物理教学中物理模型的建立

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  所谓的物理建模实际上就是把难以解决的物理问题从简,使用抽象化的模型进行解决的相关手段.
  我们可以给物理建模定义如下:将生活和自然界之中的问题进行结合和提炼,将实际的问题简化成一种存在的物理模型,能够对其合理性进行充分的论证,通过物理模型展现的内容来解决实际的物理问题,这就是物理建模的作用和意义所在.
  一、物理建模在高中物理教学中的重要性
  1.问题能够通过建模被简化处理,能化为抽象的简单的模型概念来进行研究讨论.这也是根据物理学科的特点来进行的.物理学科有着时间性强的特点,因此,物理模型可以将物理问题用一种实践型的手段进行再现.
  2.学生能够通过形象的物理建模更好地理解所学习的物理知识和概念.物理模型中大量的抽象逻辑思维都会通过实际的模型例子来进行展现,因此会化抽象为简单,能够为学习带来更大的效率,所以,物理建模能够将学生的接受能力进一步升华,使他们更易于理解所学的知识.
  3.实际问题的解答可以用物理模型来实现.这样能够培养学生的理论运用能力,还能够让学生养成积极思考问题和设计分析问题的良好学习习惯.学生通过建模能够受到相应的启发,在很多次的实践训练之后就能够养成解决问题的习惯.能够给学生更广阔的思路,使他们开阔视野,了解掌握相应的物理规律.
  二、高中物理教学中物理模型构建方式种类
  1.抽象法
  抽象法其实就是指将食物的整体化为局部,从某些方面的特征入手展开构建模型.这也是能够建立物理模型的有效方法之一.抽象的体现主要在于以下几点:首先是确定所要研究的某个实体 ,抽取一部分的特征构成一个或者一组的客体,就是抽取它们共有的属性来集中研究的范围,还有就是抽取某些物理客体共同拥有的某种属性和特征,并进行整合之后建立相应的模型.
  2.比例法
  在研究物理的过程中人们经常可以发现很多的物理现象都有着某种共性,或者有着较为相似的物理属性.这些现象就代表着物理属性可能有着另外一面.所以这就可以方便我们建立相关的物理模型,比如德布罗意根据微观粒子与光一样具有粒子性,就推断出微观粒子与光一样也具有波动性,这样就提出了相对的概念,能够将实物的波动理论展现.这就是运用相应的类比和相似属性整合带来的建模效果,我们应该充分借鉴并积累经验.
  3.理想法
  和抽象法有着异曲同之处.这也是在物理建模中使用比较多的方法.对相应的物理模型进行理想化的建立,构建出一个和它相对应的物理模型,这样的方法主要有如下:
  首先,要对特定处在的条件进行理想化的分析,根据这种理想化来建立相应的模型,比如粗糙或者光滑的程度等.
  其次,对实验的过程进行理想化.这里面包含着对实验的硬件器材以及各方面设施的理想化.例如,伽利略的斜面实验.伽利略一直在想象着如果物体能够不经过任何的摩擦力就匀速运动下去,后来,这种设想就让牛顿解决了,他根据相关的实践和经验总结出了牛顿的第一定律.也就将曾经一直权威的亚里士多德认为的“物体受力运动中若外力停止作用便归于静止”的观念从根本上进行了颠覆,这也为后来的经典力学打下了坚实的基础.
  再次,对物质形态进行相应的理想化想象,建模便是这样形成的.
  4.等效替代法
  如果很多的物理问题比较难懂和复杂,就应该建立起相应化解的建模方法,能给解决问題和研究问题带来方便,我们应该用等效替代的方法进行.
  (1) 等效作用替代.其实就是研究力的合成与分解的一种常用的物理方法,能够用等效替代,合理代替分力或者分力代替合力这些常见的物理情况来进行解答的相应物理模型.这些物理模型有助于跟上我们的的逻辑思考,以更加直观化和想象化的形式去完善现有的模型中不够充分的方面,并加以弥补,能够将问题合理解决.
  (2)等效结构替代.就是研究相应的物理问题内部的具体结构,能够将几个不同结构但是机理完全相同的模型相整合作为新的模型来研究,他们尽管内部的结构可能并不相同,但是动态方面的特征和随着时间变化的相应规律却是完全一致的,因此,这样的一致就可以有完全性的替代行为出面去解决.
  此外,高中物理建模还用的到归纳法以及数学上的拼凑法等,要针对实际情况来选择最为合适的建模模型.因为我们建模的主要目的还是为了解决相关的物理问题,所以,建模应该对实际的物理问题起到指导的作用,没有相关的建模理论指导,物理模型就没有实际的意义,也就缺乏相应的科学性,所以,构造模型需要丰富的经验积累,要有针对性地开展.
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