物理模型范文10篇

時間:2024-03-27 06:58:20

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物理模型

研究中學物理中物理模型以及重要性

模型在我們日常生活、工程技術和科學研究中經常見到,對我們的生產生活有很大幫助。物理學研究具有復雜性。怎樣發現復雜多變的客觀現象背后的基本規律呢?又如何簡單的表達它們呢?人們有幸在漫長地實踐活動中找到一些有效的方法,其中一個就是:在具體情況下忽略研究對象或過程的次要因素,抓住其本質特征,把復雜的研究對象或現象簡化為較為理想化的模型,從而發現和表達物理規律。

既然物理模型是物理學研究的重要方法和手段,物理教育和教學中對物理模型的講述和講授就必不可少。建立物理模型就要忽略次要因素以簡化客觀對象,合理簡化客觀對象的過程就是建立物理模型的過程。根據簡化過程和角度的不同,將物理模型分為以下五類:物理對象模型、物理條件模型、物理過程模型、理想化實驗和數學模型。下面我們逐個加以說明。

(一)物理對象模型——直接將具體研究對象的某些次要因素忽略掉而建立的物理模型。這種模型應用最為廣泛,在初中物理教材中有許多很好的例子。例如:質點、薄透鏡、光線、彈簧振子、理想電流表、理想電壓表、理想電源和分子模型。作為例子,我們詳細分析質點。質點,就是忽略運動物體的大小和形狀而把它看成的一個有質量的幾何點。其條件是在所研究的問題中,實際物體的大小和形狀對本問題的研究的影響小到可以忽略。這樣以來,很多類型的運動的描述就得到化簡。比如所有做直線運動的物體都可以看成質點。因為作直線運動的物體的每一個部分每時每刻都做同樣的運動,所以就可以忽略其大小和形狀,而只找這個物體上的一個點作為概括,當然這個點的質量等于物體本身的質量。這樣,直線運動物體的運動軌跡就是一條直線,很容易想象、理解和刻畫。很多具體例子都可以這么做,例如以最大速度行駛在筆直鐵軌上的火車,沿著航空路線飛行的客機,從比薩斜塔上下落的鐵球,等等。

(二)物理條件模型——忽略研究對象所處條件的某些次要因素而形成的物理模型。在初中物理中有:光滑面、輕質桿、輕質滑輪、輕繩、輕質球、絕熱容器、勻強電場和勻強磁場等。我們以輕質桿為例加以分析。比如簡單機械里的杠桿,在初中階段問題往往歸結到力矩的平衡上來。即:動力×動力臂=阻力×阻力臂。動力和阻力都包括桿以外的物體對杠桿的作用力,還包括桿本身的重力。而桿重力的力臂在桿上的每一點都不同,這樣除了桿的形狀是幾何規則的少數例子以外的絕大部分杠桿問題在初中階段就沒法解決。而輕質桿的引入正好解決了這一問題。輕質桿是忽略了自身重力的彈性桿。當外界物體對杠桿的力矩遠遠大于桿自身重力的力矩或者桿自身重力的力矩相互抵消時,就可以把桿當成輕質桿,杠桿受到的力矩只有外力矩,這樣所有杠桿平衡問題都可以迎刃而解。

(三)物理過程模型——忽略物理過程中的某些次要因素建立的物理模型。在初中物理中有:勻速直線運動、穩恒電流等。這些物理模型都是把物理過程中的某個物理量的微小變化忽略掉,把這個物理量看成是恒定的。因為這些量的變化量與物理量本身相比太小了,以至于可以略去不計。這樣不用考慮過程中物理量的復雜變化情況而只考慮恒定過程,分析問題就容易多了。

