1、物理模型發展學生學習能力的研究報告 巴彥縣興隆中學寇仲祥剛上高一的新生，經過一段時間的學習。絕大多數新生認為高中物理太難學。老師講就會自己做根本做不上。針對這種情況，我認真分析產生這種情況的原因。在采用新教法的同時，指導學法，幫助他們走出困境，最終喜歡物理，并能自主學習。我認為產生這種情況的原因，（1）高中物理教材不同于初中教材，高中教材在初中教材的基礎上引導學生由形象思維向抽象思維發展，從而使學生的思維產生了一個質的飛躍。所以在高中課程的教學過程中大多數研究的對象是一些物理模型，這些物理模型既原于實踐,而又高于實踐。具有一定的抽象概括性。正因為如此，學生普遍感覺高中物理難學：聽聽還懂,解決實

2、際問題就困難。（2）在于他們的思維方式和學習方法不適合。高一新生還是習慣于初中的那種形象思維方式，只會記概念、規律的靜態結論，遇到問題只想套哪個公式，只會照葫畫瓢，模仿性地解決一些簡單的物理問題，而不善于通過觀察分析，提煉出現實情景的物理模型,然后結合到相關的知識體系中去加以處理，最后得到問題的解決。(3) 高一新生對題目的物理過程缺乏深入理解，不能把題中的物體和過程抽象為理想模型，影響了學習物理的興趣和積極性、培養學生建立理想模型的理念，。提高習題解答的可操作性，成為學習中的當務之急。所以我在教學過程中，特別重視對學生建模意識的培養,只有建立物理模型，才使學生在解決物理問題時能在頭腦中清晰地

3、構建出情景條件的物理模型，迅速找到解決問題的方法。首先，我給學生講清什么是物理模型，生活中我們見到的很大的實物，為了研究它我們按一定的比例做一個模型，如飛機模型，軍艦模型。這些能從外觀上反映他們的特性。對物理的學習我們也可以建模型。那么什么是物理模型？物理模型就是指：為了便于著手分析與研究復雜的實際問題，人們常常采用“簡化”的方法，對實際問題進行科學抽象的處理，用一種能反映原物本質特性的理想物質（過程）或假想結構，去描述實際的事物（過程）。這種理想物質（過程）或假想結構稱之為“物理模型”。也是人們為了研究物理問題的方便和探討事物的本質而對研究對象所作的一種簡化的描述或模型。從廣義上講，物理學中

4、的各種物理概念，如物質、長度、時間等都可稱為物理模型，物理學上的研究對象、對象的狀態、狀態的變化過程等均可稱為物理模型；從狹隘上說，反映特定的物理現象、物理問題的理想化實體、理想化過程、理想化狀態、理想化結構等，叫物理模型。高中階段物理模型大體可分為1、對象物理模型 即把物理問題的研究對象模型化。如物理教材中提到的：“質點”、“點電荷 ”等都屬于這類模型。2、過程物理模型 即把研究的物理對象的實際運動過程進行近似處理，排除其在實際運動過程中的一些次要因素的干擾，使之成為理想的典型過程。如物理教材中提到的，“勻速直線運動”、自由落體運動“等溫”過程、兩物體的彈性碰撞過程等都屬于這一類型。3、條件

5、物理模型 即排除物體所處外部條件的次要因素，突出主要方面。如中學學過的“接觸面光滑”、“絕熱”等。 4、狀態模型。物理學中研究對象的狀態用物理狀態參量描述，如一定質量的理想氣體的狀態用三個狀態參量p、V、T來表征，某一運動系統的運動狀態用位置、速度、加速度來描述。這些狀態量所表達的就是狀態物理模型。 物理模型的特點及作用l、物理模型是抽象性和形象性的統一。物理模型的建立是舍棄次要因素，把握主要因素，化復雜為簡單，完成由現象到本質、由具體到抽象的過程，而模型的本身又具有直觀形象的特點。例如物理必修（一）我們接觸的第一個物理模型-質點就是忽略了物體的大小形狀抽象一個有質量的點，模型是對實際問題的抽

6、象，每一個模型的建立都有一定的條件和使用范圍學生在學習和應用模型解決問題時，要弄清模型的使用條件，要根據實際情況加以運用。比如一列火車的運行，能否看成質點，就要看具體問題，例如計算長100米的火車以5米秒的速度勻速通過長為200米鐵路橋所用的時間。在這個問題中火車的長度不能忽略，不能視為質點。同樣是這列火車以相同的速度運行，求由哈爾濱到上海的時間，火車的長度遠遠小于哈爾濱到上海的距離，所以火車可以視為質點。2、物理模型是科學性和假定性的辯證統一，物理模型不僅再現了過去已經感知過的直觀形象，而且要以先前獲得的科學知識為依據，經過判斷、推理等一系列邏輯上的嚴格論證，所以，具有深刻的理論基礎，即具有

7、一定的科學性。理想模型來源于現實，又高于現實，是抽象思維的結果。所以又具有一定的假定性，只有經過實驗證實了以后才被認可，才有可能發展為理論。在物理必修（一）學習牛頓第一定律的形成時伽利略讓小球從彎曲的斜槽上自由下落，當斜槽充分光滑時，小球可沿另外一端斜槽上升到初始高度，如果另外一端斜槽末端越接近水平，小球為達到初始高度,將運動很遠。如果末端完全水平，小球將一直運動下去，永不停止。正因為伽利略構建了光滑這一理想化的模型，才有慣性定律的重大發現。物理模型有如下作用：(1)有助于使抽象的知識具體化：(2)有助于使抽象的思維的形成：(3)有助于使抽象的創新能力的提高培養自主學習能力。有了以上理論支持我

