高中物理教学中建模思想的应用探析
浅谈高中物理教学中的建模思想

浅谈高中物理教学中的建模思想物理学是研究物理现象及其变化规律的科学。
事物之间复杂的相互联系,一方面反映了必然联系的规律性,同时又存在着许多偶然性,使我们的研究产生了复杂性。
为了使研究变为可能和简化,常采取先忽略某些次要因素,把问题理想化的方法。
这就是先建立物理模型,然后在一定条件下,用于处理某些实际问题。
物理模型是把研究对象抽象成某种理想模型,然后研究理想模型的物理过程并选用正确的物理方法。
物理模型是在抓住主要因素忽略次要因素的基础上建立起来的,它能具体、形象、生动、深刻地反映事物的本质和主流。
一、物理建模在教学中有巨大的作用物理模型是对物理现象本质属性的抽象和纯化,突出反映了它所代表的原型的性质和规律。
物理学研究的基本方法是通过观察和实验提出模型假设,再经过实际应用与实验加以检验和修正,从而建立正确的物理模型。
学生的对物理学的认知过程,也是在原有的认知结构中不断建立一系列新的“物理模型”,从而进行知识的积累与深化的过程。
因此在物理教学中,增强“建模”意识,重视物理模型的教学,既有利于学生掌握物理知识,提高应用知识的能力,也可以引导学生形成科学的学习习惯和方法,提高学生素质。
建立和正确使用物理模型可以提高学生理解和接受新知识的能力。
使学生学习这些新知识时容易理解和接受。
建立和正确使用物理模型有利于学生将复杂问题简单化、明了化,使抽象的物理问题更直观、具体、形象、鲜明,突出了事物间的主要矛盾。
建立和正确使用物理模型对学生的思维发展、解题能力的提高起着重要的作用。
可以把复杂隐含的问题化繁为简、化难为易,起到事半功倍的效果。
二、基本模型的建立基本物理模型是关于物理现象的一般性模型,反映了物理学的基本规律,因此建立好基本模型是物理教学的基础性工作。
学生通过观察、思考,在对物理现象的感性认识基础上形成与相应的物理概念、规律相结合从而在认知结构中建立起崭新的物理模型,这是模型认知的一般规律。
物理教学中,可利用多种形象、直观的教学手段,充分展示物理现象中的各状态及过程的物理图景,帮助学生认识模型形式及内含的物理规律,这样既能激发学生的兴趣又可有效地降低学生建立模型的难度,提高学习效率。
例谈建模思想在物理教学中的应用

2017年第11期建模思想是物理教学中最常用、最重要的思想方法之一。
物理知识来源于生活,诸如碰撞、测量、运动等常见的问题都需要运用建模思想来解决。
将物理教学和实际生活相结合,利用日常生活中常见的事例建立相应的物理模型,可使学生更透彻地理解和掌握相关的建模方法和物理知识,不仅可增强学生物理学习兴趣,而且还有助于学生树立正确、科学的物理思维,提高把课堂所学知识运用到实际生活中去的能力。
笔者尝试在物理教学中精选经典习题,通过对习题的“稀释、还原、分析”等方式,利用实验、多媒体、图像等直观的手段辅助教学,帮助学生构建物理模型,形成清晰的物理情境,并在分析问题、解决问题的过程中培养学生的学习兴趣和科学思维品质,让学生逐渐领悟建模的思想,体会解决繁杂问题的简单方法。
下面是笔者在实际教学中构建物理模型的点滴做法,供商榷。
案例一:圆内光滑斜面模型例:在半径为r 的光滑的竖直环内,连接长度不同的光滑的细杆(如图),细杆上分别套上质量不同的圆环,将圆环从杆的顶端由静止释放(空气阻力不计),则最先到达杆低端的是()A.小环质量大的先到B.小环质量小的先到C.同时到达低端D.杆短的先到此题建立光滑斜面模型,容易得到正确答案C 。
应用:如图,竖直墙壁上连接两根光滑的杆AB 和BC ,AC的长度与BC 的长度相等,且BC=L 。
一质量为m 的滑块由静止开始从A 点下滑,求滑块到达B 点的时间。
解析:此题若用正常方法计算不但麻烦,而且数学运算较复杂。