(四)理想化實驗——在大量實驗研究的基礎上,經過邏輯推理,忽略次要因素,抓住主要特征,得到在理想條件下的物理現象和規律的科學研究方法就是理想實驗。理想化方法是物理科學研究和物理學習中最基本、應用最廣泛的方法。初中物理中就有一個非常著名的理想化實驗:伽利略斜面實驗。伽利略的斜面實驗有許多,現在舉其中的一個例子,同樣的小球從同種材料同樣高度的斜面上滑下來,在摩擦力依次減小的水平面上沿直線運動的路程依次增大。伽利略由此推知:小球在沒有摩擦的水平面上永遠做勻速直線運動(在理想條件下的物理現象)。牛頓又在此基礎上建立了牛頓第一定律。無需多論,也足以見得理想實驗的強大力量。

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創建物理情景與物理模型在教學中的必要性

在高中階段的物理學習中,高中學生,特別是高中一年級的新生,反映比較普遍的問題就是:高中物理難學,課堂上教師講的內容,基本能聽懂,但在處理一些物理問題時,感到很茫然,覺得無從下手。究其原因,大多數學生在處理物理問題時,首先是不能建立起相應的物理情景,當然也就談不上相應的物理模型的建立,最終導致物理問題不能處理或是處理不當。學生在學習中遇到的許多問題,都與對問題的物理情景建立、理解有關,很多困難“難”就難在對物理情景不清楚,因此無法運用物理模型或物理規律解決問題。對教學中的物理概念、物理規律理解不清楚,也與教師沒有設立合適的物理情景進行教學有關。可以說,學生學習物理的第一步就是建立物理情景。物理問題都是通過某種物理情景呈現的,這與物理學的研究對象是一些有形客體或理想模型密不可分的,從因果關系看“景”是通過“物”呈現出來,作用于人的感官才能“觸景生情”。

建立物理情景是建立物理模型的基礎,是建立物理模型的一個重要步驟,是不可或缺的。在建立物理情景的過程中,要引導學生從物理問題中獲取建立物理情景的重要信息,再對這些信息進行必要的加工整理、去偽存真的同時,引導學生積極思考問題,讓學生在積極的思考中體驗自己的思維經歷,并在自己的腦海中留下這種思維經歷的烙印。建立物理情景實際上就是將物理問題恢復還原為一個物理過程,一個物理過程可以是一個單一的物理過程,也可以是一個物理過程中包含有幾個小的物理過程。在把握一個物理過程所提供的各種信息的同時,也要把握各個小的物理過程之間的相互聯系和相互制約,大多數情況下這種相互聯系和相互制約的連接點,就是解決物理問題的切入點。在一個物理過程中,把握住了物理問題中提供的各種信息,以及這些信息之間的相互聯系和相互制約的關系,就等于把握住了建立物理模型的要點,就等于為建立物理模型鋪平了道路。在建立物理情景的基礎上,過渡到物理模型的建立,是培養學生形成物理思維的一種有效的方法,也是培養學生用物理方法解決實際問題能力的一種現實的、有效的、可行的途徑。

物理模型(包括它的數學表達)是物理問題的高度抽象和概括,是認識主體對客觀實際能動反映的一種表現,是認識主體由實踐上升為理論的一個過程。物理模型不僅是典型的物理問題,也是對物理基礎知識的高度概括和總結。物理模型的首要特點就是它的典型性和代表性。物理模型是從一類物理問題中,突出問題的主要屬性,抓住問題的主要本質,去除干擾和次要因素,即抓住事物的主要矛盾,而忽略其次要矛盾。例如,質點的剛體模型。物理模型是集基礎知識與基本規律于一體,具有代表性的物理規律的集中體現。物理模型不只是物理知識的結晶,同時也是物理思維的結晶,更是處理物理問題的一種方法,掌握好物理模型的建立,除了加深對物理概念的理解之外,還可以從物理模型的建立,理解物理知識深刻的內涵及外延,體會將物理知識用于解決實際問題的思路和邏輯方法。

