初中物理的重要性(浅析初中物理中的物理模型及其重要性)

[论文摘要]本文首先分析了物理模型在物理学中的重要性及其发展，然后根据初中物理教育的特点分析了物理模型在初中物理教育和教学中的意义。然后根据不同类型逐一分析初中物理模型，最后给出方法论意义。

模型经常出现在我们的日常生活、工程技术和科学研究中。我们在对的生产和生活很有帮助。物理研究很复杂。如何发现复杂多变的客观现象背后的基本规律？如何简单地表达它们？人们在长期的实践中幸运地找到了一些有效的方法，其中之一就是忽略研究对图像或过程的次要因素，把握其本质特征，将复杂的对图像或现象的研究简化为更理想化的模型，从而发现和表达物理规律。

物理模型是物理研究的重要方法和手段，在物理教育教学中讲述和讲授对物理模型是十分必要的。要建立一个物理模型，就必须忽略次要因素来简化客观的对图像，而合理简化客观的对图像的过程就是建立物理模型的过程。根据简化过程和角度的不同，物理模型分为以下五类：物理对模型、物理条件模型、物理过程模型、理想化实验和数学模型。[1]让我们逐一解释。

(1)物理对图像模型——是通过直接忽略研究对图像的一些次要因素而建立的物理模型。这种模式应用广泛，在初中物理教材中有很多很好的例子。例如：粒子、薄透镜、光、弹簧振荡器、理想电流表、理想电压表、理想电源和分子模型。举个例子，我们详细分析粒子。粒子是一个几何点，它的质量忽略了运动物体的大小和形状。条件是所研究问题中实际物体的大小和形状对该问题的研究影响很小。这样，许多类型的运动的描述被简化了。例如，所有沿直线运动的物体都可以被视为粒子。因为在直线上运动的物体的每一部分总是以同样的方式运动，我们可以忽略它的大小和形状，而只找到物体上的一个点作为概括，当然，这个点的质量等于物体本身的质量。这样，直线运动物体的轨迹就是一条直线，很容易想象、理解和描述。许多具体的例子可以做到这一点，如火车以最高速度在直线轨道上运行，客机沿空中航线飞行，铁球从比萨铁塔上落下，等等。

(2)物理条件模型——是在象所，对学习物理条件时，忽略一些次要因素而形成的物理模型，在初中物理中，有光面、光杆、光轮、光绳、光球、绝缘容器、均匀电场和均匀磁场等。我们以光杆为例进行分析。例如，在初中，简单机械中的杠杆经常归结为扭矩的平衡。也就是说，功率功率臂=电阻电阻臂。力量和阻力都包括杆以外的物体的对杠杆力，也包括杆本身的重力。然而，重力的力臂在杆上的每一点都是不同的，所以大多数杠杆问题在初中是不能解决的，除了少数情况下杆的形状是几何规律。光杆的引入正好解决了这个问题。光杆是一种忽略自身重力的弹性杆。当外部物体对杠杆的力矩远大于杆自身重力的力矩时，或者当杆自身重力的力矩相互抵消时，杆可以视为轻杆，而杠杆的力矩只是外部力矩，所以所有杠杆平衡问题都可以很容易地解决。

(3)物理过程模型——是通过忽略物理过程中的一些次要因素而建立的物理模型。在初中物理中，有：匀速直线运动，稳恒流等等。这些物理模型忽略了物理过程中物理量的微小变化，并将这个物理量视为常数。因为与物理量本身相比，这些量的变化太小，所以可以忽略不计。这样，不考虑过程中物理量的复杂变化，只考虑恒定过程，分析问题就容易多了。

(4)理想实验——在大量实验研究的基础上，通过逻辑推理，忽略次要因素，把握主要特征，得出理想条件下的物理现象和规律，这种科学研究方法就是理想实验。理想化方法是物理科学研究中最基本、应用最广泛的方法。初中物理中有一个著名的理想化实验：伽利略斜面实验。现在伽利略有很多斜面实验，例如，同样的小球以同样的高度、同样的材料滑下斜面，在摩擦力依次减小的水平面上，沿直线运动的距离依次增加。由此，伽利略推断小球总是在水平面上以恒定速度直线运动，没有摩擦(理想条件下的物理现象)。在此基础上，牛顿建立了牛顿第一定律。不用太多讨论就能看到理想实验的强大力量。

(5)数学模型——是由数字、字母或其他数学符号组成的数学公式、图形或算法，它描述了对图像在现实中的定量规律。[3]初中物理中的数学模型主要包括磁感线和电场线磁感线(电场线)是一个数学符号，形象地描述了磁感应强度(电场强度)的空间分布。磁场和电场本身的性质，对和几何线都作了一些规定，例如，空间中每个点的电场强度都是唯一的，这就规定了电场线不相交。因此，它们成为生动、简洁、准确地描述磁场和电场的数学符号。

物理模型在初中物理教育教学中起着重要的作用。因此，在教学中，要注意对对物理模型概念和具体模型(如上面分析的模型)的描述，以及对对建立物理模型方法的教学。关注对学生构建和应用物理模型意识的增强，关注对，学生构建和应用物理模型能力的培养，让学生体验成功构建和应用物理模型解决实际问题的快乐。