模型在我們?nèi)粘Ｉ睢⒐こ碳夹g(shù)和科學(xué)研究中經(jīng)常見到，對我們的生產(chǎn)生活有很大幫助。物理學(xué)研究具有復(fù)雜性。怎樣發(fā)現(xiàn)復(fù)雜多變的客觀現(xiàn)象背后的基本規(guī)律呢？又如何簡單的表達(dá)它們呢？人們有幸在漫長地實(shí)踐活動(dòng)中找到一些有效的方法，其中一個(gè)就是：在具體情況下忽略研究對象或過程的次要因素，抓住其本質(zhì)特征，把復(fù)雜的研究對象或現(xiàn)象簡化為較為理想化的模型，從而發(fā)現(xiàn)和表達(dá)物理規(guī)律。

既然物理模型是物理學(xué)研究的重要方法和手段，物理教育和教學(xué)中對物理模型的講述和講授就必不可少。建立物理模型就要忽略次要因素以簡化客觀對象，合理簡化客觀對象的過程就是建立物理模型的過程。根據(jù)簡化過程和角度的不同，將物理模型分為以下五類：物理對象模型、物理?xiàng)l件模型、物理過程模型、理想化實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型。下面我們逐個(gè)加以說明。

（一）物理對象模型——直接將具體研究對象的某些次要因素忽略掉而建立的物理模型。這種模型應(yīng)用最為廣泛，在初中物理教材中有許多很好的例子。例如：質(zhì)點(diǎn)、薄透鏡、光線、彈簧振子、理想電流表、理想電壓表、理想電源和分子模型。作為例子，我們詳細(xì)分析質(zhì)點(diǎn)。質(zhì)點(diǎn)，就是忽略運(yùn)動(dòng)物體的大小和形狀而把它看成的一個(gè)有質(zhì)量的幾何點(diǎn)。其條件是在所研究的問題中，實(shí)際物體的大小和形狀對本問題的研究的影響小到可以忽略。這樣以來，很多類型的運(yùn)動(dòng)的描述就得到化簡。比如所有做直線運(yùn)動(dòng)的物體都可以看成質(zhì)點(diǎn)。因?yàn)樽髦本€運(yùn)動(dòng)的物體的每一個(gè)部分每時(shí)每刻都做同樣的運(yùn)動(dòng)，所以就可以忽略其大小和形狀，而只找這個(gè)物體上的一個(gè)點(diǎn)作為概括，當(dāng)然這個(gè)點(diǎn)的質(zhì)量等于物體本身的質(zhì)量。這樣，直線運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡就是一條直線，很容易想象、理解和刻畫。很多具體例子都可以這么做，例如以最大速度行駛在筆直鐵軌上的火車，沿著航空路線飛行的客機(jī)，從比薩斜塔上下落的鐵球，等等。

（二）物理?xiàng)l件模型——忽略研究對象所處條件的某些次要因素而形成的物理模型。在初中物理中有：光滑面、輕質(zhì)桿、輕質(zhì)滑輪、輕繩、輕質(zhì)球、絕熱容器、勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場等。我們以輕質(zhì)桿為例加以分析。比如簡單機(jī)械里的杠桿，在初中階段問題往往歸結(jié)到力矩的平衡上來。即：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂。動(dòng)力和阻力都包括桿以外的物體對杠桿的作用力，還包括桿本身的重力。而桿重力的力臂在桿上的每一點(diǎn)都不同，這樣除了桿的形狀是幾何規(guī)則的少數(shù)例子以外的絕大部分杠桿問題在初中階段就沒法解決。而輕質(zhì)桿的引入正好解決了這一問題。輕質(zhì)桿是忽略了自身重力的彈性桿。當(dāng)外界物體對杠桿的力矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于桿自身重力的力矩或者桿自身重力的力矩相互抵消時(shí)，就可以把桿當(dāng)成輕質(zhì)桿，杠桿受到的力矩只有外力矩，這樣所有杠桿平衡問題都可以迎刃而解。

（三）物理過程模型——忽略物理過程中的某些次要因素建立的物理模型。在初中物理中有：勻速直線運(yùn)動(dòng)、穩(wěn)恒電流等。這些物理模型都是把物理過程中的某個(gè)物理量的微小變化忽略掉，把這個(gè)物理量看成是恒定的。因?yàn)檫@些量的變化量與物理量本身相比太小了，以至于可以略去不計(jì)。這樣不用考慮過程中物理量的復(fù)雜變化情況而只考慮恒定過程，分析問題就容易多了。