物理模型不僅能簡明扼要地揭示物理規律,還可以體現出物理模型和物理規律在表現形式上的完美與和諧。例如,動量定理和動能定理,前者表現了力在時間上的累積效應,后者表現了力在空間上的累積效應。力的作用效果在時間和空間上的表現是那樣的完美與統一;在形式上的表現是那樣的對稱與和諧。從這種形式中可以體會到物理學美麗的風景,體會它在形式上的完美。物理模型是知識與思維的產物,是物理知識與能力的完美結合,體現物理模型的和諧美,體現科學思維與人文精神相互作用的偉大結果。

物理情景與物理模型的建立,可以使抽象的物理知識更貼近于現實實際生活,更貼近學生的生活經驗。使學生學習物理知識能有親切感和現實感,同時豐富物理課程的形式,特別是在新教材引入研究性學習、探索性活動的情況下,如何讓學生在較少的課時內,掌握更豐富的物理知識,物理模型的教學不失為一種有效方法。抓住物理情景與物理模型的建立,將最基礎、最典型的物理模型、物理問題介紹給學生,并通過建立物理情景和物理模型,將研究方法和處理物理問題的方法展示給學生,引導學生積極思考,感悟物理情景與物理模型的建立在處理物理問題時所發揮的積極、有效的作用。

物理模型來源于實踐,從實踐中形成理論,又反作用于實踐。物理模型作為物理基本知識單元,是掌握基本物理知識的基礎,也是形成物理綜合問題的基礎。創新學習,從某種意義上講,就是打破原有的知識結構,對原有知識結構進行重新組合,重組的過程就是知識遷移的過程。在學習過程中不斷發現原有物理模型的缺陷,于是在打破原有知識結構的過程中,建立新的物理模型。

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物理模型在高中物理教材中有效運用

傳統教育在許多方面抹殺了學生的主觀能動性和創造性,在教學過程中以教師向學生的知識灌輸為中心,遵從“知識輸入→知識儲存→知識提取”這一不變主旋律,把學生僅僅看做是知識的儲存器。學生的主動性、創造性得不到充分的發展,反而受到壓抑。現在大力提倡創新教育,就要求教師轉變教育觀念,緊緊抓住以學生為主體這一教學特征,讓學生學會思維,掌握處理實際問題的方法,培養學生分析問題、解決問題的能力,而不僅僅是讓學生學習必要的物理基礎知識。

在物理教學中的教學方法很多,而物理模型教學法可以說是其中很重要的一種方法。縱觀物理學的發展史,模型方法在物理學的產生發展過程中發揮了重大的作用。物理學的發展史可以說是一個建立物理模型和用新的物理模型代替舊的物理模型的過程。物理學中的概念、規律和公式等幾乎都是借助于物理模型進行抽象概括而來的。可以說,不了解和不掌握物理模型的方法,就學不好物理。

建立正確鮮明的物理模型本身就是重要的物理內容之一,它與相應的物理概念、規律現象相依托,它是物理教學的重要方法和有力的手段之一。同時了解物理模型的遷移和轉化,對于物理邏輯的培養和學習能力的提高具有深遠的影響,所以我們應充分重視物理教學中的物理模型教學法的作用。

下面,我們就針對在高中物理教學過程中出現的模型問題從三個方面進行討論。

一、利用物理模型強化對物理知識的理解

在高中物理的學習中有很多容易混淆的概念和規律,我們如何區分這些知識對與我們理解和運用物理規律解決實際問題就有重要的指導作用。這里就針對力學的中的幾種容易混淆的概念模型進行比較。

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初中物理教學中物理模型的構建

構建模型是一種非常靈活的教學策略,這不僅能夠讓知識理解起來更加生動直觀,這種方式往往也能夠極大的吸引學生的教學參與熱情.在初中物理課堂上,教師要善于進行物理模型的有效構建,可以用模型來輔助各類知識的教學,促進學生對于教學知識點的充分理解與掌握.基于物理課程的特征,不少知識點都可以有效地用模型加以呈現,這也給模型教學提供了很大的操作空間.教師要充分發揮這種教學方法的優越性,要用模型來輔助學生對于知識的充分理解與吸收,提升課堂教學的綜合實效.

