例談理想化思維方法在物理教學(xué)中的運(yùn)用

裴濟(jì)中

〔關(guān)鍵詞〕 物理教學(xué)；理想化思維

方法；運(yùn)用

〔中圖分類號(hào)〕 G633.7

〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 C

〔文章編號(hào)〕 1004—0463（2014）

06—0082—01

“理想化思維”是科學(xué)抽象的一種方法，通過(guò)“理想化思維”建立物理模型和設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，然后在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)推理得出物理規(guī)律，可以把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，把抽象的問(wèn)題具體化，這是研究物理問(wèn)題的一種方法。在教學(xué)中，教師若能結(jié)合教材滲透這一方法，可以幫助學(xué)生深刻理解物理概念和規(guī)律。

一、“光線”物理模型的建立

光束是客觀存在的，而“光線”則是一種在“理想化思維”下建立的物理模型，是人們用來(lái)表示光的傳播路線的一種方法，因此畫(huà)光線時(shí)必須用箭頭標(biāo)明光的傳播方向。如果是學(xué)生第一次接觸“理想化思維”，教師就應(yīng)告訴學(xué)生，通過(guò)“理想化思維”建立模型是物理學(xué)研究問(wèn)題的一種方法。通過(guò)建立“光線”的模型，可以更方便地研究光的直線傳播、光的反射定律以及平面鏡成像的特點(diǎn)，使我們對(duì)光現(xiàn)象的描述及其規(guī)律的研究形象化、簡(jiǎn)單化。

二、變速運(yùn)動(dòng)中平均速度的問(wèn)題

在物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)中很少有單純的直線運(yùn)動(dòng)、勻速運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)，大多數(shù)是變速運(yùn)動(dòng)。我們求變速運(yùn)動(dòng)中的平均速度v=■，就是利用“理想化思維”，即把變速運(yùn)動(dòng)這一比較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)當(dāng)作簡(jiǎn)單的勻速直線運(yùn)動(dòng)來(lái)處理。要向?qū)W生指出，平均速度公式雖然也是v=■，但和勻速直線運(yùn)動(dòng)中的速度v=■的含義并不完全相同，因?yàn)閷?duì)變速運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，每一段時(shí)間內(nèi)（或每一段路程上）的平均速度是不相同的。應(yīng)使學(xué)生體會(huì)到，通過(guò)理想化思維，將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化，是研究問(wèn)題的一種方法。

三、對(duì)牛頓第一定律中“物體不受外力作用”的理解

牛頓第一定律的表述是：一切物體在沒(méi)有受到力的作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。關(guān)于“物體不受到外力作用”有兩層含義，一是物體受到平衡力的作用；二是物體不受任何外力。由于不受外力作用的物體是不存在的，所以這一點(diǎn)是理想化的，這種狀態(tài)不可能實(shí)現(xiàn)，也無(wú)法用實(shí)驗(yàn)來(lái)確定，是牛頓等科學(xué)家通過(guò)理想化思維方法概括出來(lái)的，但存在著廣泛的、可靠的事實(shí)基礎(chǔ)，并不是憑空想象。

四、關(guān)于“功的原理”的理解

功的原理的內(nèi)容是：使用機(jī)械時(shí)，人們所做的功，都不會(huì)少于不用機(jī)械時(shí)所做的功。其中“不會(huì)少于”即“大于等于”，教學(xué)中要給學(xué)生指明“等于”是有條件的，即不計(jì)機(jī)械自重及一切摩擦，這也是一種“理想化思維”，因?yàn)槟Σ亮κ遣豢杀苊獾?，機(jī)械的自重是客觀存在的，人們都必須多做功，即做額外功。明白了這一點(diǎn)，對(duì)“機(jī)械效率”的教學(xué)也大有幫助，機(jī)械效率在一般情況下是小于1的，因?yàn)橐朔Σ梁蜋C(jī)械自重做額外功；若在理想化的條件下，機(jī)械效率η=■×100%=1，因?yàn)槔硐牖臈l件下沒(méi)有額外功（W額=0）。

五、對(duì)于“熱值”這一物理概念的理解

“熱值”的定義告訴我們：“1千克的某種燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量，就是這種燃料的熱值”。在這個(gè)定義中，“完全燃燒”的意思是燃料通過(guò)100%的燃燒完全變成了另外一些物質(zhì)，這在實(shí)際中是很難達(dá)到的，因?yàn)樯钪袥](méi)有純凈的氧，燃料就不可能100%燃燒。完全燃燒是人們通過(guò)“理想化思維”而創(chuàng)設(shè)的“理想情境”。

總之，這些模型都屬于理想化模型，理想化模型是“理想化思維”的產(chǎn)物，只要我們引導(dǎo)學(xué)生大膽地去猜想，通過(guò)理想化思維方法建立物理模型，往往能使復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化、明了化，抽象的問(wèn)題形象化、具體化，同時(shí)還有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和解題能力。

