有机结合，能够更好地发挥物理学史的思想品德教育功能。例如，布鲁诺为追求真理而献身；居里夫人命名新元素为“钋”以纪念祖国；富兰克林冒生命危险做“风筝实验”。这些科学家的故事对学生有特殊感染力，教育效果非常明显

三、开发物理学史教育的途径

当前，加强物理学史教学在培养学生科学素质方面的作用，已经成为中学物理教学改革的重要内容之一，尤其在新课程教学中得到认可。为此必须动员物理教师及教材编写、研究多方面力量相互配合与协作，构建物理学史教育资源库，以期达到资源共享。

1．加强物理学史学习，提高教师自身素质

众所周知，能否发挥教材教育功能的关键在教师。同样，为了有效发挥学史教材的教育功能，物理教师本身也必须具有较高的物理学史素养，这样他才能在掌握学史知识的基础上，从认识方法论的角度，把握物理科学的发展轨迹与规律，才能挖掘学史的教育功能。不仅如此，提高学史素质对教师全面理解和把握物理学科的知识体系，提高教学水平，具有长远的意义。

2．深入研究学史教学的规律，调整物理学史教学内外关系

2学史教学作为一种教学活动，必然有其自身的规律，只有掌握了这些规律，才能自如地进行教学，才能使教学达到预期的目的。学史教学有着多方面的规律，目前需要尽快认识和把握的，我认为有学史教学与知识、技能教学之间的关系；各学史教学内容之间的关系，如科学家故事、科学探索的背景、科学发现过程、方法论等之间的关系；教学中思想品德教育与智育之间的关系等几个方面。教师对这些关系的认识、协调与处理，既是提高学史教学质量的基础，也是保证其健康发展的条件。例如，只有当真正解决好物理学史教学与知识、技能教学之间的关系，与过程、方法教学之间的关系，才能保证物理教学质量的全面提高，才能促进学生思想品德、科学素质、智力和操作技能的均衡发展，而不致走向顾此失彼、矫枉过正的偏颇境地，甚至阻碍了物理学史教学的正常发展。

3．广泛开展学史教学实践研究，改进教学方法

由于轻视物理学史教学的结果，使目前学史教学方法较为落后，一般仅限于讲故事，“贴德育标签”（即在讲完故事后，加上几句口号）的传统教学方法，这显然不符合学史教学目标的要求。为此，必须引导广大教师重视学史教育，有计划地组织物理教师在实践中大力开展学史教育研究，深入分析教材内容，适当补充引入科学史料，积极改进教学方法，达到学科素质教育的目的。目前中学物理教材中学史内容所占比例甚微（仅2%左右），其中内容仅限于科学家故事。因此，教师应进行物理学史教材的分析，适当补充有关科学探索的背景、科学发现过程以及方法论方面的学史材料，挖掘教材的教育功能。同时用现代学习理论为指导，提高学生学习的兴趣和能力，促使学生主动学习物理发展历史，领会科学精神，掌握科学思维方法，培养良好的科学行为。

篇8：物理模型在中学物理教学中的应用

一、运用物理模型进行物理规律教学

物理规律是物理学科体系的核心要素。它反映了物质结构和物质运动中诸要素之间内在的必然联系, 表现为某物理状态或物理过程中相关要素之间在一定条件下所遵从的关系, 通常有定律、定理、原理、法则、方程等形式。物理规律教学对于学生学好物理知识、运用物理规律解决实际问题, 具有关键作用。如能恰当运用物理模型可以使物理规律易于理解, 更好地纳入学生已经建构的知识体系中去。譬如在电磁相互作用教学中, 有这样一个问题:把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在条形磁铁N极附近, 当线圈通入电流 (图1) 时, 判断线圈如何运动。

根据等效模型思想, 把圆圈电流看成扁形磁铁, 由安培定则得知扁磁铁右端为N极, 左端为S极, 故可判断线圈向左运动 (图1) 。

通过这一等效模型便可以使学生清楚地了解作用过程, 开拓学生的思路, 提高其解决实际问题的能力。再如在“动量守恒定律”的教学中, 应当强调这是自然界最普遍的规律, 它成立的条件是研究对象 (系统) 所受的合外力必须为零。然而在应用中, 只要合外力远小于内力时, 就可做近似处理, 把合外力忽略, 这就是忽略次要因素, 抓住主要因素这一模型思想的应用。