1物理模型的構建模式

1.1用類比法建立物理模型

模型構建的模式有很多種,針對不同的教學內容,教師要有針對性地進行選擇.用類比法來建立物理模型是一種常見的方式,這種模型構建的模式也有著很大的操作空間.有些物理現象、規律,我們無法直接展示給學生,這時若能用學生頭腦中已有的物理模型來類比,則可幫助學生建立新的合理的物理模型.例如,電壓和電流概念,對學生而言很抽象,這類很抽象的概念也無法通過實驗來展示研究.但水壓和水流學生是比較熟悉的,教學時,可用水壓水流來類比,幫助學生建立電壓、電流的物理模型.這種方法的效用非常直觀,有了這個很貼切的類比后學生立刻能夠獲知電壓和電流的內涵,這便能夠極大地提升知識教學的成效.

1.2用虛擬法建立物理模型

物理學的研究中涉及到很多學生無法看到也無法解釋的物理現象、物理概念以及相應的實物,然而,讓學生對于這些內容有一個基本認知,卻是學生能夠掌握相關知識的重要前提.對于這類知識的教學,教師不妨采取虛擬模型的構建來幫助學生架構橋梁.有些模型在實際中是根本不存在的,但為了研究方便,可以形象地引入一個虛擬的物質結構或過程.例如,為了便于描述光的傳播,引入了光線;為了便于描述磁場,引入了磁感線.這種方式在物理教學中非常常見,這也是物理模型構建的很有代表性的典范.教師要發散自身的思維,在物理模型構建中要采取多樣化的方式,這樣才能夠發揮模型教學的更積極的效果.

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物理模型建立處理論文

摘要:結合實現靜態虛擬穿衣中的實際問題,詳細地介紹了基于彈簧質點模型的織物變形模型和基于AABB層次包圍盒的碰撞檢測算法。借助層次空間分解法的思想,將縫合衣片的相對位置同人模自身的結構信息相結合,靈活地構造人模AABB樹,減少了不相交元素的碰撞檢測次數,從而提高了算法的效率。最后還給出了實現整個虛擬穿衣過程的具體步驟。關鍵詞:織物變形仿真;彈簧質點模型;碰撞檢測;空間分解法;層次包圍盒法;顯式歐拉方法

1前言隨著計算機技術和人類社會經濟的發展,對于紡織服裝業CAD/CAM的應用要求也越來越高,二維服裝CAD系統已經不能滿足要求,人們迫切希望借助計算機完成一些更加實用的三維功能。若能直接將二維服裝CAD系統設計的衣片,在計算機上真實地模擬出穿在人體上的效果,便可以幫助設計師直接在計算機上進行著裝效果檢查、服裝裁剪片縫合檢查等工作。這樣就可大大提高服裝從設計階段到生產階段間的效率,具有非常重要的實用價值。要通過計算機實現這一功能,有兩個關鍵的問題必須解決:1)建立合適的織物變形模型;2)選擇高效而實用的碰撞檢測算法。

研究織物變形仿真的方法通常分為三類:幾何的、物理的和混合的(幾何和物理方法的混合)。純幾何的造型方法很難反映織物的物理特性,因此基于物理的方法研究,近年來已占據了主導地位。在織物變形物理仿真模型中[1],按比擬織物結構的方式又可分為兩大類:1)離散質點型模型:比較典型的有Feynma等建立的質點網格模型、Breen等建立的粒子模型和XProvot等建立的彈簧質點模型;2)連續介質型模型:比較典型的有Terzopoulos等建立的彈性變型模型、Liling等建立的空氣動力模型、Aono建立的波傳播模型、Collier等建立的有限元模型等。