采用圆环模型,以图中的C 点为圆心,L 为半径画圆,则容易得到滑块到达B 点的时间为:2L g摇姨案例二:子弹打木块模型例:一颗质量m 的子弹,以速度v 0打击静止在光滑水平面上的质量为M 的木块,子弹和木块间的相互作用力恒为f ,最终子弹没有射穿木块。
求子弹在木块中的深度?解析:解决这类问题的常用方法是用动量守恒定律和能量守恒定律。
设子弹打进木块的深度为d ,则子弹和木块作为一个系统,由动量守恒定律得:mv 0=(M+m )v ①由能量守恒定律得:12mv 20 =fd +12(M+m )v 2②解得:d =Mmv 202f (M+m )应用:大小相同,质量分别为m 和M (半径均为r )的A 、B 两小球在同一水平直线上,小球B 静止,小球A 以某一速度径直向B 球撞去。
浅议高中物理模型的建立和在教学中的应用思路构建

教学信息新教师教学还需要学生有一套正确的计算方法。
这样小学生不管面对什么样的计算题,都可以快速地计算出正确的答案。
当然,不同的计算方法适合于不同的计算题,所以小学生需要对基础知识进行牢固的掌握。
例如,在学习《加法》的时候,学生只有充分了解了加法运算的规则,了解加法运算的方法,才可以对加法的题目进行快速地处理。
所以,教师在指导学生计算之前,要使学生对基础的计算知识进行加法运算。
三、培养计算耐心,助推小学数学教学相比与其他的学科来说,数学是对思维逻辑能力要求最高的一门学科,也是学生最容易产生负面情绪的学科。
例如,在学习数学的过程中,会出现失去自信,缺乏耐心等情绪。
因此,在数学的教学过程中,教师应当适当的把握学生的学习心理变化,从而开展多种形式的教学,丰富的教学模式在一定程度上是可以提高学生的思维逻辑能力,并培养学生的计算耐心。
比如,在课堂上,教师可以设计一些简单的“帮小朋友回家”的小游戏。
教师在小朋友回家的过程中,设置不同的关卡,通过让学生运用多种计算方式来帮助小朋友可以回家,通过解决小学生在路上遇到的种种问题,来刺激学生的思维逻辑能力,培养学生的计算耐心。
所以,在教学过程中,数学教师需要同时拥有良好的耐心和心理素质,从而最大限度地激发学生的思维空间,培养学生的计算能力。
四、以计算习惯的形成,助推小学数学教学不管是学习哪门学科,不管是培养哪个学习技能,一个良好的学习习惯是非常重要的。
在小学数学的教学过程中,要想提高学生的计算能力,就要从一定程度上培养学生的计算习惯,只有养成了良好的计算习惯,才能更规范自己的计算行为。
在平时的学习过程中,老师会布置作业给学生,但有的学生会选择口算题,有的学生会选择打草稿,还有的学生会抄袭别人的劳动成果。
这些不良的学习习惯,都会影响学生提高自己的学习能力。
在小学数学的教学过程中,教师应该要求学生在平时的训练过程中养成大草稿的好习惯。
在教学过程中,会发现有的学生盲目自信而放弃打草稿的过程,教师要对此类学生进行指导,让学生充分认识到打草稿的重要性。
浅谈高中物理中的建模教学

浅谈高中物理中的建模教学—高中物理学科作为整个高中学习中非常重要的组成部分,长期以来**门、学校、任课教师和学生都对其进行了大量的投入。
对于物理学科来说,其作为理科性质相对较强的科目类型,传统的“填鸭式”和“题海战术”的学习方法不能取得良好的教学效果,对其进行教学方法进行不断的创新成为现阶段相关**门和任课教师工作的重点和难点.1建模教学的概述以及在高中物理教学中应用的意义1.1建模教学的概述ﻭ所谓的建模教学主要指的是一种全新的教学方法,将具体、实际的问题利用抽象的、科学的方法去进行解决,具体来说,其主要指的是高中生在实际的物理学习中,将会遇到很多比较复杂的具体的内容,直接去对其进行学习的话相对比较困难,为了简化学习过程,产生良好的学习效果,可以建立一种能够反映事物本质和规律的模型.建模教学并不单纯的是一种教学方式,其更是一种新型的教学思维,能够为学生的提供强有力的帮助。
1。
2在高中物理教学中应用建模教学的意义ﻭ笔者结合自身多年高中物理教学的经验,参考大量文献资料的查阅,将其应用意义总结为以下几个方面:ﻭ1。
