谈物理模型在教学中的作用

【摘要】模型在研究物理问题，帮助人们理解物理原理中，起了很大作用。在物理教学中，教师如果善于设计和运用这些物理模型，不但可以帮助学生迅速理解和掌握物理知识、而且在发展学生智力、培养学生能力方面起到非常大的作用。

【关键词】物理模型教学重要工具直观形象

在物理学的发展中，物理学家们为了把深奥的物理规律深入浅出的加以说明，设计了许多物理模型，如“磁感应线”、“原子核式结构模型”等。这些模型在研究物理问题，帮助人们理解物理原理中，起了很大作用。在物理教学中，教师如果善于设计和运用这些物理模型，不但可以帮助学生迅速理解和掌握物理知识、而且在发展学生智力、培养学生能力方面起到事半功倍的效果。

一、物理模型是教师讲清概念的法宝，是学生理解概念的捷径。

初中学生的抽象逻辑思维虽然得到一定的发展，但具体形象思维仍占很大优势。其思维活动特点多以具体直观的现象为基础进行分析、综合和判断。这样初中生对一些具体的物理现象，如力、机械运动、质量、杠杆等比较容易接受；而对一些抽象的、无形的概念，如：密度、磁场、电流等难以接受。因此教师在讲解这些抽象的物理概念时，有必要制作一些特定的物理模型（直观教具），将这些抽象的概念形象化、具体化，降低学生的理解梯度，教师比着模型讲解概念“言之有物”，学生看着模型理解概念“心中有像”。例如在讲解分子间作用力特点时，学生对分子间“引力和斥力同时存在”这一特点难以理解，而宏观现象中又找不到合适的物体进行类比，于是我就用两块环形磁铁（扬声器上磁铁）外包染色泡沫塑料球代表分子，中间连以轻质弹簧，串连在一根光滑的金属杆上，磁极的引力表示分子引力，弹簧产生的推斥力表示分子间斥力。压缩时，弹簧的推斥力增大，就好象压缩时分子间斥力增大；拉伸时磁极引力比弹簧的斥力大，表现为引力，就好象分子间距离增大时分子间作用力表现为吸引力。当不加外力时磁极间引力与弹簧推斥力平衡，就好象分子处于平衡位置时引力和斥力相等。这个模型形象地说明了分子间引力和斥力同时存在，并且随分子间距离变化而变化的特点，使学生一看就明，容易记忆，容易理解。

二、物理模型是培养学生思维能力的重要工具。

1、利用物理模型促使学生直观形象思维向抽象逻辑思维发展。

借助物理模不仅能形象直观地说明物理现象和物理规律，而且还能从物理模型中抽象出物理概念和规律所反映的物理本质，它是在具体形象的基础上，通过抽象思维的结晶。

在教学中，教师要善于利用物理模型引导学生进行综合分析，找出其中包含的物理本质，逐步培养学生的抽象逻辑思维能力。例如，在讲磁场时，由于学生从没接触过“场”的概念，磁场又摸不着、看不见，学生无从感知什么是“磁场”，磁场有哪些特性?为了便于学生感知，我们就用碎铁屑的规则排列把磁场显示出来，（用电视机显像管效果更好），让学生用眼观察，学生就能接受“磁体周围存在磁场”这一物理事实了。接着再要求学生把自己看到的碎铁屑的排列情况用笔画出来。这样磁场的模型——磁感应线就被学生不知不觉画出来了。这是利用学生的形象思维感知物理现象。然后教师引导学生分析：不同磁体周围磁感应线形状不同，说明磁场有形状，小磁针放在磁场中有确定的方向，说明磁场有方向，用磁感应线上的箭头来表示。磁感应线密的地方磁场强，疏的地方磁场弱。放入磁场中的小磁体会受到力的作用，且N极受力方向与该点磁感应线方向一致。最后引导学生对以上几点进行综合，就可以得出磁场的特性。磁场有方向、有强弱，对放入其中的磁体有力的作用。这个推理过程根据学生的思维发展规律，从感知出发，通过分析，撇开模型的具体特点，抽象出它所包含的本质东西，不但降低了学生理解梯度，还锻炼了学生的思维能力。

2、利用物理模型，培养学生分析和综合能力。

人的思维活动过程，表现为分析、综合、比较、抽象、概念和具体化，其中分析和综合是思维的基本过程。

分析就是在头脑中把事物的整体分为多个部分，或者把整体中的个别特征、个别方面区分出来；综合乃是在头脑中把事物的各个部分或不同特征、不同方面结合起来。分析和综合是相反而又相成的彼此联系的过程。教学过程中教师可以对物理模型进行具体形象的分析和综合。例如讲解“密度”概念时，我取10块大小不同的橡皮泥，先随意抽出两块，测出其质量和体积，要求学生分析算出它们的质量和积体比。通过计算学生会发现这两块橡皮泥的质量和体

积的比值是相等的。接着再把十块橡皮泥捏在一起，问学生：它的质量和体积的比值与小橡皮泥的比值是否相等？学生有说“相等”，有说“不相等”。教师再把大橡皮泥的质量和体积测出来，通过计算,学生发现它们的质量的体积比是相等的，然后引导学生分析出：同一物质的质量与体积的比值是不变的。紧接着再让学生分析课本中同体积的水和煤油质量不相等。这说明不同物质的质量与体积比是不等的。所以物理学中引入“密度”这一概念。通过分析比较，学生就可以理解“密度”的物理意义，同时也学会了分析问题的方法。

三、物理模型是培养学生能力的有效途径。

随着教育改革的深入和发展，学校教育已从单纯的知识灌输转变为以知识传授为基础，开发智力，培养能力为核心的教育教学。人的能力只有通过各种活动才能表现出来，而能力的培养也必须通过各种活动才能得以实现。在教学中通过物理模型的设计、制作和应用，不仅能帮助学生理解概念，迅速的抓住物理现象的本质，而且通过引导学生设计创造和运用物理模型，还能培养学生的观察力和创造力。

1、利用物理模型培养学生的观察力

观察和实验是物理学研究问题的基本方法。观察是一种有目的有计划、比较持久的知觉活动，是有思维活动参加的高级知觉活动。观察是学生认识客观事物获得知识的重要途径。同一事物不同人进行观察，会得到不同的结论。这是由于思维活动参与而造成的。因此在物理教学中，教师要有意识的应用物理模型能够反复演示的特点，让学生集中观察，相互比较，培养学生的观察思维能力。

观察物理模型时，首先要使学生明确观察目的，观察方法。借助物理模型反复演示物理过程，引导学生详细的、全面的观察思考物理现象，概括总结出物理规律。列如：在讲解电动机原理时，我借助小电动机模型先引导学生观察它的结构，再通电使电动机模型转动起来，引导学生观察电动机的转动方向与电流方向、磁场方向之间的关系。分析磁场对电流的作用，从而理解电动机的原理。然后将线圈放在平衡位置，观察线圈不能转动，从此分析直流电动机换向器的作用。观察后，找两个学生叙述各自观察到的现象，订正后再演示一遍，促使学生对照观察。这样不仅可以使大多数学生都能通过观察，了解到电