（四）理想化實(shí)驗(yàn)——在大量實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)過邏輯推理，忽略次要因素，抓住主要特征，得到在理想條件下的物理現(xiàn)象和規(guī)律的科學(xué)研究方法就是理想實(shí)驗(yàn)。理想化方法是物理科學(xué)研究和物理學(xué)習(xí)中最基本、應(yīng)用最廣泛的方法。初中物理中就有一個(gè)非常著名的理想化實(shí)驗(yàn)：伽利略斜面實(shí)驗(yàn)。伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)有許多，現(xiàn)在舉其中的一個(gè)例子，同樣的小球從同種材料同樣高度的斜面上滑下來，在摩擦力依次減小的水平面上沿直線運(yùn)動(dòng)的路程依次增大。伽利略由此推知：小球在沒有摩擦的水平面上永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)（在理想條件下的物理現(xiàn)象）。牛頓又在此基礎(chǔ)上建立了牛頓第一定律。無需多論，也足以見得理想實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)大力量。

在高中階段的物理學(xué)習(xí)中，高中學(xué)生，特別是高中一年級的新生，反映比較普遍的問題就是:高中物理難學(xué)，課堂上教師講的內(nèi)容，基本能聽懂，但在處理一些物理問題時(shí)，感到很茫然，覺得無從下手。究其原因，大多數(shù)學(xué)生在處理物理問題時(shí)，首先是不能建立起相應(yīng)的物理情景，當(dāng)然也就談不上相應(yīng)的物理模型的建立，最終導(dǎo)致物理問題不能處理或是處理不當(dāng)。學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的許多問題，都與對問題的物理情景建立、理解有關(guān)，很多困難“難”就難在對物理情景不清楚，因此無法運(yùn)用物理模型或物理規(guī)律解決問題。對教學(xué)中的物理概念、物理規(guī)律理解不清楚，也與教師沒有設(shè)立合適的物理情景進(jìn)行教學(xué)有關(guān)?？梢哉f，學(xué)生學(xué)習(xí)物理的第一步就是建立物理情景。物理問題都是通過某種物理情景呈現(xiàn)的，這與物理學(xué)的研究對象是一些有形客體或理想模型密不可分的，從因果關(guān)系看“景”是通過“物”呈現(xiàn)出來，作用于人的感官才能“觸景生情”。

建立物理情景是建立物理模型的基礎(chǔ)，是建立物理模型的一個(gè)重要步驟，是不可或缺的。在建立物理情景的過程中，要引導(dǎo)學(xué)生從物理問題中獲取建立物理情景的重要信息，再對這些信息進(jìn)行必要的加工整理、去偽存真的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考問題，讓學(xué)生在積極的思考中體驗(yàn)自己的思維經(jīng)歷，并在自己的腦海中留下這種思維經(jīng)歷的烙印。建立物理情景實(shí)際上就是將物理問題恢復(fù)還原為一個(gè)物理過程，一個(gè)物理過程可以是一個(gè)單一的物理過程，也可以是一個(gè)物理過程中包含有幾個(gè)小的物理過程。在把握一個(gè)物理過程所提供的各種信息的同時(shí)，也要把握各個(gè)小的物理過程之間的相互聯(lián)系和相互制約，大多數(shù)情況下這種相互聯(lián)系和相互制約的連接點(diǎn)，就是解決物理問題的切入點(diǎn)。在一個(gè)物理過程中，把握住了物理問題中提供的各種信息，以及這些信息之間的相互聯(lián)系和相互制約的關(guān)系，就等于把握住了建立物理模型的要點(diǎn)，就等于為建立物理模型鋪平了道路。在建立物理情景的基礎(chǔ)上，過渡到物理模型的建立，是培養(yǎng)學(xué)生形成物理思維的一種有效的方法，也是培養(yǎng)學(xué)生用物理方法解決實(shí)際問題能力的一種現(xiàn)實(shí)的、有效的、可行的途徑。