以上的織物變形物理仿真模型,由于其建模的原理和方法不盡相同,因此,它們適用于不同的應用場合有其各自的優缺點。

我們結合設計虛擬穿衣功能的實際,認為XProvot所建立的彈簧質點模型,模型簡單,易于計算機實現,在模擬衣片復雜的動態變形過程時,能夠取得比較真實的模擬效果和較快的模擬速度。

在模擬三維服裝穿在人體上的真實效果時,會遇到大量的碰撞現象:衣片同人模之間以及衣片自身間的一種相互滲透和穿越。只有很好地解決了滲透和穿越的問題,才能逼真地完成虛擬穿衣的模擬過程。因此,碰撞檢測是整個模擬過程的關鍵。碰撞檢測非常耗時,最簡單的碰撞檢測算法是對兩個碰撞體中的所有基本幾何元素(通常為三角形)進行兩兩相交測試。

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高中物理模型構建及教學策略

摘要:物理模型構建是物理學發展的重要方向。高中物理模型雖然不同于科學研究中的物理模型,但兩者思維過程的本質是一樣的。本文主要介紹高中物理模型的構建、構建模型的教學策略、使用模型應注意的問題。

關鍵詞:物理模型;模型構建;教學策略

物理學是一門研宄自然現象和事物的科學,而事物之間有復雜的聯系,這使得研宄產生了復雜性,這就要求我們對其進行科學的抽象,建立起能反映物理客體本質屬性的理想模型。任何一個物理模型,都表征著對一個運動的本質描述,既標志著對運動的認識深度,也標志著對運動的概括能力,從這個意義上看,一個物理模型代表著一種物理思維。

