论文部分内容阅读
新的《物理课程标准》强调学生在学习物理知识过程中的方法和体验，强调从单纯的积累知识到探求知识的转变，采用的教学方法不同，培养出的人在创造性和解决问题的能力方面自然会有差异，部分学生只是“观察者”而不是“探究者”;只是“驗证者”而不是“实践者”，生活中的直接经验没有成为学生掌握知识的基本环节，造成学生对教学认识活动的参与性不足，难以提高教学质量。学生在学校里不可能学到所有的知识，物理教师通过教学应该使学生认识物理学的基本思想、观点和方法，能从中学会探索与解决科学问题的方法与途径，中高考对这方面的考查正在逐渐加强，下面我来介绍一下中学物理的模型和研究方法。
物理学是研究物质运动规律的学科，而实际的物理现象和物理规律一般都是十分复杂的，涉及到许多因素。舍弃次要因素，抓住主要因素，从而突出 客观事物的本质特征，这就叫构建物理模型。构建物理模型是一种研究问题的科学的思维方法。
中学物理模型一般可分三类：物质模型、状态模型、过程模型。
1.物质模型。物质可分为实体物质和场物质。实体物质模型有力学中的质点、轻质弹簧、弹性小球等;电磁学中的点电荷、平行板电容器、密绕螺线管等;气体性质中的理想气体;光学中的薄透镜、均匀介质等。场物质模型有如匀强电场、匀强磁场等都是空间场物质的模型。
2.状态模型。研究流体力学时，流体的稳恒流动（状态）;研究理想气体时，气体的平衡态;研究原子物理时，原子所处的基态和激发态等都属于状态模型。
3.过程模型。在研究质点运动时，如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速网周运动、平抛运动、简谐运动等;在研究理想气体状态变化时，如等温变化、等压变化、等容变化、绝热变化等;还有一些物理量的均匀变化的过程，如某匀强磁场的磁感应强度均匀减小、均匀增加等;非均匀变化的过程，如汽车突然停止都属于理想的过程模型。
模型是对实际问题的抽象，每一个模型的建立都有一定的条件和使用范围，学生在学习和应用模型解决问题时，要弄清模型的使用条件，要根据实际情况加以运用。比如一列火车的运行，能否看成质点，就要根据质点的概念和要研究的火车运动情况而定，在研究火车过桥所需时间时，火车的长度相对于桥长来说，一般不能忽略，所以不能看成质点;在研究火车从北京到上海所需的时间时，火车的长度远远小于北京到上海的距离，可忽略不记，因此火车就可以看成为质点。
中学物理所涉及到的研究方法较多，下面我介绍一些常见的研究方法。
类比法：由两个对象的某些相同或相似的性质，推断它们在其他性质上也有可能相同或相似的一种推理方法。类比得到的结论不一定正确。要确认其结论的正确性，须经过实验论证。
如：水管中水流的形成是由于水管两端存在水压差，而水泵的作用是不断地将水从乙抽到甲，使水管中的水维持一定的水压差（如图a）。电路中电流的形成是由于电路两端存在着电压，电源的作用就是维持正负极间有一定的电压（如图b图表略）。
等效法：是将一个物理量、一个物理状态或过程，用另一个相应的物理量、物理状态或过程来替代，得到同样的结果，结论不变。利用等效法来研究问题，可以使问题简单、形象化。如：研究物体受几个力作用时，如果一个力的作用效果跟这几个力的作用效果相同，我们就用一个力来代替这几个力。如：研究两个电阻Rl和R2组成的串联（或并联）电路时，通过实验和推导，发现电阻R单独在电路中产生的效果与电阻Rl、R2串联（或并联）在同一电路中产生的效果相同，则电阻R是两个电阻Rl和R2的等效电阻。
转换法：物理学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识，可以通过研究另外相关的物理现象来观察或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。如：分子看不见、摸不着，不好研究，可以研究墨水的扩散现象去认识分子的运动;用灯泡是否发光或用小磁针在电路旁是否偏转检查电路中是否有电流;布朗在研究分子无规则运动时，利用花粉的无规则运动证明分子的无规则运动。
推理法：是在观察实验的基础上，忽略次要因素，进行合理的推想，得出结论，从而概括出理论，达到认识事物本质的目的。如：牛顿的第一定律，不能用实验验证（在地球上不受外力的物体不存在），它就是在实验的基础上加以推理而概括出来的。
控制变量法：在研究三个物理量之间的关系时，先使其中的一个量保持不变，研究其余两个量之间的变化关系，再使另外一个量保持不变，研究剩下的两个量之间的变化关系，最后得到三个量之间的变化关系。如：欧姆定律实验，先使电阻不变，研究电流与电压的关系，再使电压不变，研究电流与电阻的关系，最后得到电流、电压、电阻三者之间的关系。再如验证牛顿第二定律的实验中，先使质量不变，研究力和加速度的关系，再使力不变，研究质量和加速度的关系，最后得到力，质量和加速度三者之间的关系。
归纳法：通过对各种物理现象的观察、思考、分析，培养学生的总结概括知识的能力。如：通过大量发声现象的归纳，发现发声的物体都在振动。通过大量物体间推、拉、提、压等作用的归纳，得出力是物体对物体的作用。
建立理想模型法：用理想化的方法将实际中的事物进行简化，便可得到一系列的物理模型。研究光时，引入“光线”的概念;研究磁场问题，引入“磁感线”的概念。