物理模型(包括它的數(shù)學(xué)表達(dá))是物理問題的高度抽象和概括，是認(rèn)識主體對客觀實(shí)際能動(dòng)反映的一種表現(xiàn)，是認(rèn)識主體由實(shí)踐上升為理論的一個(gè)過程。物理模型不僅是典型的物理問題，也是對物理基礎(chǔ)知識的高度概括和總結(jié)。物理模型的首要特點(diǎn)就是它的典型性和代表性。物理模型是從一類物理問題中，突出問題的主要屬性，抓住問題的主要本質(zhì)，去除干擾和次要因素，即抓住事物的主要矛盾，而忽略其次要矛盾。例如，質(zhì)點(diǎn)的剛體模型。物理模型是集基礎(chǔ)知識與基本規(guī)律于一體，具有代表性的物理規(guī)律的集中體現(xiàn)。物理模型不只是物理知識的結(jié)晶，同時(shí)也是物理思維的結(jié)晶，更是處理物理問題的一種方法，掌握好物理模型的建立，除了加深對物理概念的理解之外，還可以從物理模型的建立，理解物理知識深刻的內(nèi)涵及外延，體會(huì)將物理知識用于解決實(shí)際問題的思路和邏輯方法。

物理模型不僅能簡明扼要地揭示物理規(guī)律，還可以體現(xiàn)出物理模型和物理規(guī)律在表現(xiàn)形式上的完美與和諧。例如，動(dòng)量定理和動(dòng)能定理，前者表現(xiàn)了力在時(shí)間上的累積效應(yīng)，后者表現(xiàn)了力在空間上的累積效應(yīng)。力的作用效果在時(shí)間和空間上的表現(xiàn)是那樣的完美與統(tǒng)一;在形式上的表現(xiàn)是那樣的對稱與和諧。從這種形式中可以體會(huì)到物理學(xué)美麗的風(fēng)景，體會(huì)它在形式上的完美。物理模型是知識與思維的產(chǎn)物，是物理知識與能力的完美結(jié)合，體現(xiàn)物理模型的和諧美，體現(xiàn)科學(xué)思維與人文精神相互作用的偉大結(jié)果。

物理情景與物理模型的建立，可以使抽象的物理知識更貼近于現(xiàn)實(shí)實(shí)際生活，更貼近學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)。使學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識能有親切感和現(xiàn)實(shí)感，同時(shí)豐富物理課程的形式，特別是在新教材引入研究性學(xué)習(xí)、探索性活動(dòng)的情況下，如何讓學(xué)生在較少的課時(shí)內(nèi)，掌握更豐富的物理知識，物理模型的教學(xué)不失為一種有效方法。抓住物理情景與物理模型的建立，將最基礎(chǔ)、最典型的物理模型、物理問題介紹給學(xué)生，并通過建立物理情景和物理模型，將研究方法和處理物理問題的方法展示給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，感悟物理情景與物理模型的建立在處理物理問題時(shí)所發(fā)揮的積極、有效的作用。

物理模型來源于實(shí)踐，從實(shí)踐中形成理論，又反作用于實(shí)踐。物理模型作為物理基本知識單元，是掌握基本物理知識的基礎(chǔ)，也是形成物理綜合問題的基礎(chǔ)。創(chuàng)新學(xué)習(xí)，從某種意義上講，就是打破原有的知識結(jié)構(gòu)，對原有知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新組合，重組的過程就是知識遷移的過程。在學(xué)習(xí)過程中不斷發(fā)現(xiàn)原有物理模型的缺陷，于是在打破原有知識結(jié)構(gòu)的過程中，建立新的物理模型。

傳統(tǒng)教育在許多方面抹殺了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性，在教學(xué)過程中以教師向?qū)W生的知識灌輸為中心，遵從“知識輸入→知識儲(chǔ)存→知識提取”這一不變主旋律，把學(xué)生僅僅看做是知識的儲(chǔ)存器。學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性得不到充分的發(fā)展，反而受到壓抑?，F(xiàn)在大力提倡創(chuàng)新教育，就要求教師轉(zhuǎn)變教育觀念，緊緊抓住以學(xué)生為主體這一教學(xué)特征，讓學(xué)生學(xué)會(huì)思維，掌握處理實(shí)際問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，而不僅僅是讓學(xué)生學(xué)習(xí)必要的物理基礎(chǔ)知識。

