羅金福

摘 要：應(yīng)用理想化方法建立物理理想模型是物理學(xué)的重要手段?，F(xiàn)行多數(shù)版本的高中物理教材中第一個(gè)理想模型質(zhì)點(diǎn)都是作為第一個(gè)物理概念出現(xiàn)的，而多數(shù)教師認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)的概念和知識(shí)是比較簡(jiǎn)單，學(xué)生都能看懂，因此，在教學(xué)時(shí)往往沒有理解教材的編寫意圖一帶而過，導(dǎo)致教學(xué)效果不好。本文通過物理理想模型的概念和相關(guān)知識(shí)論證了教師應(yīng)該從一開始，依托比較容易的知識(shí)出發(fā)，在傳授知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的物理思維，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到恰當(dāng)?shù)慕⑽锢砝硐肽Ｐ褪菍W(xué)好物理學(xué)的一種科學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：理想化方法 物理理想模型 質(zhì)點(diǎn)

從物理學(xué)發(fā)展的歷史來看，建立理想模型，是簡(jiǎn)化物理學(xué)研究的重要手段。在新課程改革以來，現(xiàn)行多數(shù)版本的高中物理教材中質(zhì)點(diǎn)都是作為第一個(gè)物理概念出現(xiàn)的，因此，它是首要的、最基礎(chǔ)、最重要的物理概念。我們將由質(zhì)點(diǎn)的教學(xué)開始去學(xué)習(xí)更多的物理知識(shí)和處理物理問題的科學(xué)方法，所以，結(jié)合質(zhì)點(diǎn)知識(shí)的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生用理想化方法去建立物理理想模型的思想和方法，是高中物理教學(xué)一個(gè)好的開端，它將是我們高中物理教學(xué)成功的一半。

一、物理理想模型的概念

所謂物理理想模型是根據(jù)所研究的物理現(xiàn)象的實(shí)際，從客觀存在的事物中抽象出來的一種簡(jiǎn)單、近似、直觀的物理模型。具體地說，是對(duì)事物的各個(gè)物理因素加以分析、忽略與研究的問題無關(guān)或影響較小的因素，突出對(duì)問題起決定性作用的主要因素，從而把問題簡(jiǎn)化，這一理想的抽象出來的物理模型，就是物理理想模型。

二、通過理想化方法建立質(zhì)點(diǎn)模型

根據(jù)物理理想模型的概念，在研究物理現(xiàn)象的過程中，被研究的物體的大小、形狀在討論的問題中可以忽略時(shí)，我們就可以用一個(gè)有質(zhì)量沒有大小的點(diǎn)來代替物體，這一個(gè)點(diǎn)就是物理學(xué)上通常所說的質(zhì)點(diǎn)。如求一例火車由成都到上海所用的時(shí)間，此過程中火車的大小、形狀比起火車通過的路程完全可以忽略不計(jì)，因此，火車可以用一個(gè)質(zhì)點(diǎn)來代替。這一模型的建立是保留了物體從成都運(yùn)動(dòng)到上海這一主要因素，忽略了物體大小、形狀這些次要因素的思維方法，就是物理學(xué)上所常說的理想化方法。具有質(zhì)量，又沒有大小的物體是不存在的，但質(zhì)點(diǎn)是我們從實(shí)際物理問題中為研究的方便科學(xué)的抽象出來的，被理想化了的研究對(duì)象，就是物理學(xué)上常說的物理理想模型。它是為了研究問題的方便，抓問題的主要因素，忽略次要因素而建立的。