編輯：張 昀endprint

〔關(guān)鍵詞〕 物理教學(xué)；理想化思維

方法；運(yùn)用

〔中圖分類號(hào)〕 G633.7

〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 C

〔文章編號(hào)〕 1004—0463（2014）

06—0082—01

“理想化思維”是科學(xué)抽象的一種方法，通過(guò)“理想化思維”建立物理模型和設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，然后在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)推理得出物理規(guī)律，可以把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，把抽象的問(wèn)題具體化，這是研究物理問(wèn)題的一種方法。在教學(xué)中，教師若能結(jié)合教材滲透這一方法，可以幫助學(xué)生深刻理解物理概念和規(guī)律。

一、“光線”物理模型的建立

光束是客觀存在的，而“光線”則是一種在“理想化思維”下建立的物理模型，是人們用來(lái)表示光的傳播路線的一種方法，因此畫(huà)光線時(shí)必須用箭頭標(biāo)明光的傳播方向。如果是學(xué)生第一次接觸“理想化思維”，教師就應(yīng)告訴學(xué)生，通過(guò)“理想化思維”建立模型是物理學(xué)研究問(wèn)題的一種方法。通過(guò)建立“光線”的模型，可以更方便地研究光的直線傳播、光的反射定律以及平面鏡成像的特點(diǎn)，使我們對(duì)光現(xiàn)象的描述及其規(guī)律的研究形象化、簡(jiǎn)單化。

二、變速運(yùn)動(dòng)中平均速度的問(wèn)題

在物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)中很少有單純的直線運(yùn)動(dòng)、勻速運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)，大多數(shù)是變速運(yùn)動(dòng)。我們求變速運(yùn)動(dòng)中的平均速度v=■，就是利用“理想化思維”，即把變速運(yùn)動(dòng)這一比較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)當(dāng)作簡(jiǎn)單的勻速直線運(yùn)動(dòng)來(lái)處理。要向?qū)W生指出，平均速度公式雖然也是v=■，但和勻速直線運(yùn)動(dòng)中的速度v=■的含義并不完全相同，因?yàn)閷?duì)變速運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，每一段時(shí)間內(nèi)（或每一段路程上）的平均速度是不相同的。應(yīng)使學(xué)生體會(huì)到，通過(guò)理想化思維，將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化，是研究問(wèn)題的一種方法。

三、對(duì)牛頓第一定律中“物體不受外力作用”的理解

牛頓第一定律的表述是：一切物體在沒(méi)有受到力的作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。關(guān)于“物體不受到外力作用”有兩層含義，一是物體受到平衡力的作用；二是物體不受任何外力。由于不受外力作用的物體是不存在的，所以這一點(diǎn)是理想化的，這種狀態(tài)不可能實(shí)現(xiàn)，也無(wú)法用實(shí)驗(yàn)來(lái)確定，是牛頓等科學(xué)家通過(guò)理想化思維方法概括出來(lái)的，但存在著廣泛的、可靠的事實(shí)基礎(chǔ)，并不是憑空想象。

四、關(guān)于“功的原理”的理解

功的原理的內(nèi)容是：使用機(jī)械時(shí)，人們所做的功，都不會(huì)少于不用機(jī)械時(shí)所做的功。其中“不會(huì)少于”即“大于等于”，教學(xué)中要給學(xué)生指明“等于”是有條件的，即不計(jì)機(jī)械自重及一切摩擦，這也是一種“理想化思維”，因?yàn)槟Σ亮κ遣豢杀苊獾?，機(jī)械的自重是客觀存在的，人們都必須多做功，即做額外功。明白了這一點(diǎn)，對(duì)“機(jī)械效率”的教學(xué)也大有幫助，機(jī)械效率在一般情況下是小于1的，因?yàn)橐朔Σ梁蜋C(jī)械自重做額外功；若在理想化的條件下，機(jī)械效率η=■×100%=1，因?yàn)槔硐牖臈l件下沒(méi)有額外功（W額=0）。

五、對(duì)于“熱值”這一物理概念的理解

“熱值”的定義告訴我們：“1千克的某種燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量，就是這種燃料的熱值”。在這個(gè)定義中，“完全燃燒”的意思是燃料通過(guò)100%的燃燒完全變成了另外一些物質(zhì)，這在實(shí)際中是很難達(dá)到的，因?yàn)樯钪袥](méi)有純凈的氧，燃料就不可能100%燃燒。完全燃燒是人們通過(guò)“理想化思維”而創(chuàng)設(shè)的“理想情境”。

總之，這些模型都屬于理想化模型，理想化模型是“理想化思維”的產(chǎn)物，只要我們引導(dǎo)學(xué)生大膽地去猜想，通過(guò)理想化思維方法建立物理模型，往往能使復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化、明了化，抽象的問(wèn)題形象化、具體化，同時(shí)還有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和解題能力。