在物理教學(xué)中的教學(xué)方法很多，而物理模型教學(xué)法可以說是其中很重要的一種方法?？v觀物理學(xué)的發(fā)展史，模型方法在物理學(xué)的產(chǎn)生發(fā)展過程中發(fā)揮了重大的作用。物理學(xué)的發(fā)展史可以說是一個(gè)建立物理模型和用新的物理模型代替舊的物理模型的過程。物理學(xué)中的概念、規(guī)律和公式等幾乎都是借助于物理模型進(jìn)行抽象概括而來的?？梢哉f，不了解和不掌握物理模型的方法，就學(xué)不好物理。

建立正確鮮明的物理模型本身就是重要的物理內(nèi)容之一，它與相應(yīng)的物理概念、規(guī)律現(xiàn)象相依托，它是物理教學(xué)的重要方法和有力的手段之一。同時(shí)了解物理模型的遷移和轉(zhuǎn)化，對于物理邏輯的培養(yǎng)和學(xué)習(xí)能力的提高具有深遠(yuǎn)的影響，所以我們應(yīng)充分重視物理教學(xué)中的物理模型教學(xué)法的作用。

下面，我們就針對在高中物理教學(xué)過程中出現(xiàn)的模型問題從三個(gè)方面進(jìn)行討論。

一、利用物理模型強(qiáng)化對物理知識的理解

在高中物理的學(xué)習(xí)中有很多容易混淆的概念和規(guī)律，我們?nèi)绾螀^(qū)分這些知識對與我們理解和運(yùn)用物理規(guī)律解決實(shí)際問題就有重要的指導(dǎo)作用。這里就針對力學(xué)的中的幾種容易混淆的概念模型進(jìn)行比較。

構(gòu)建模型是一種非常靈活的教學(xué)策略，這不僅能夠讓知識理解起來更加生動(dòng)直觀，這種方式往往也能夠極大的吸引學(xué)生的教學(xué)參與熱情．在初中物理課堂上，教師要善于進(jìn)行物理模型的有效構(gòu)建，可以用模型來輔助各類知識的教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生對于教學(xué)知識點(diǎn)的充分理解與掌握．基于物理課程的特征，不少知識點(diǎn)都可以有效地用模型加以呈現(xiàn)，這也給模型教學(xué)提供了很大的操作空間．教師要充分發(fā)揮這種教學(xué)方法的優(yōu)越性，要用模型來輔助學(xué)生對于知識的充分理解與吸收，提升課堂教學(xué)的綜合實(shí)效．

1物理模型的構(gòu)建模式

1．1用類比法建立物理模型

模型構(gòu)建的模式有很多種，針對不同的教學(xué)內(nèi)容，教師要有針對性地進(jìn)行選擇．用類比法來建立物理模型是一種常見的方式，這種模型構(gòu)建的模式也有著很大的操作空間．有些物理現(xiàn)象、規(guī)律，我們無法直接展示給學(xué)生，這時(shí)若能用學(xué)生頭腦中已有的物理模型來類比，則可幫助學(xué)生建立新的合理的物理模型．例如，電壓和電流概念，對學(xué)生而言很抽象，這類很抽象的概念也無法通過實(shí)驗(yàn)來展示研究．但水壓和水流學(xué)生是比較熟悉的，教學(xué)時(shí)，可用水壓水流來類比，幫助學(xué)生建立電壓、電流的物理模型．這種方法的效用非常直觀，有了這個(gè)很貼切的類比后學(xué)生立刻能夠獲知電壓和電流的內(nèi)涵，這便能夠極大地提升知識教學(xué)的成效．

1．2用虛擬法建立物理模型

物理學(xué)的研究中涉及到很多學(xué)生無法看到也無法解釋的物理現(xiàn)象、物理概念以及相應(yīng)的實(shí)物，然而，讓學(xué)生對于這些內(nèi)容有一個(gè)基本認(rèn)知，卻是學(xué)生能夠掌握相關(guān)知識的重要前提．對于這類知識的教學(xué)，教師不妨采取虛擬模型的構(gòu)建來幫助學(xué)生架構(gòu)橋梁．有些模型在實(shí)際中是根本不存在的，但為了研究方便，可以形象地引入一個(gè)虛擬的物質(zhì)結(jié)構(gòu)或過程．例如，為了便于描述光的傳播，引入了光線;為了便于描述磁場，引入了磁感線．這種方式在物理教學(xué)中非常常見，這也是物理模型構(gòu)建的很有代表性的典范．教師要發(fā)散自身的思維，在物理模型構(gòu)建中要采取多樣化的方式，這樣才能夠發(fā)揮模型教學(xué)的更積極的效果．