二、运用物理模型定义新的物理量

许多物理概念用定量的方法来描述客观事物的本质属性, 如速度、加速度、电场强度、电阻、电压等, 这类物理概念称为物理量。在中学物理教材中, 很多物理量则是通过引入物理模型而定义的。例如电场强度E的定义, 则是先引入了试探电荷这一模型 (这一模型要求试探电荷①尺寸足够小, 能够用于检测空间点的性质; ②电量足够小, 保证其引入不影响原电场的性质) , 然后通过测量试探电荷在不同场点的受力情况, 根据F/q在同一场点不变的特点, 引入了空间点函数E, 用于描述电场的大小及方向。同理在定义磁感应强度B时, 也是借助于运动的点电荷。再如在热学中, 引入了完全弹性的刚性小球模型, 进而定义了理想气体是不考虑分子势能, 即分子间无相互作用的气体。利用物理模型来研究物理规律, 不仅是一种研究方法, 而且能提高学生解决问题的能力, 在教学中将这种思想潜移默化地教给学生会得到事半功倍的效果。

三、运用物理模型促进学生对知识的理解

很多中学生反映中学物理难学, 其原因无非有二:其一, 随着高考命题趋向的改变, 命题朝着注重应用性的转变, 这使得很多学生难以在复杂的情境中把握主要因素, 选择恰当的物理模型进行求解;其次, 由于学生难以把握物理模型的使用条件和物理实在, 只是肤浅的认知了模型, 缺乏深入的思考分析。在物理教学中, 若能将物理模型“活教活用”, 则可以培养学生的建模能力, 解决应用性问题。以“抛体运动”的教学为例, 通过建立直角坐标系, 引导学生把抛体的速度分解为正交的两个方向, 然后分析两个分量方向的受力情况, 引导学生认识到水平方向是匀速直线运动, 竖直方向抛体参与匀变速直线运动, 此两种模型运动的合成便是抛体运动。这种思路使得学生深刻地理解了运动合成的性质, 有种豁然开朗的感觉。

四、运用物理模型提高解决问题的能力

“学贵于用”是学生学习的目标, 也只有在应用中才能评估学生对知识的掌握程度, 发现学习中的不足, 考察学生举一反三的能力。如果能够灵活运用物理模型, 则解决问题便可得心应手, 迅速找到解题的突破点。以下通过具体例题, 凸显物理模型在解题中的“奇妙效果”。

例题:问题如图2所示:物体A、B之间夹着一根压缩的轻弹簧, 放在光滑水平面上的小车内, 两物块质量mA > mB, 与车厢的动摩擦因数相等, 释放弹簧, 物块在很短时间内与弹簧分离, 分别向左向右运动, 弹簧垂直掉落不动, 两物块相对小车静止时都未与车壁相碰, 问两物块是否同时静止?小车最终相对地面朝哪个方向运动?

解析:这是“人船模型”的应用。小车, 木块和弹簧系统动量守恒, 初状态静止质心应不动。弹簧释放, 若车不动, 两物块分别向左右运动, A停止B还在向右运动, 物块质心向右运动, 为保证系统质心不动, 小车就必须向左移动。

物质是不断地发展和变化的, 因而物理学的理论体系也是绝对和相对的辩证统一, 体现在任何的物理概念和物理规律都有一定的使用条件和使用范围, 并不存在绝对的永恒的定律。物理模型作为对客观实际的抽象和近似, 也有其适用条件。在使用物理模型时, 首先要明确物理模型的研究主题, 选择满足条件的物理模型, 再有就是要学会辩证思维方法, 知道物理模型是发展变化的。

摘要：在物理理论研究与教学中为了揭示事物的物理本质, 探索物质运动的基本规律, 需要对客观物质进行加工, 剔除其非本质因素, 把握本质实在;忽略事物的次要矛盾, 考虑其主要矛盾;忽略个性差异, 考虑共性相似, 从而进行高度的抽象与概括。经过此思维过程所形成的抽象概念或实物体系即物理模型, 它是抽象性与形象性、科学性与假设性的辩证统一。

关键词：中学物理,物理模型

参考文献

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