編輯：張 昀endprint

〔關(guān)鍵詞〕 物理教學(xué)；理想化思維

方法；運(yùn)用

〔中圖分類號(hào)〕 G633.7

〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕 C

〔文章編號(hào)〕 1004—0463（2014）

06—0082—01

“理想化思維”是科學(xué)抽象的一種方法，通過(guò)“理想化思維”建立物理模型和設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)，然后在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上通過(guò)推理得出物理規(guī)律，可以把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，把抽象的問(wèn)題具體化，這是研究物理問(wèn)題的一種方法。在教學(xué)中，教師若能結(jié)合教材滲透這一方法，可以幫助學(xué)生深刻理解物理概念和規(guī)律。

一、“光線”物理模型的建立

光束是客觀存在的，而“光線”則是一種在“理想化思維”下建立的物理模型，是人們用來(lái)表示光的傳播路線的一種方法，因此畫(huà)光線時(shí)必須用箭頭標(biāo)明光的傳播方向。如果是學(xué)生第一次接觸“理想化思維”，教師就應(yīng)告訴學(xué)生，通過(guò)“理想化思維”建立模型是物理學(xué)研究問(wèn)題的一種方法。通過(guò)建立“光線”的模型，可以更方便地研究光的直線傳播、光的反射定律以及平面鏡成像的特點(diǎn)，使我們對(duì)光現(xiàn)象的描述及其規(guī)律的研究形象化、簡(jiǎn)單化。

二、變速運(yùn)動(dòng)中平均速度的問(wèn)題

在物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)中很少有單純的直線運(yùn)動(dòng)、勻速運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)，大多數(shù)是變速運(yùn)動(dòng)。我們求變速運(yùn)動(dòng)中的平均速度v=■，就是利用“理想化思維”，即把變速運(yùn)動(dòng)這一比較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)當(dāng)作簡(jiǎn)單的勻速直線運(yùn)動(dòng)來(lái)處理。要向?qū)W生指出，平均速度公式雖然也是v=■，但和勻速直線運(yùn)動(dòng)中的速度v=■的含義并不完全相同，因?yàn)閷?duì)變速運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，每一段時(shí)間內(nèi)（或每一段路程上）的平均速度是不相同的。應(yīng)使學(xué)生體會(huì)到，通過(guò)理想化思維，將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化，是研究問(wèn)題的一種方法。

三、對(duì)牛頓第一定律中“物體不受外力作用”的理解

牛頓第一定律的表述是：一切物體在沒(méi)有受到力的作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。關(guān)于“物體不受到外力作用”有兩層含義，一是物體受到平衡力的作用；二是物體不受任何外力。由于不受外力作用的物體是不存在的，所以這一點(diǎn)是理想化的，這種狀態(tài)不可能實(shí)現(xiàn)，也無(wú)法用實(shí)驗(yàn)來(lái)確定，是牛頓等科學(xué)家通過(guò)理想化思維方法概括出來(lái)的，但存在著廣泛的、可靠的事實(shí)基礎(chǔ)，并不是憑空想象。

四、關(guān)于“功的原理”的理解

功的原理的內(nèi)容是：使用機(jī)械時(shí)，人們所做的功，都不會(huì)少于不用機(jī)械時(shí)所做的功。其中“不會(huì)少于”即“大于等于”，教學(xué)中要給學(xué)生指明“等于”是有條件的，即不計(jì)機(jī)械自重及一切摩擦，這也是一種“理想化思維”，因?yàn)槟Σ亮κ遣豢杀苊獾?，機(jī)械的自重是客觀存在的，人們都必須多做功，即做額外功。明白了這一點(diǎn)，對(duì)“機(jī)械效率”的教學(xué)也大有幫助，機(jī)械效率在一般情況下是小于1的，因?yàn)橐朔Σ梁蜋C(jī)械自重做額外功；若在理想化的條件下，機(jī)械效率η=■×100%=1，因?yàn)槔硐牖臈l件下沒(méi)有額外功（W額=0）。

五、對(duì)于“熱值”這一物理概念的理解

“熱值”的定義告訴我們：“1千克的某種燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量，就是這種燃料的熱值”。在這個(gè)定義中，“完全燃燒”的意思是燃料通過(guò)100%的燃燒完全變成了另外一些物質(zhì)，這在實(shí)際中是很難達(dá)到的，因?yàn)樯钪袥](méi)有純凈的氧，燃料就不可能100%燃燒。完全燃燒是人們通過(guò)“理想化思維”而創(chuàng)設(shè)的“理想情境”。

總之，這些模型都屬于理想化模型，理想化模型是“理想化思維”的產(chǎn)物，只要我們引導(dǎo)學(xué)生大膽地去猜想，通過(guò)理想化思維方法建立物理模型，往往能使復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化、明了化，抽象的問(wèn)題形象化、具體化，同時(shí)還有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和解題能力。

編輯：張 昀endprint