2。
1在高中物理教学中应用建模教学有助于帮助学生探求物理规律对于高中物理学科的教学来说,其作为理论性和性都相对较强的一门学科类型,学生进行学习起来会相对比较枯燥,教师如果不能提升其学习兴趣,那么对于良好学习效果的产生也将产生非常不利的影响,因此,教师在教学活动中帮助学生建立物理模式,培养学生良好的物理思维,对于其自主的进行物理规律的探索将会起到非常有效的促进作用.1。
2.2在高中物理教学中应用建模教学有助于激发学生的学习兴趣ﻭ高中物理教学作为一门较为枯燥的学科,在传统的教学活动中教师一般都会采用“填鸭式”和“题海战术"的教学方法,但是这种教学方法往往会让学生产生巨大的压力,并且还会产生一定的厌烦情绪,特别是在大量习题的情况下,不仅不能有效地提升学习效果,甚至还会产生适得其反的效果.因此,在教学活动中采用建模教学的全新模式,能够增强学生的求知欲和兴趣,同时对其解题的正确率也有所提高,帮助学生建立学习的自,对其未来更好地学习也将产生非常良好的效果.ﻭ1.2.3在高中物理教学中应用建模教学有助于提升学生的创新意识随着素质教育在我国的全面推进,传统的“知识性"人才已经不能很好地适应时代的需要了,培养出更多具有创新意识的人才成为当下**门工作的重点和难点.对于高中物理教学来说,应用全新的建模教学方法本身就是一个创新的过程,教师在这一过程中只需要对学生进行适当的引导工作,让学生能够自主的生成建模学习方式,为其今后进行物理学科和其他学科的学习奠定坚实的基础。
浅谈高中物理教学中建模思想的构建

浅谈高中物理教学中建模思想的构建作者:郭华初来源:《中学物理·高中》2013年第05期物理学是一门自然科学,也是研究物理现象及其变化规律的科学.要使研究的物理问题变的清晰明了,我们常常需要忽略某些次要因素,抓住主要因素构建物理模型来解决.十七世纪,伟大的物理学家伽利略设计的理想实验,就利用了建模思想处理.著名教育学家吉尔伯特(Gilbert)认为:科学本身就是建模的过程,而学习科学就是学生学习建模的过程.构建建模思想,寻找物理模型,明确解决问题的思路,能更加具体、直观地反映出事物的本质和特征,更好地解决实际问题.1建模思想在高中物理教学中的作用和意义建模思想的构建可以提高学生理解和分析处理物理问题的能力.特别是复杂问题的解决更需要建立合适的物理模型,理出问题的主干,从而解决问题.如天体运动,大家都知道宇宙空间天体的运动实际是椭圆运动,也是变速率运动,我们可以把它简化为匀速圆周运动的模型来处理,使我们处于高中阶段的学生也能来处理复杂的天体运动.再如我们建立了“质点”模型,为学生在以后解决物理问题打下一个基础,使他们在碰到类似问题时也能运用类似的方法来处理,如单摆的摆球,弹簧振子的振子甚至电学中的点电荷模型,光学中的点光源模型以及热学中的理想气体分子模型等.这些都有利于学生将复杂问题变简单,将隐含的问题变明了,使抽象的物理问题变直观,突出了事物间的主要矛盾,为问题的解决找到突破口.中学物理教材中有许多物理知识也比较抽象,学生往往不易理解和接受,借助物理建模思想,采用模型构建的方法,能突出物理情景问题的主要部分,疏通思路,帮助学生建立起清晰的物理情景,使物理知识点的理解简单化,也更有利于知识点的掌握.譬如,在学习电场时,很多学生对于电场这样一种特殊的物质形态感觉很抽象,很难理解.我们通过用一条条的线来描述出电场的方向和强弱,建立电场线模型,把抽象的物理概念具体化,就更有利于学生对于电场的理解和掌握了.我们通过有针对性的训练,特别是建模能力的培养,能提高学生理解和解决物理问题的能力,更好地掌握相关物理知识.2建模思想在高中物理教学中的体现每一个物理过程的处理,物理模型的建立,都离不开对物理问题的分析.教学中,通过对物理模型的设立和分析,能培养学生对较复杂物理问题的把握,提高他们运用科学的方法去解决物理问题的能力.