图像法：通过图像来研究某些物理现象的规律或一些物理现象的区别。如：通过S-T和V-T图像研究匀变速直线运动的变化规律，通过晶体熔化的图像研究晶体熔化过程中吸热与温度变化的规律，也可通过匀速直线运动和变速直线运动的路程与时间图像的不同来研究它的区别;通过晶体与非晶体的熔解图像的不同来研究它们不同熔化规律的区别。
物理学是研究物质运动规律的学科，而实际的物理现象和物理规律一般都是十分复杂的，涉及到许多因素。舍弃次要因素，抓住主要因素，从而突出 客观事物的本质特征，这就叫构建物理模型。构建物理模型是一种研究问题的科学的思维方法。
中学物理模型一般可分三类：物质模型、状态模型、过程模型。
1.物质模型。物质可分为实体物质和场物质。实体物质模型有力学中的质点、轻质弹簧、弹性小球等;电磁学中的点电荷、平行板电容器、密绕螺线管等;气体性质中的理想气体;光学中的薄透镜、均匀介质等。场物质模型有如匀强电场、匀强磁场等都是空间场物质的模型。
2.状态模型。研究流体力学时，流体的稳恒流动（状态）;研究理想气体时，气体的平衡态;研究原子物理时，原子所处的基态和激发态等都属于状态模型。
3.过程模型。在研究质点运动时，如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速网周运动、平抛运动、简谐运动等;在研究理想气体状态变化时，如等温变化、等压变化、等容变化、绝热变化等;还有一些物理量的均匀变化的过程，如某匀强磁场的磁感应强度均匀减小、均匀增加等;非均匀变化的过程，如汽车突然停止都属于理想的过程模型。
模型是对实际问题的抽象，每一个模型的建立都有一定的条件和使用范围，学生在学习和应用模型解决问题时，要弄清模型的使用条件，要根据实际情况加以运用。比如一列火车的运行，能否看成质点，就要根据质点的概念和要研究的火车运动情况而定，在研究火车过桥所需时间时，火车的长度相对于桥长来说，一般不能忽略，所以不能看成质点;在研究火车从北京到上海所需的时间时，火车的长度远远小于北京到上海的距离，可忽略不记，因此火车就可以看成为质点。
中学物理所涉及到的研究方法较多，下面我介绍一些常见的研究方法。
类比法：由两个对象的某些相同或相似的性质，推断它们在其他性质上也有可能相同或相似的一种推理方法。类比得到的结论不一定正确。要确认其结论的正确性，须经过实验论证。
如：水管中水流的形成是由于水管两端存在水压差，而水泵的作用是不断地将水从乙抽到甲，使水管中的水维持一定的水压差（如图a）。电路中电流的形成是由于电路两端存在着电压，电源的作用就是维持正负极间有一定的电压（如图b图表略）。
等效法：是将一个物理量、一个物理状态或过程，用另一个相应的物理量、物理状态或过程来替代，得到同样的结果，结论不变。利用等效法来研究问题，可以使问题简单、形象化。如：研究物体受几个力作用时，如果一个力的作用效果跟这几个力的作用效果相同，我们就用一个力来代替这几个力。如：研究两个电阻Rl和R2组成的串联（或并联）电路时，通过实验和推导，发现电阻R单独在电路中产生的效果与电阻Rl、R2串联（或并联）在同一电路中产生的效果相同，则电阻R是两个电阻Rl和R2的等效电阻。
转换法：物理学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识，可以通过研究另外相关的物理现象来观察或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。如：分子看不见、摸不着，不好研究，可以研究墨水的扩散现象去认识分子的运动;用灯泡是否发光或用小磁针在电路旁是否偏转检查电路中是否有电流;布朗在研究分子无规则运动时，利用花粉的无规则运动证明分子的无规则运动。
推理法：是在观察实验的基础上，忽略次要因素，进行合理的推想，得出结论，从而概括出理论，达到认识事物本质的目的。如：牛顿的第一定律，不能用实验验证（在地球上不受外力的物体不存在），它就是在实验的基础上加以推理而概括出来的。
控制变量法：在研究三个物理量之间的关系时，先使其中的一个量保持不变，研究其余两个量之间的变化关系，再使另外一个量保持不变，研究剩下的两个量之间的变化关系，最后得到三个量之间的变化关系。如：欧姆定律实验，先使电阻不变，研究电流与电压的关系，再使电压不变，研究电流与电阻的关系，最后得到电流、电压、电阻三者之间的关系。再如验证牛顿第二定律的实验中，先使质量不变，研究力和加速度的关系，再使力不变，研究质量和加速度的关系，最后得到力，质量和加速度三者之间的关系。
归纳法：通过对各种物理现象的观察、思考、分析，培养学生的总结概括知识的能力。如：通过大量发声现象的归纳，发现发声的物体都在振动。通过大量物体间推、拉、提、压等作用的归纳，得出力是物体对物体的作用。
建立理想模型法：用理想化的方法将实际中的事物进行简化，便可得到一系列的物理模型。研究光时，引入“光线”的概念;研究磁场问题，引入“磁感线”的概念。
图像法：通过图像来研究某些物理现象的规律或一些物理现象的区别。如：通过S-T和V-T图像研究匀变速直线运动的变化规律，通过晶体熔化的图像研究晶体熔化过程中吸热与温度变化的规律，也可通过匀速直线运动和变速直线运动的路程与时间图像的不同来研究它的区别;通过晶体与非晶体的熔解图像的不同来研究它们不同熔化规律的区别。