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高中物理课堂中的模型教学

高中物理课堂中的模型教学

1加强学生模型思维的训练

学生遇到较为困难的问题时,容易思绪混乱,找不到正确的模型.所以提倡把建模的过程分为程序化步骤,以此促进学生思维习惯的形成.一般来说可分为审题,提取信息,对物理对象和物理情境做抽象,寻找规律,建立物理模型,求解.提取主要的文字信息并用物理图形或符号表示,就使得复杂的文字信息变得代码化,随后在对物理对象和场景进行确认,寻找物理规律,建立已知信息中各项物理量的联系.审题和画图同时进行,并把条件和问题都通过物理中的字母符号在图上标明,问题就变为清晰的表象,图象也成为思维的重要载体,这实际是视觉思维对抽象思维的一个重要辅助,能够更为快速、准确地建立模型并求解.例如,单摆模型讲解中,将伽利略对油灯摆动进行观察的视频向学生展示,把物理模型的建立过程真实展现在学生面前,容易让学生身临其境,激发出学生的想像思维,从而促进单摆模型的正确建立.

2帮助学生建立物理模型方法

教师在教学中可以对物理模型建立的常用方法对学生进行讲解.首先分析与综合法是最为常用的,由于物理学研究对象都是实际的、复杂的,建模之前需要充分考虑到各种因素、各个环节对于问题的影响,也就是分析.然后在被各种要素进行有机结合,帮助学生能够从整体上对事物本质进行把握,分析是综合的前提,综合是分析的结果.其次是比较法,对物理对象各方面的特征作对比,得出这些特征的异同点,把握主次,为下一步的抽象和概况夯实基础.最后是抽象和概括,经过上述2个步骤后,将研究对象的个别的、非本质因素排除,然后本质因素做抽离和考查,最终建立出易于研究的新模型.例如,以“伽利略对自由落体运动”为例,可以先把物体放在光滑斜面上,然后运用分析、比较、抽象等方法得出结论,之后将其置换到斜面角度为直角的情况进行分析,然后忽略掉重力之外的其他力的作用,于是就形成了自由落体运动.需要注意的是,上述建模方法如分析、综合等都是较为抽象的字眼,教师应将这些方法和实际例题结合起来,通过例题促进学生理解.

3实例分析

某人驾车正在平直的路上前进,突然前方出现了一面很长的墙,此人要想不撞墙,是拐弯好呢?还是急刹车好?(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力).教师通过引导学生进行教材中有关知识的阅读,要求学生回答运动过程是由哪些运动状态所构成的,并满足什么规律.引导学生进行解答:刹车时地面的摩擦力使汽车减速,设地面与汽车轮胎间的动摩擦因数为μ,则汽车刹车时有:F=ma=μmg,所以α=μg.故汽车从开始刹车到汽车静止,汽车行驶的距离s=v2/2a=v2/2μg当汽车转弯时,汽车转弯的摩擦力使汽车改变运动方向,即摩擦力提供做圆周运动的向心力,因此在转弯时汽车所做的运动为匀速圆周运动.设运动的最小半径为R,此时摩擦力达到最大静摩擦力,所以有μmg=mv2/R,所以有R=v2/μg,由上述2个式子可得s<R,所以刹车可避免事故的发生.对于此题的解题关键是需要建立2种物理运动模型,进而探究2种运动情况下怎样描述物体运动,最终对物体运动做出合理推断.总之,物理模型是高中物理教学的重要方法和有效手段,它能够将抽象的物理问题变得更为直观、具体、形象,从而帮助学生更好地解决物理问题,形成正确的物理思维.

作者:吴红梅单位:黑龙江省大庆市大庆实验中学