我们在研究某个物体的运动时,往往是直线运动、圆周运动等情况相互结合,同时发生,会使问题不容易上手.为了让问题能变得清晰明了,我们可以利用建模思想,寻找模型,分析运动过程,明确解题思路.试题1一跳水运动员从离水面10 m高的平台上向上跃起,举双臂直体离开台面.此时其重心位于从手到脚全长的中点.跃起后重心升高0.45 m达到最高点.落水时身体竖直,手先入水.(在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计.)从离开跳台到手触水面,他可用于完成空中动作的时间是多少?从实际运动过程来看,运动员的跳水过程其实是很复杂的平动和转动结合的过程,既有竖直方向的上下运动也有水平方向的运动,还有翻腾的动作.而试题询问的是运动员完成空中动作所用的时间,这个时间主要由竖直方向的运动决定,因此可以忽略运动员的技巧动作和水平方向的运动,也可以忽略空气阻力的影响,直接把运动员看成一个作竖直上抛运动的质点.通过忽略次要因素抓住主要因素,从而把问题转化为我们熟悉而且简单的物理模型,再利用相关的运动规律,使问题得到顺利的解决.物理建模思想的体现也是贯穿于整个教学过程之中的.在平时的教学工作中,始终渗透对学生建模意识的培养,对于一些不起眼的小问题,对于学生来说可能也是一次难得的建模机会.试题2如图1所示,位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于M点,与竖直墙壁相切于A点,竖直墙壁上另一点B与M的连线和水平面的夹角为60°,C是圆环轨道的圆心.D是圆环上与M靠得很近的一点(DM远小于CM).已知在同一时刻,a、b两球分别由A、B两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道运动到M点;c球由C点自由下落到M点;d球从D 点由静止出发沿圆环运动到M点.则A.a球最先到达M点B.b球最先到达M点C.c球最先到达M点D.d球最先到达M点c小球作自由落体运动,大家都很清楚,a、b两小球,沿光滑倾斜直轨道运动,下滑过程中没有受到摩擦力作用可以看成物体沿光滑斜面下滑模型,利用两斜面底边一样,倾角不同,两球下滑位移和加速度不同求解.d小球由于D点离M点较近,圆环没有摩擦,符合单摆模型的要求,可以利用单摆的周期公式求解.虽然是小问题,但是也体现了构建物理模型的特点.这样的训练,可以渗透在每一次教学中,也体现在每一次教学活动中.3建模思想在高中物理教学中的应用每一个物理问题的解决都可以从各种物理模型中找到它们的“踪影”,然后以物理模型为切入点进行物理概念的教学和物理问题的解答.在应用中,主要有以下几种方法:3.1类比法物理问题常常事例比较分散,问题比较隐秘,这时我们可以通过问题的分析,找出主要的特点,通过类比建立合适的物理模型.试题3有两个带异种电荷的粒子A和B,带电量分别为5q和-q,质量分别为5m和m,两者相距L,它们之间除了相互作用的电场力外,不受其它力的作用,若要保持A、B之间的距离不变,它们必须做何种运动?两粒子运动的速率各是多少?由题设给予的信息,分析可得:若要保持A、B间距离不变,它们必须绕AB连线上的某一点做匀速圆周运动.它们之间的库仑力提供向心力使A、B具有相同的角速度ω.再通过类比联想,可以构建“双星”物理模型,解决问题.3.2迁移法将物理模型运用于实际问题,有些问题比较复杂或生疏时,若能将熟悉的物理模型迁移至新问题,对解决问题可起到事半功倍的效果试题4铁路运输中设计的多种装置中都运用了电磁感应原理.有一种电磁装置可以向控制中心传输信号以确定火车的位置和运动状态.装置原理是:将能产生匀强磁场的磁铁安装在火车首节车厢下面,如图3甲(俯视图),当它经过安放在两铁轨间的矩形线圈时,线圈便产生一个电信号传输给控制中心.线圈长为l1,宽为l2,匝数为n.