毕业论文物理模型教学中培养创新能力

1、物理模型教学中培养创新能力武夷学院(筹) 电子工程系 2008物理学 摘要 本文从理想模型的建立、特征和分类；运用模型方法等方面，强调需重视理想模型在教学中的运用，以达到培养学生创新能力的目的，详细地论述了物理模型的种类、特点和功能，提出了在中学物理教学中使用模型教学培养学生创新能力的新思路。关键词 理想模型 创新意识 物理模型 我国的中学物理教学十分注重系统知识的传授，对于学生创新能力的培养可以说还很不够，下面我主要想阐述一下在物理模型教学中培养学生创新能力的几点看法。 1 模型的建立、特征及其分类1.1 模型的建立物理学研究的是自然界中最普遍的物质运动，而运动的对象及其运动变化的

2、过程，往往要受到自身和周围环境中各种因素的影响和制约，如果不加分析地把所有复杂因素全部考虑进去，那么势必增加研究问题的难度，甚至无法进行研究，为了能概括出客观事物的本质属性，必须撇开次要的非本质的属性，即突出主要矛盾，舍弃次要因素，将复杂的事物用比较简单的抽象模型来代替，建立起突出物体的基本特征及运动基本规律的模型，再用建立起来的模型代替实际的研究对象，然后加以研究，产生效果将是复杂的问题简单化，抽象的问题具体化、有形化。理想模型建立方法不仅在物理学、天文学、化学等自然科学中有广泛的应用，并已迁移到信息学、战略学、管理科学等现代热门科学之中，越来越呈现出方法蕴含的潜能。1.2 物理模型的特征(

3、1) 抽象性和形象性的统一。物理模型的建立过程是一个抽象思维和形象思维相结合的过程，而建立的物理模型本身又是抽象性与形象性的统一体。例如，质点模型，在许多实际问题中，并不需要考虑物体的大小和形状特征，如电场线对电场的描述；磁感线对磁场的描述；光子模型对光的粒子性的理解等。因此说物理模型是形象性和抽象性的统一体。（2）科学性与假定性的统一。物理模型不仅反映了原型的直观形象，反映了原型的主要特征，抓住了影响问题的主要因素，而且要以科学知识和实验事实为依据，经过分析、综合、比较、抽象、概括、推理等一系列严格的逻辑论证，从而建立起相应的物理模型，所以模型是物理变化过程的本质同显，能科学的反映问题本质。

4、另一方面，物理有一定的假定性，其正确要靠实验来检验。例如：自由落体模型，从研究物体从高处静止下落开始，不建立模型就会无从下手。因为影响下落的因素很多首先是重力，根据F=GMm/R2它将随小球下落过程中距地面高度的变化而变化，其次是物体所受的空气阻力，它与小球的形状、大小和下落的速度有关，同时还与风速、风向、物体下落过程中的转动有关。如果要综合考虑这些原因，就很难找出物体下落的定量规律。因此，我们在分析体问题时，忽略次要因素，将它抽象出一个理想的模型：高度不太高，重力可以不变；速度不太大，阻力可忽略；物体的大小、形状对运动影响不大，可忽略。这样，我们就可以把它看作是一个质点在均匀重力场中只受重力

5、作用下的一种运动自由落体，就可以方便地得出它的规律。但这只能近似地反映实际物体的运动规律，是假定了上述可忽略条件下的规律。因此，物理模型是科学性和假定性的统一。1.3 模型的分类模型的种类很多, (1)有实体模型, 物理学的研究对象是客观存在的实际物体，通过对它简化、抽象建立起来的模型，叫实体模型。如质点、刚体、单摆、弹簧振子、理想气体、单分子膜、点电荷、理想二极管、薄透镜等等，皆为实体模型. (2)过程模型, 将一个复杂的物理过程，科学地分解为较简单几个分过程，使得问题的求解简单化和具体化。如力学中的匀速直线运动、简谐振动、弹性碰撞、平抛运动等，热学中的等温、等容、等压、绝热过程等，都为过程

6、模型.但根据我在高中实习的一点经验得出,实用的是第三种:<条件模型>根据具体情况具体分析，这是科学思维方法的精髓。在物理问题中，各种条件往往对物理过程起了很重要的制约作用.2 运用模型方法，增强解题操作性模型的建立，促进了新规律的发展，新概念的建立，对物理学的发展起了很重要的作用，但在解决各种实际问题时，我们必须引导学生很好地研究问题的物理过程，将其还原成一定的物理模型. 。平时物理教学中，学生们常反映物理难学尤其题难解，其中很重要的原因就是这些学生对题目的物理过程缺乏深入理解，不能把题中的物体和过程抽象为理想模型，影响了学习物理的兴趣和积极性、培养学生建立理想模型的理念，提高习题

7、解答的可操作性，成为教学中的当务之急、为此，下面对中学物理习题解答中，如何建立模型和应用模型谈谈个人的做法：2.1、模型“原题”题目：子弹射入固定在水平面的木块内，深度为d0=20厘米，已知子弹和木块质量之比m ：M=1 ：4，现将木块放在光滑水平面上，子弹以同样的初速度射入，设两次木块对子弹的阻力不变，问子弹可深入木块内多少厘米2.2、模型建立上例属完全非弹性碰撞问题，完全非弹性碰撞有以下三个特点：（1）碰后有共同速度v（2）系统不受外力，动量守恒：m1v1+m2v2=(m1+m2)v（3）碰撞过程中的动能损失这是一个非常重要的物理模型，在求解力学综合问题时，类似于完全非弹性碰撞的物理情景很

8、多。如：木块在木板上的相对滑动（木板处在光滑水平面上），两球在光滑水平面上相碰并粘合在一起等3 理想模型在物理学习中的重要作用在高中物理教学中应注意的问题是:有关能力培养一小节中，明确指出要通过概念的形成、规律的得出、模型的建立、知识的运用等培养学生抽象和概括、分析和综合，推理和判断等思维能力以及科学的语言文字能力和口头交流能力。把模型的建立，放在概念形成、规律得出、知识运用并重地位，足见对模型建立的重视然而物理知识学习必须从最简单的问题人手，逐渐深入到复杂的现象之中，而建立合理的物理模型，能使我们对物理问题的理解从无形变有形，从深奥难解变通俗易懂，极大地增强物理学习和研究的可操作性。例如，力

9、学中所研究的只有一定质量，而没有形状和大小的质点；在外力作用下永不发生形变的刚体；不计阻力，小角度振动的单摆；不受阻力作用，只受恒定重力作用的自由落体运动和平抛运动等等。物理学的发展历史，也可以说是理想模型建立、完善的历史，它对物理现象的研究探索起着非常重要的作用。比如，人们认识原子结构的进步中，从否定汤姆生的枣糕模型建立卢瑟福原子核式结构模型，再到玻尔原子模型，直至现代量子模型及原子核内的核子组合模型。通常使用的气体状态方程和克拉珀龙方程，这些热学中的重要规律是建立在气体分子的“理想气体”模型之上等等。以上事实充分说明，建立理想模型是物理学习和研究的一个非常行为有效的方法。对理想化模型的近似，有人说，“虽然离现实远了，但离真理却近了。”实际上各种类型的“模型”还有许许多多从上面所举例子可以看出，建立适当的物理模型，应用类比的方法，解决有关问题显得很简捷。熟悉并掌握这种科学研究的思维方法，养成良好的思维习惯，不但能