三、物理理想模型是通過理想化方法的一種科學(xué)抽象

建立物理理想模型的一般原則是首先突出問題的主要因素，忽略問題的次要因素。按照高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，物理學(xué)是一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，它所研究的是物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、最普遍的相互作用、最一般的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因此，它所研究的對(duì)象、問題都是社會(huì)生活中鮮活的物體和事件，往往比較復(fù)雜，受諸多因素的影響，但有的是主要因素，有的是次要因素，為了使物理問題簡(jiǎn)單化，也為了便于研究分析，我們往往把研究的對(duì)象、問題簡(jiǎn)化為物理理想模型。因此，物理理想模型是一種通過理想化方法科學(xué)的抽象，主要表現(xiàn)在：近似性、局限性、相對(duì)性和抽象性四個(gè)方面。首先物理理想模型的近似性主要表現(xiàn)在任何一個(gè)理想模型都是以一定的客觀實(shí)體為基礎(chǔ)，它反映了事物的主要性質(zhì)，在誤差允許范圍內(nèi)完全能代替研究對(duì)象；其次任何物理理想模型都是在一定的條件下建立起來的，離開了相應(yīng)的條件這一模型就不能使用，這就是理想模型的局限性；其三某個(gè)物體在不同的情況下，能否作為理想模型處理不是由物體本身決定的，而因研究問題的改變而變化的，這就是物理理想模型的相對(duì)性；其四物理理想模型與實(shí)體不同，它在實(shí)際生活中是不存在，是以實(shí)事為依據(jù)經(jīng)理想化方法抽象出來的，這又表現(xiàn)了它的抽象性。例如我們研究火車從成都開往上海的運(yùn)行時(shí)間這類問題時(shí)，由于火車的長(zhǎng)度比成都到上海的距離小得多，這時(shí)我們可以不考慮火車的長(zhǎng)度，可把火車看作質(zhì)點(diǎn)，即質(zhì)點(diǎn)是實(shí)際物體的一種抽象，是理想化的物理模型。其次物理理想模型要根據(jù)所研究問題的需要而定，并不是不變的，把一個(gè)實(shí)際問題抽象為什么樣的模型，要具體問題具體分析，即使同一研究對(duì)象，在不同的研究中也可能需要抽象成不同的模型。例如我們研究火車從成都開往上海的運(yùn)行時(shí)間這類問題時(shí)，把列車可看作質(zhì)點(diǎn)來處理，但若我們研究火車從成都開往上海的運(yùn)行過程中通過某一座不太長(zhǎng)的橋所需時(shí)間的問題時(shí)，火車的長(zhǎng)度就不能忽略，火車就不能看作質(zhì)點(diǎn)了。因此，解決物理問題選擇模型時(shí)，要綜合考慮所研究問題的目的、性質(zhì)等，然后再做出選擇，不能隨意地把什么對(duì)象、什么條件、什么過程歸入某一種模型，應(yīng)根據(jù)具體問題具體分析選擇相應(yīng)的物理理想模型。

四、建立物理理想模型方法是物理學(xué)的一種重要方法

所有從事物理教學(xué)工作的人都知道在力、熱、電、光、原等各部分物理知識(shí)的學(xué)習(xí)和研究中物理理想模型的建立和應(yīng)用是必不可少的。高中物理中理想模型大致可分為四類。第一類是，將物質(zhì)形態(tài)自身理想化，如：質(zhì)點(diǎn)、系統(tǒng)、理想氣體、點(diǎn)電荷、勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)等等；第二類是，將所處的條件理想化，如：輕桿、輕繩、光滑、絕熱、絕緣等等；第三類是，將結(jié)構(gòu)理想化，如：分子電流、原子模式結(jié)構(gòu)、磁力線、電力線等等；第四類是，將運(yùn)動(dòng)變化過程理想化，如：勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)諧振動(dòng)，等溫、等容、等壓過程，穩(wěn)恒電流等?？梢娢锢砝硐肽Ｐ偷慕⒑瓦\(yùn)用涉及到高中物理知識(shí)的各個(gè)部分，整個(gè)高中物理教學(xué)過程的始終，是教師必須教好，學(xué)生務(wù)必掌握的一種重要方法。

多數(shù)教師認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)的概念和知識(shí)是比較簡(jiǎn)單的，學(xué)生都能看懂，因此，在教學(xué)時(shí)往往沒有理解教材的編寫意圖一帶而過，結(jié)果很多學(xué)生沒有真正理解質(zhì)點(diǎn)的含義，不能準(zhǔn)確和靈活的運(yùn)用，更沒有通過理想化方法去建立物理理想模型的思想意識(shí)。這樣教師沒有理解教材編寫的目的，沒有及時(shí)把物理的重要思想和方法教給學(xué)生，使得學(xué)生學(xué)習(xí)方法不當(dāng)，教學(xué)效果不好。因此，作為高中物理教師應(yīng)該從質(zhì)點(diǎn)這一比較容易的知識(shí)出發(fā)，從高中教學(xué)的第一節(jié)課開始站在學(xué)好物理學(xué)的高度，在傳授知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的物理思維，隨著教學(xué)的深入讓學(xué)生理解并形成用理想化方法建立物理理想模型的能力，掌握學(xué)好物理學(xué)的一種科學(xué)方法。