若匀强磁场只分布在一个矩形区域内,当火车首节车厢通过线圈时,控制中心接收到线圈两端电压信号u与时间t的关系如图2乙,ab、cd均为直线.则火车在时间t1-t2内A.做加速度变化的直线运动B.做匀速直线运动C.加速度为u2-u1(t2-t1)nBl1D.平均速度为v1+v22磁悬浮是近几年发展起来的新技术,它的控制系统应该是很复杂和精确的,对于我们高中学生来说确实是很陌生,但我们关注问题的重点是运用了电磁感应原理,同时试题给出的是线圈电压和时间的关系图象,我们完全可以把这道试题迁移到我们熟悉的闭合电路的一部分导体切割磁感线模型上去,不同之处就是磁悬浮列车是磁场在动,线圈是静止的,而这并不影响我们对问题的解决.3.3拆分法对于物理过程复杂而陌生的事例,我们可以通过拆分法,对同一个问题进行适当的拆分,同时建立多个物理模型,分别求解,再重新组合,解决问题.试题5电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体的体积).为了简化,假设流量计是如图3所示的横截面为长方形的一段管道,中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c,流量计的两端与输送液体的管道相连接(图中虚线).图中流量计的上下两面是金属材料,前后两面是绝缘材料,现于流量计所在处加磁感强度为B的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面.当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接,I表示测得的电流值.已知流体的电阻率为ρ,不计电流表的内阻,则可求得流量为多少?通过对试题的拆分,画出等效电路图,我们可以建立以下4个物理模型.模型1导电液体稳定地流经流量计时,相当于带电物体同时受电场力和磁场力作用而平衡,有:qEc=qvB模型2这一段导电液体相当于一长方体形电阻,该电阻长为c,横截面积为ab,由电阻定律可得,电阻值为R=ρcab模型3导电流体在磁场中流动相当于长度为c的金属棒以速度v垂直切割磁感线,电动势为E=Bcv.模型4电磁流量计工作时与串接了电阻R的电流表相连接,形成了一个电流恒定的闭合电路I=ER+r.这四个模型各自独立又相互联系,通过各自模型的建立,得出相应的结果,再重新组合到一起,就能使问题迎刃而解了.4结束语建模思想的确立、物理模型的构建并不是万能的,它也有一定的适用条件,在使用过程中也很容易造成对形似而实不同问题的误解,因此我们在构建模型时应及时进行分析、比较和修正,使其符合客观实际.解决物理问题的过程通常包含以下几点:确定研究对象→排除次要因素→归纳物理情景→建立物理模型→分析解决问题,而学生往往忽略了从确定对象到建立模型这一关键的过程,而是直接套用公式造成错误.因此在物理教学中,增强建模思想,重视物理模型的构建,既有利于学生掌握物理知识,提高应用知识的能力,也有利于学生养成良好解题习惯,提高学生解决问题的能力.。
刍议高中物理教学中建模思想的应用

3 . 建 模 思 想 对 于 物 理 学 习 的 重 要 性
物 理 是 一 门描 述 万 物 内 在 原 理 的 学 科 , 其 讲 述 了 事 物 的 内在 规 律 和 事 物 的道 理 , 其是研究物质结 构 、 物 质 问 的 内 在 的 联系 、 相 互 作 用 和运 动 规 律 的 一 门 自然 科 学 的学 科 , 要学 习 了
要 的.
丫 匕
掌
版
建 模 思 想 是 一 种 通 过 逻 辑 思 维 的数 字 化 表 述 来 呈 现 模 糊
事 物 本 质 的思 想 方 法 , 它描 述实 际事 物更 具科 学性 、 客 观性 、 逻 辑性 , 它 还 可 以 重 复 描 述 一个 事 物 的 一 般 过 程 . 建 模 思 想 的 特 点 有 以下 几 点 : ( 1 ) 建模 思想具有的规律性特 点.