8、在教學中具體做法如下：第一，掌握知識階段。用物理模型使抽象的知識具體化，使學生對知識的理解很豐富、飽滿，記憶條理清楚，應用時快速、準確。在講授物理知識時需要列舉較多的典型實例，用以在學生頭腦中形成對抽象知識的感性認識，每一個物理知識、物理現象、物理規律都有一個或多個具體的物理模型存在學生的大腦中，便于學生理解物理知識，并有利于學生把學過的知識編輯到學生已有的知識結構中，這種結構化的知識記憶，記憶速度快，記憶時間長，提取知識明確、快捷。在講運動描述一章時構建質點模型，勻速直線運動模型，講勻變速規律時構建自由落體模型，講彈力時構建輕桿模型，輕繩模型，輕彈簧模型，講牛頓定律時構建傳輸帶模式，講曲線運

9、動時構建平拋模型，圓周運動臨界問題構建輕繩拉小球模型，輕桿拉小球模型，講動量守恒時構建小球碰撞模型，子彈打木塊模型，爆炸模型，人船模型等等，用物理模型使抽象的知識具體化。第二，創設物理情景，讓學生分析、判斷，建立理想化的物理模型，并應用物理模型解決實際問題。在這一階段，要求學生對面臨的問題先進行直覺思維，看出物理問題的結果或看出物理問題的規律，然后用物理模型進行分析、驗證：要求學生對每個面臨的問題要多角度、多層次的分析，拓展解題思路。下面對中學物理習題解答中，如何建立模型和應用模型談談個人的做法。一 構建輕繩拉小球，輕桿拉小球模型，解決豎直面圓周運動臨界問題。例如：質量為1千克的實心小球用長為

10、0.4,米不可伸長的輕繩栓住。在豎直面內做圓周運動，當小球通過最低點速度為4米美秒，問小球能否通過最高點？當V=5能否通過最高點？繩的拉力多大？把輕繩換成輕桿又如何？（g=10）首先分析該題所給的條件，指導學生構建輕繩拉小球，輕桿拉小球模型這是一個非常重要的物理模型對解決 豎直面臨界問題很實用。對輕繩拉小球模型，小球剛好通過最高點的最小速度V=,輕桿拉小球模型小球在最高點的最小速度V=0速度，對本題中小球由最低點到最高點的過程構建機械能守恒模型。解析：以小球為研究對象，設小球在最高點的速度為V,對由最低點到最高點的過程應用機械能守恒定律，以最低點為零勢面，列方程：=+ 解得：=0小于最小速度所

11、以不能通過最高點。 當速度V=時同理列方程解得：=3大于V=2所以能通過最高點。求輕繩的拉力：小球在最高點受力如圖，對小球應用牛頓二定律得 T+ T=52.5N當把輕繩換成輕桿時：在題中第一條件下小球剛好到達最高點且重力等于輕桿的支持力。 當=3時設輕桿對小球的拉力為F，對小球應用牛頓第二定律得：F+ F=52.5N為了加深學生對這種題型的理解我把上題稍加改動讓學生獨立完成 變式一：輕桿拉小球在豎直面內做圓周運動，小球通過最高點的速度V=時，判斷桿對小球的作用力是拉力還是支持力？并求出數值變式二：輕繩拉小球在豎直面做圓周運動，小球剛好通過最高點，求小球運動到最低點對輕繩的拉力多大？換成輕桿拉力

12、是多大？二，構建平拋模型，解決帶電粒子在電場中偏轉問題。帶電粒子在電場中偏轉是靜電場中的難點，通過構建平拋模型可以突破難點。例如：水平放置的兩塊平行金屬板長L=5.0，兩板間距1.0，兩板間電壓為90V，且上板為正，一個電子沿水平方向以速度dyxsly0OPM 2X，從兩板中間射入如圖，不計重力，求（1）電子偏離金屬板時的側位移是多少？（2）電子飛出電場時的速度時多少？（3）電子離開電場后打在屏上得P點，若S=10求OP的高度首先構建模型,電子的重力不計只受電場力，電場力方向與速度方向垂直，電子在水平方向做勻速直線運動，豎直方向做初速度為零的勻加速運動，與平拋運動類似-建平拋模型。解析：（1）電子在電場中的加速度a= 側位移即豎直方向的位移y= t= 則y=0.5cm (2)電子飛出電場時嗎，水平分速度v=v,豎直速度 v=at=4x10則電子飛出電場時的速度 v=2.04x10 與水平方向夾角 tano=0.2 (3)電子飛出電場后做勻速直線運動，則OP=y+stano=2.5cm從以上例題可以看出，復雜的綜合題往往是由多個相關聯的物理模型組成，只有準確還原設計題目時所依據的物理模型，才能在解題者頭腦中形成清晰的物理圖景，理清正確思路，順利解題。 經過幾個學期師生的共同努力，使絕大多數學生對各部分物理都能構