一、高中物理模型的構建

物理模型構建與科學研究中的物理模型構建既有聯系又有區別。首先兩者構建主體的知識背景不同,前者是僅有中學知識水平的學生,后者是擁有豐富物理學、天文學、數學等知識功底的物理學家;其次兩者構建的要求不同,前者是根據高中物理課程標準的要求設計的,后者是根據科學研宄的要求設計的;再次兩者構建的目標不同,前者是為了讓學生更好地認識物理基本知識和基本規律,后者是為了更深入的認識一個物理事件的本質。但從根本上說兩者思維過程是一致的,都通過探宄,使用歸納、演繹、類比等思維方法,將己有物理知識進行假設、模擬,把復雜的事物進行簡化、抽象構建一個能反映原型物理本質的模型,進而通過對模型的研究獲取原型的信息,為形成理論建立基礎。1.物理概念模型的構建。物理概念不僅是物理基礎知識的重要組成部分,也是構成物理規律、建立物理公式和完善物理理論的基礎與前提。物理概念是人類智慧的結晶,凝結著很高的智力價值,是培養學生思維品質、提高能力的好材料。給抽象的或復雜的物理概念建立模型,能幫助學生認識物理事物的本質,如“電場強度”概念模型的構建:通過觀察與分析可知,同一個檢驗電荷在場源電荷0形成的電場中的不同位置所受電場力大小、方向均不同。這個電場力是同一個電場對同一個檢驗電荷的,所以,場源電荷周圍不同位置的電場有強弱之分和方向之別。因此,要引入物理量描述這種性質一一電場強度。(1)電場強度的方向同一檢驗電荷在電場中不同的點所受電場力方向不同,因此,場強不僅有大小,而且有方向,是矢量。用檢驗電荷所受電場力的方向表征場強方向比較恰當,但是正、負檢驗電荷在電場中同一點所受電場力方向相反,怎樣定義場強方向呢?回顧初中磁場方向的定義,小磁針AT、s極受力方向也是相反的,于是人為規定:小磁針#極受力方向為磁場方向,這是人們的一種習慣。電場強度方向的定義也是如此,規定帶正電的檢驗電荷所受的電場力方向為場強方向。(2)電場強度的大小據庫侖定律知點電荷^在場源電荷0形成的電場中某點所受的電場力大小一定,不同位置所受的電場力大小不同,且都與點電荷9的電荷量成正比(分析數據表略)。分析數據不難得出:放入電場中某點的試探電荷所受的電場力與試探電荷所帶電荷量的比值一定,電場中不同點比值不同,此比值只與場源電荷0有關、與電場中的位置有關,而與試探電荷?無關,該比值就是該點的電場強度。2.物理原理和規律模型的構建。物理原理和規律主要包括物理事物的特征、成因及其發展變化和相互間的聯系,這種模型可以讓學生更深刻的認識物理現象、運動和規律,如力與運動關系模型的構建。實驗探宄1:取三個相同的鋼球,將其中兩個球分別包裹錫箔紙和棉膠帶,在斜面左側同一高度處靜止釋放,觀察三個小球到達右側最高點位置。現象:⑴三個小球到達右側最高點時高度比釋放時的高度低一些;⑵普通鋼球接近釋放時的高度,包裹醫用棉膠帶的鋼球最低。學生猜想:球與軌道間有摩擦,且大小不同。學生體驗:感受三個鋼球表面的粗糙程度,普通鋼球最光滑、包裹棉膠帶的鋼球最粗糙。探宄結果:三個鋼球釋放后總是試圖達到原來釋放時的高度,但由于摩擦阻力的存在,它們總達不到釋放時的高度,摩擦阻力越小鋼球越接近釋放時的高度。探宄實驗2:普通鋼球從左側同一高度靜止釋放,減小右側斜面與水平面間的夾角。現象:鋼球接近釋放時的高度,運動的時間和距離會越來越長。推論:繼續減小右側斜面與水平面間的夾角直到右側斜面水平,再釋放鋼球,鋼球會一直運動下去,永遠停不下來。學生認識到不受力作用時物體將保持原來的運動狀態不變。在這樣一個探究過程中,提出問題、猜想與假設、分析論證等要素十分突出,實驗所起的作用也十分明顯。3.物理知識系統模型的構建。物理事物各要素之間是相互聯系、相互作用、相互制約的,特別是復雜的物理事物影響因素很多,知識系統模型就是把這些影響因素進行分類、歸納,并找到它們之間的相互聯系,從而進行快速、有效地整理、分析,形成全面的物理知識系統。如靜電場性質模型的構建(如圖1所示)。試探電荷在電場中某點所受電場力與電荷a比值圖1靜電場性質模型的構建形成穩固的“知識鏈”有利于突出知識遞進關系。知識間聯系越緊密,就越容易為教學提供一個比較清晰的知識線索,確保學生的學習循序漸近。高中物理理想模型能夠把一些復雜的物理過程經過分解、簡化、抽象為簡單的、易于理解的物理過程。在構建物理模型時,必須遵循以下原則:⑴相似性:在允許的近似范圍內,準確地反映物理的客觀本質;⑵抽象性:在充分認識客體的前提下,總結出更深層次的理性表述;⑶可控性:以物理模型所表示的物理情景,要能進行控制下的運行及模擬。讓學生更透徹的理解物理知識,有助于培養和提高學生的科學思維能力,使學生從前人的科學思維中獲得收益,激發他們學習的主動性和刨造性,提高物理教學的有效性。

二、構建高中物理模型的教學策略

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高中物理模型教學論文

摘要:高中物理涉及知識深且廣,難度系數比初中物理大的多,可以說物理是整個高中所學課程最難的科目。高中生學習物理十分吃力,甚至不知如何學,對物理的興趣逐漸缺乏。因此,在教學中結合現有的知識創設相關的教學方法成為高中物理教師教學的重中之重。模型是一種將特殊的、抽象的知識轉變為一般知識的工具,學生通過模型可以解決物理中的很多問題。模型教學應該成為教師目前教學的重要手段。