规律的数字表达 , 来实现对特殊 情况 的解决 与处理 . 建 模 思 想 可 以 运 用 于 各 个 学科 , 对 于 解决 专业 的学 术 研 究 , 以 及 学 术 分
2 . 建 模 思 想 在 物 理 教 学 中 运 用 的 作 用
中 掌 学 生 物 理 的学 习是 非 常 有 利 的 , 可 以 有 效 地 促 进 高 中 学 生 的 生
建 模 思 想 的运 用 , 对 于 描 述 物 理 内在 的 一 般 规 律 , 和事 物之 间 的联系 , 以及 物 质 之 间 的 力 的 作 用 , 运 动 的一 般 规 律 的描 述 是 非 常 重 要 的. 正 是 由 于 建 模 思 想 对 于 物 理 学 习 有 着 至 关 重 要 的作用 , 所 以 教 师 在 物 理 教 学 中 应 用 建 模 思 想 是 非 常 有 必
数学建模思想在高中物理概念教学中作用

数学建模思想在高中物理概念教学中作用发布时间:2022-05-27T00:41:04.666Z 来源:《教育学文摘》2022年2月3期作者:陈颐[导读] 本文阐述了将建模思想融入到高中物理概念教学中的意义:能提高学生学习主动性,提高学生处理问题能力,有利于物理学科素养的形成。
陈颐福州铜盘中学 350007摘要:本文阐述了将建模思想融入到高中物理概念教学中的意义:能提高学生学习主动性,提高学生处理问题能力,有利于物理学科素养的形成。
文中通过对几个课堂实例的分析,提出了将数学建模思想融入到高中物理概念教学中的原则和策略。
关键词:数学建模思想高中物理概念教学核心素养物理学是自然科学领域的一门基础学科,研究自然界物质的基本结构、相互作用和运动规律。
物理学基于观察与实验,建构物理模型,应用数学等工具,通过科学推理和论证,形成系统的研究方法和理论体系[1]。
物理概念是观察、实验与科学思维相结合的产物,理解物理概念能使学生掌握事物的物理属性或物理现象的本质特征。
在高中物理教学中,让学生形成清晰的物理概念,能进一步深入分析物理问题,并将物理知识应用于实际生活,因此概念教学是高中物理教学核心问题。
高中物理概念教学一般关注概念的内涵、概念的外延和概念间的区别和联系三个方面。
在多年的高中物理教学中,笔者发现高中学生存在着个体差异,由于学生学习物理能力不同,导致物理学习成绩有很大差距。
笔者发现很多学生感觉物理概念很抽象,与生活实际差距较大,不好理解,物理概念模糊是学习成绩不理想主要原因之一,因此如何进行有效的物理概念教学是提高物理教学质量的关键。
建立物理模型是研究物理问题有效方式之一,物理模型有很多种,数学模型是其中一种。
数学模型是一种模拟,是用数学符号、数学方程式、程序、图形等对实际课题本质属性的抽象而又简洁的刻画,它或能解释某些客观现象,或能预测未来的发展规律,或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略。
核心素养视角下,高中物理建模的教学探索

核心素养视角下,高中物理建模的教学探索核心素养视角下,高中物理建模的教学探索
在21世纪,培养学生核心素养成为教育工作者和教师面临的一个共同课题。
如何在教育过程中培养学生核心素养成为学校极为重视的话题。
高中物理是一门基础性的学科,能够培养学生的思考、实践、推理以及沟通的能力,将其培养成核心素养。
建模是科学研究的一个重要组成部分,也是学习物理的一个重要方法,是科学研究和物理学习的利器。
建模是物理发展历史中所积累的一项理论,它能帮助学生更好地理解物理问题,并帮助学生提高核心素养。
首先,建模能够让学生的思维得到展开,更有利于学生理解物理知识,促进学生学习物理的兴趣,培养学生具有良好的学习习惯,建立学生的创新思维。
建模教学为学生的思维提供了一个反思平台,促进学生自主学习物理知识,提高学生思考能力,培养学生分析性思维及实践能力,有助于提高学生的学习能力。
其次,建模能够让学生更加全面、系统地理解物理知识,使学生对物理知识有更深入的认识,能够帮助学生更好地把握知识结构,理解物理知识的内在联系,学会如何分析物理问题,推理物理现象,从而提升学生的理解能力和分析能力。
最后,建模能够增强学生的实践能力。
通过建模,学生通过模拟和模型实践,了解物理现象的本质,能够更好地把握知识的实践意义,掌握从实践中获取知识的方法,开发自身分析实践能力,促进学生的
实践习惯,从而提高学生的实践能力。
总之,建模是培养学生核心素养的重要途径,能够有效地促进学生的思考、解决问题、推理以及沟通能力的发展。
针对高中物理教学,应把建模作为一种重要的教学手段,使学生能更好的理解物理知识,培养核心素养。
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高中物理教学中建模思想的应用探析