摘要:結(jié)合實(shí)現(xiàn)靜態(tài)虛擬穿衣中的實(shí)際問題,詳細(xì)地介紹了基于彈簧質(zhì)點(diǎn)模型的織物變形模型和基于AABB層次包圍盒的碰撞檢測算法。借助層次空間分解法的思想,將縫合衣片的相對位置同人模自身的結(jié)構(gòu)信息相結(jié)合,靈活地構(gòu)造人模AABB樹,減少了不相交元素的碰撞檢測次數(shù),從而提高了算法的效率。最后還給出了實(shí)現(xiàn)整個(gè)虛擬穿衣過程的具體步驟。關(guān)鍵詞:織物變形仿真;彈簧質(zhì)點(diǎn)模型;碰撞檢測;空間分解法;層次包圍盒法;顯式歐拉方法

1前言隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對于紡織服裝業(yè)CAD/CAM的應(yīng)用要求也越來越高,二維服裝CAD系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足要求,人們迫切希望借助計(jì)算機(jī)完成一些更加實(shí)用的三維功能。若能直接將二維服裝CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)的衣片,在計(jì)算機(jī)上真實(shí)地模擬出穿在人體上的效果,便可以幫助設(shè)計(jì)師直接在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行著裝效果檢查、服裝裁剪片縫合檢查等工作。這樣就可大大提高服裝從設(shè)計(jì)階段到生產(chǎn)階段間的效率,具有非常重要的實(shí)用價(jià)值。要通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)這一功能,有兩個(gè)關(guān)鍵的問題必須解決:1)建立合適的織物變形模型;2)選擇高效而實(shí)用的碰撞檢測算法。

研究織物變形仿真的方法通常分為三類:幾何的、物理的和混合的(幾何和物理方法的混合)。純幾何的造型方法很難反映織物的物理特性,因此基于物理的方法研究,近年來已占據(jù)了主導(dǎo)地位。在織物變形物理仿真模型中[1],按比擬織物結(jié)構(gòu)的方式又可分為兩大類:1)離散質(zhì)點(diǎn)型模型:比較典型的有Feynma等建立的質(zhì)點(diǎn)網(wǎng)格模型、Breen等建立的粒子模型和XProvot等建立的彈簧質(zhì)點(diǎn)模型;2)連續(xù)介質(zhì)型模型:比較典型的有Terzopoulos等建立的彈性變型模型、Liling等建立的空氣動(dòng)力模型、Aono建立的波傳播模型、Collier等建立的有限元模型等。

以上的織物變形物理仿真模型,由于其建模的原理和方法不盡相同,因此,它們適用于不同的應(yīng)用場合有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

我們結(jié)合設(shè)計(jì)虛擬穿衣功能的實(shí)際,認(rèn)為XProvot所建立的彈簧質(zhì)點(diǎn)模型,模型簡單,易于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn),在模擬衣片復(fù)雜的動(dòng)態(tài)變形過程時(shí),能夠取得比較真實(shí)的模擬效果和較快的模擬速度。

在模擬三維服裝穿在人體上的真實(shí)效果時(shí),會(huì)遇到大量的碰撞現(xiàn)象:衣片同人模之間以及衣片自身間的一種相互滲透和穿越。只有很好地解決了滲透和穿越的問題,才能逼真地完成虛擬穿衣的模擬過程。因此,碰撞檢測是整個(gè)模擬過程的關(guān)鍵。碰撞檢測非常耗時(shí),最簡單的碰撞檢測算法是對兩個(gè)碰撞體中的所有基本幾何元素(通常為三角形)進(jìn)行兩兩相交測試。

摘要：物理模型構(gòu)建是物理學(xué)發(fā)展的重要方向。高中物理模型雖然不同于科學(xué)研究中的物理模型，但兩者思維過程的本質(zhì)是一樣的。本文主要介紹高中物理模型的構(gòu)建、構(gòu)建模型的教學(xué)策略、使用模型應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：物理模型；模型構(gòu)建；教學(xué)策略