關鍵詞:高中物理;模型運用;教學方法

高中階段學生必須掌握的理學基礎知識是物理,它在理科生運用綜合知識學習過程中起著關鍵作用,因此高中理科生必須有效地掌握這一門課程。高中物理學習的對象通常是需要建立模型來研究,而這些模型大多是抽象化的。因此,物理教師在教學中要注重引導學生建立、運用、分析物理模型。這不僅有利于提高學生學習物理的興趣,積極主動地將物理中復雜的問題簡單解決,還有利于學生創造思維能力的培養。

一、模型教學的含義及特征

模型教學就是教師在教學過程中,引導學生將生活和自然界中的事物相聯系,并且歸納本質相同或相似的問題,然后再總結它們之間的條件、過程、處理方法、結果,在此基礎上,建立一整套完整的程序,最后得出物理規律的教學。模型教學最大的特點是直觀性,建立模型使得教學內容更加直觀,將抽象性、概括性的知識形象化、具體化。用質點建立模型的時候,發現它的模型就是簡單明了的、無大小形狀的質量點。物理模型除了具有直觀性,還有假定性和科學性的特點。模型的建立是在科學的基礎上,對其主要內容進行歸納總結,使得內容模型化,這種模型化就是一種假設的狀態。模型教學還有簡潔性的特點。物理知識多且雜,在實際動手操作過程中,是復雜難懂的。因為模型是通過高度概括的,具有簡單明了的特性,學生也容易接受知識、消化知識。

二、模型教學的重要性

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高中物理模型教學方法和策略

摘要:高中物理模型教學存在學生缺乏建模意識與思想、缺乏對模型的理解和運用能力。要想提升模型教學質量,需培養學生的模型意識與模型思想,培養學生對物理信息的抽象能力,重視對物理模型形成過程的講解,重視開展物理實驗教學。

關鍵詞:高中物理;模型教學;模型意識;模型思想;抽象能力;實驗教學

一、新形勢下高中物理模型教學現狀

隨著素質教育的實施,模型教學中的不足逐漸浮出水面,物理教師在模型教學方面一直很難突破瓶頸,其主要原因是教師沒有認識到制約學生建模能力提高的因素。制約學生建模能力提升的因素主要有以下幾點。其一,學生缺乏模型意識。建模思想是高中物理教學中的重點,在高中物理教學中占據突出地位。物理學習最重要的一點就是一題多解、靈活運用知識,模型在很多物理解題過程中都可以通用,但是學生在解題過程中習慣運用公式解題,沒有養成尋找模型關系的習慣,也就無法形成模型意識。其二,學生缺乏模型思想。科學的模型教學方法應該是建立在物理思想方法基礎上的,而現階段高中物理模型教學過程中缺少對學生物理思想的培養,導致學生在建模中的學習質量很難提升。這樣,學生就很容易對物理模型產生畏難情緒,進而影響物理學習的興趣,這一點必須引起教師的高度重視。其三,學生缺乏對模型的理解和運用能力。高中物理教學的目的不是讓學生掌握模型,而是提高學生對模型的理解和運用能力。建模是學生學習物理的基礎,學生對模型的理解不夠全面和深入,就會在遇到實際問題時不能合理地運用模型來解決實際問題。

二、新形勢下高中物理模型教學的策略和方法

1.培養學生的模型意識與模型思想

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高中物理模型教學調研報告

一、課題的現實背景及意義

在高中物理教學中,模型一直占有重要的地位,物理學科的研究對象是自然界物質的結構和最普遍的運動形式,對于那些紛繁復雜事物的研究,首先就需要抓住其主要的特征,而舍去那些次要的因素,形成一種經過抽象概括了的理想化的“模型”,這種以模型概括復雜事物的方法,是對復雜事物的合理的簡化。對模型進行深刻的研究和分析,掌握模型的基本規律后,就相當于掌握了一個模塊,利用一個一個這樣的模塊,就可以構建復雜的物理問題,反之,復雜的物理問題也可以由此得解。因此,無論問題情景多么新穎多變、或是與日常生活密切聯系的實際問題,都可以歸結為學生熟悉的物理模型。比如:運動員的跳水問題是一個“豎直上拋”運動的物理模型;人體心臟收縮使血液在血管中流動可簡化為一個“做功”的模型等等。由于物理模型是同類通性問題的本質體現和核心歸整,長期以來,建立物理模型的方法一直是中學物理教學的重要內容之一,它對提高課堂效率、培養學生能力起到一定的作用。