摘要:随着时代的进步和社会经济的发展,我国教育体制改革在逐步地深入,
传统的教学模式在实践过程中,逐渐暴露出来了一系列的弊端,制约到课堂教学
质量和教学效率的提高;针对这种情况,就需要革新教学方法和手段,提高教学
质量。
本文简要分析了高中物理教学中建模思想的应用,希望可以提供一些有价
值的参考意见。
关键词:高中物理建模思想应用
建模思想指的是我们在对客观存在的问题进行研究时,需要将主要因素找出来,将那些次要因素给舍弃掉,进而将事物的本质给呈现出来,通过模型的构建,可以促使实际问题得到有效的解决和处理。
物理学主要是对物理现象和变化规律
进行研究,在物理科学研究过程中,往往会应用到物理建模的方法,结合自己的
知识结构,构建相关的物理模型,解释客观世界,并且做出合理的预测。
有著名
的教育家曾经表示,科学其实就是建模,而学习科学,就需要对建模进行学习。
一、建模思想在高中物理教学中的分类应用
一是建模思想在概念教学中的应用。
从实质上来讲,编写物理教材的过程,
其实就需要对概念模型不停地构建,建模思想可以在很多的物理概念中体现出来,如理想气体、电场线、磁感线等。
这些因素都是主要的,在建模的时候,需要将
次要因素给忽略掉。
本文以电场线为例,分析了在概念教学中如何应用建模思想。
在教学过程中,需要做一些相关试验,如轻小物体可以被带电体所吸引、有
相互作用存在于电荷之间等。
通过这两个小实验,学生们就可以清楚地了解到,
必然有某种物质存在于带电体之后,但是我们却看不到摸不着这种物质,却是客
观存在的。
因为无法看见或者摸着,那么描述起来就存在着较大的难度。
然后进
行深入的分析和研究,对学生进行引导,为了将其特性描述出来,可以构建一些
有方向的曲线,在强弱和方向方面,可以通过曲线的疏密和切线来表示,那么完
成了这个过程,其实就构建了电场线模型。
虽然客观存在着电场,人们却看不到
摸不着,虽然不存在电场线,但是通过构建,却可以将电场的特性给反映出来,
这种建模思想的应用就是化虚为实,可以从学生更好地了解相关知识,提高教学
质量和教学效率。
二是建模思想在规律教学中的应用。
通常情况下,可以从教材规律教学来涵
盖高中物理规律教学,其中,在具体的教学过程中,往往对前者的逻辑推导十分
重视。
本文以二级规律的教学为例,阐述如何在高中物理规律教学中应用建模思想。
首先提出问题,外电路上的电功率就被我们称之为电源的输出功率,要想获
得电源的输出功率,只需要用总电流乘以路端电压即可。
其次是模型条件:我们
假设E、r、R分别为电源总动势、电源内阻和负载,问题是要想获得最大的电路
输出功率,需要R为多大。
然后建模过程:我们在建模的过程中,将能量转化和
守恒定律给充分应用了进来,电源输出功率和电源内耗功率的和就是电源把其他
形式的能转化为电能的总功率。
也就是EI=P+I2r。
通过整理,我们可以了解到,
rI2-EI+P=0;解答本方程,就可以将I求出来。
如果要想I有实数解,那么就需要
保证E2不小于4rP,将其带入到I的方程式中,就可以得出I的解。
二、模型的构建在物理教学中的作用
一是将事物的主要矛盾给凸显出来。
通过构建相关的模型,可以简化那些比
较复杂的问题,直观具体地描述那些抽象问题,将事物的主要矛盾给凸显出来。
比如,上文我们提到的,将建模思想应用到高中物理概念教学中,通过构建电场
线和磁感线,就可以提高教学质量和教学效率,促使学生更好地掌握知识。
二是促使学生对新知识更好的理解和接受。
比如我们在对曲线运动进行学习时,通过匀速圆周运动模型的构建工作,学生通过观察,充分地认识和理解了这
个模型,那么就可以更加容易学习以后的相关知识,如天体运动、带电粒子在磁
场中的运动等等,提高教学质量和教学效率。
三是帮助学生树立科学的世界观。
在高中物理教学中,促使学生不断地练习
物理建模,那么学生就可以了解到物理学史上在不断的改进物理模型,培养学生
树立科学的世界观。
四是促使学生的科学素质得到提高。
通过上文的叙述分析我们可以了解,物
理建模指的是结合客观存在来构建相关的模型,来对研究对象的本质和规律进行
有效的揭示。
比如,笔者就将简化法应用到了天体运动的研究中,用匀速圆周运
动模型来简化天体的实际椭圆运动,这样学生就可以对那些复杂的天体运动问题
进行有效的处理。
三、结语
通过上文的叙述分析我们可以得知,随着时代的发展,传统的物理教学模式
在实践过程中逐渐显露出来了一系列的弊端,那么就需要结合课程改革的需要,
进行不断的创新和完善;通过实践研究表明,将建模思想应用到高中物理教学中
具有很大的优势;在具体的应用过程中,需要结合具体情况,在日常教学工作中,有效地渗透和应用,提高教学效率和教学质量。
参考文献
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