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科学思维能力在初中物理教学中的应用

——浅议模型法在初中物理教学中的应用

摘要：以杠杆和滑轮、单摆、电路图物理模型为例，阐述了模型法在初中物理概念教学、规律教学、习题教学中，怎样舍弃次要因素，抓主要因素，将抽象的物理问题变得更加直观、具体。以便培养学生的思维能力，提高学生的科学素养。

关键词：模型法、杠杆，滑轮，单摆，电路图

引言：从事物理教学二十多年，深刻体会到物理教学方法的重要性，有道是“授人以鱼，不如授人以渔”，作为教师，教会学生知识的同时，更应该教会学生学习知识的方法。本文根据自身教学经验，就模型法在初中物理教学中的概念教学，物理规律教学，习题教学几方面的应用进行了简单的阐述。

在初中物理学习阶段，许多知识点很抽象，而孩子抽象思维能力弱，学习时有困难，因此教师不仅要教会学生物理知识，而且要教会学生学习物理知识的方法。模型法是指为了某种特定的目的而对研究对象所做的一种简化的描述或模拟的方法；在研究和解决物理学问题时，舍弃次要因素，抓住主要因素；模型法是形象性和抽象性的桥梁。模型法是中学物理教学的重要方法和有效手段之一，其能够使抽象的物理问题变得更加直观、具体。

中学阶段的物理模型，从天体到基本微粒，都是物理学研究的对象，这些对象可以说是形形色色的，在面对复杂而具体的对象时，如果不采取突出主要因素，忽视次要因素的科学思维方法，就无法理解物理概念和规律，不能在物理实验和习题中灵活应用。

总而言之，物理模型在初中物理教学过程中应用最为广泛。下面从物理概念、物理规律和物理习题中应用模型法进行案例设计和分析。

一、物理概念教学中模型法的应用

在中学物理课程中，有很多的物理概念，有些概念很复杂、很抽象，学生难以理解，在教学过程中也难以给学生讲明白，这时如果引入模型，采用模型教学法将会使教学过程变得容易，从而使教学内容变得通俗易懂。以人教版八年级下册“杠杆”为例进行案例设计和分析。

教学过程：

1.多媒体演示，忽略次要因素，抓住主要因素

杠杆一节，历来是教师教和学生学的难点。教师先用实物演示：用筷子夹取食物，用剪刀剪纸，用起钉锤起钉子，用螺丝刀撬开木块里的大头针。再用多媒体展示相应受力分析图片。（学生观察并思考，引导学生总结出杠杆的共同点。）

观察四张图片，用筷子夹取食物，用剪刀剪纸，用起钉锤起钉，用螺丝刀撬开木块里的大头针，筷子、剪刀、起钉锤、螺丝刀，它们的形状、软硬不同，但是它们的共同点是：它们都是在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒。

生活中的杠杆，无论形状、硬软如何，都可以忽略次要因素的影响，进行简化和理想化处理，在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒，就是杠杆。把生活中常见的事物抽象为杠杆模型，解决实际难题。

2.对杠杆模型进行理论分析

以木棍撬石头为例，了解杠杆的五要素。

支点：杠杆可以绕其转动的点O

动力：使杠杆转动的力F1

阻力：阻碍杠杆转动的力F2

动力臂：从支点O到动力F1作用线的距离L1

阻力臂：从支点O到阻力F2作用线的距离L2

通过探究杠杆平衡条件得出：动力×动力臂=阻力×阻力臂，由此得出杠杆的分类：当L1＞L2时，F1＜F2，称为省力杠杆，省力费距离；当L1＜L2时，F1＞F2，称为费力杠杆，费力省距离；当L1=L2时，F1＝F2，称为等臂杠杆，不省力也不费距离。

这些教学片段旨在提高学生将实际问题抽象为物理问题的意识。要求学生经历用示意图描述实例中抽象出杠杆的过程，从而使研究变得简单、明了，有利于抽象、概括。

从一些较复杂的实例中抽象出杠杆的物理模型，这对于学生学习物理知识，领悟物理学解决问题的方法至关重要的。

3.进一步对物理模型进行提升

为了使学生们容易更好的理解，避免受到次要因素的影响，在教学的时候教师挑选具有模型化的代表。对杠杆知识有了一定的掌握，作为教师可以进一步介绍生活中变形的杠杆，定滑轮和图2定滑轮是等臂杠杆，学生们可以看出定滑轮是L1=L2的等臂杠杆，动滑轮和图4动滑轮是省力杠杆可知，动滑轮是L1=2L2的省力杠杆。

二、物理规律教学的模型法

任何一条物理规律是抽象思维和形象思维地结合。物理模型教学法，作为物理规律教学的常用方法，引导学生通过科学的抽象和概括，用简化的物理模型，将本身具体而复杂的物理过程简单抽象化，同时突出本质，以便于研究事物的主要性质、特征，从而更加方便地从中找出物理规律。以人教版八年级下册“机械能及其转化”为例进行案例设计和分析。

单摆是一个理想化模型，在探究机械能及其转化规律时，学生需要通过模型法，将单摆模型化，忽略单摆及绳的质量、空气阻力次要因素，抓住主要因素。

教学过程：

引入新课

多媒体展示：小孩玩荡秋千的图片，提出问题：在荡秋千的过程中，小孩具有哪些能量，这些能量是怎样变化的？（学生小组交流和讨论每个阶段中能量的变化情况和能量变化规律）

通过“单摆模型”进行新课讲授