教學改革是一個不斷推陳出新的過程,隨著形勢的發展,舊的矛盾解決了,新的矛盾又會產生。新的課程標準指出,高中物理課程旨在進一步提高學生的科學素養,從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個方面培養學生,為學生終身發展、應對現代社會和未來發展的挑戰奠定基礎,其重點之一就是促進學生學習方式的變革。因此,高中物理教學中要實施新課程理念,必須在思想上樹立“以人為本”的觀念,課堂教學應該做到“化知識為德性,化理論為方法”。在新課程視野下,物理模型的教學的內容和功能也應有相應的的調整,它不能僅僅是一個傳授物理知識的簡單過程,更應該是一個貫穿物理思想方法的過程,教材中蘊涵的豐富的模型依然是對學生進行物理思想方法教育合適的載體,我們要重新審視物理模型的功能,開發物理模型新的功能及在新課程中的應用。

目前,在高中物理課堂教學中雖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,典型的教學模式往往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,不會辨別未遇到過的情景,更不會自己建立模型、解決問題。這造成了學生不重視構建物理模型的過程,更多的是運用形象思維方式,只記住物理模型的靜態結論,生搬硬套。

本課題研究的主要現實意義就是:改變物理模型脫離學生認知規律和新課程要求的狀況,把物理模型放在問題中,放到現實中,放到一定的情景中,由學生感知、體驗模型的建立過程,使物理模型在課堂中靈動起來,為學生提供探索物理規律并解決物理問題的有效途徑。

“模型教學”是本課題組成員在多年的教學實踐中總結、創立的教學式樣,是在物理課堂教學中以典型物理模型的引入、構建、應用串聯高中物理主要課程內容的教學模式,它具有以下特點:打破了原先以書本知識單一線索發展的學習模式,在“物理模型”的平臺上有機地綜合了新課程理念下的“引導探索掌握”、“自主學習法”、“研究性學習”、“合作學習”、“實驗探索”、“綜合實踐活動”等教學方法,通過這種綜合,使物理教學凸現能力的培養、創新精神的培養,突出了物理學習中應有的體驗與感悟過程,可以大大提高教學的效率。“模型教學”還有助于學生體會眾多像“簡諧運動”這樣簡單、和諧、統一、對稱的,充滿美的物理模型,可以激發學生的學習興趣,加深對物理知識的理解和物理內涵的領悟。

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高中物理模型教學現狀研究

【摘要】本文針對高中學生在學習物理的過程中關于物理模型學習的實際情況,從學生的學習興趣、學習方法和教師的教法等方面進行調查。期望以此了解學生對于物理模型的學習習慣、方法,以及學生對哪些模型的特點、規律掌握比較好,對哪些了解的很模糊。從而有針對性的總結相關物理模型的教法與學法,期望有助于提高學生學習物理的效果及學習成績。

【關鍵詞】高中學生;物理學習;物理模型

中學生在學習物理過程中,有時雖然在物理科目上花了不少時間,但進步不明顯,甚至沒有進步。從物理教師的角度來講,雖然付出的很多,但學生成績還是很難有較大突破。期望據此總結出有助于學生學、老師教的關于物理模型的教學方法。

一、調查對象與研究方法

1.調查對象。咸陽市實驗中學高一年級160名學生,高二年級160名理科生。其中回收有效調查問卷高一年級148份,高二年級158份。2.研究方法。采用不記名問卷調查法,并對有效問卷的調查結果進行了完全統計。

二、調查結果

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