物理學(xué)是一門研宄自然現(xiàn)象和事物的科學(xué)，而事物之間有復(fù)雜的聯(lián)系，這使得研宄產(chǎn)生了復(fù)雜性，這就要求我們對其進(jìn)行科學(xué)的抽象，建立起能反映物理客體本質(zhì)屬性的理想模型。任何一個(gè)物理模型，都表征著對一個(gè)運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)描述，既標(biāo)志著對運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識深度，也標(biāo)志著對運(yùn)動(dòng)的概括能力，從這個(gè)意義上看，一個(gè)物理模型代表著一種物理思維。

一、高中物理模型的構(gòu)建

物理模型構(gòu)建與科學(xué)研究中的物理模型構(gòu)建既有聯(lián)系又有區(qū)別。首先兩者構(gòu)建主體的知識背景不同，前者是僅有中學(xué)知識水平的學(xué)生，后者是擁有豐富物理學(xué)、天文學(xué)、數(shù)學(xué)等知識功底的物理學(xué)家；其次兩者構(gòu)建的要求不同，前者是根據(jù)高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)的要求設(shè)計(jì)的，后者是根據(jù)科學(xué)研宄的要求設(shè)計(jì)的；再次兩者構(gòu)建的目標(biāo)不同，前者是為了讓學(xué)生更好地認(rèn)識物理基本知識和基本規(guī)律，后者是為了更深入的認(rèn)識一個(gè)物理事件的本質(zhì)。但從根本上說兩者思維過程是一致的，都通過探宄，使用歸納、演繹、類比等思維方法，將己有物理知識進(jìn)行假設(shè)、模擬，把復(fù)雜的事物進(jìn)行簡化、抽象構(gòu)建一個(gè)能反映原型物理本質(zhì)的模型，進(jìn)而通過對模型的研究獲取原型的信息，為形成理論建立基礎(chǔ)。1．物理概念模型的構(gòu)建。物理概念不僅是物理基礎(chǔ)知識的重要組成部分，也是構(gòu)成物理規(guī)律、建立物理公式和完善物理理論的基礎(chǔ)與前提。物理概念是人類智慧的結(jié)晶，凝結(jié)著很高的智力價(jià)值，是培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)、提高能力的好材料。給抽象的或復(fù)雜的物理概念建立模型，能幫助學(xué)生認(rèn)識物理事物的本質(zhì)，如“電場強(qiáng)度”概念模型的構(gòu)建：通過觀察與分析可知，同一個(gè)檢驗(yàn)電荷在場源電荷0形成的電場中的不同位置所受電場力大小、方向均不同。這個(gè)電場力是同一個(gè)電場對同一個(gè)檢驗(yàn)電荷的，所以，場源電荷周圍不同位置的電場有強(qiáng)弱之分和方向之別。因此，要引入物理量描述這種性質(zhì)一一電場強(qiáng)度。（1）電場強(qiáng)度的方向同一檢驗(yàn)電荷在電場中不同的點(diǎn)所受電場力方向不同，因此，場強(qiáng)不僅有大小，而且有方向，是矢量。用檢驗(yàn)電荷所受電場力的方向表征場強(qiáng)方向比較恰當(dāng)，但是正、負(fù)檢驗(yàn)電荷在電場中同一點(diǎn)所受電場力方向相反，怎樣定義場強(qiáng)方向呢？回顧初中磁場方向的定義，小磁針AT、s極受力方向也是相反的，于是人為規(guī)定：小磁針＃極受力方向?yàn)榇艌龇较?，這是人們的一種習(xí)慣。電場強(qiáng)度方向的定義也是如此，規(guī)定帶正電的檢驗(yàn)電荷所受的電場力方向?yàn)閳鰪?qiáng)方向。（2）電場強(qiáng)度的大小據(jù)庫侖定律知點(diǎn)電荷＾在場源電荷0形成的電場中某點(diǎn)所受的電場力大小一定，不同位置所受的電場力大小不同，且都與點(diǎn)電荷9的電荷量成正比（分析數(shù)據(jù)表略）。分析數(shù)據(jù)不難得出：放入電場中某點(diǎn)的試探電荷所受的電場力與試探電荷所帶電荷量的比值一定，電場中不同點(diǎn)比值不同，此比值只與場源電荷0有關(guān)、與電場中的位置有關(guān)，而與試探電荷？無關(guān)，該比值就是該點(diǎn)的電場強(qiáng)度。2．物理原理和規(guī)律模型的構(gòu)建。物理原理和規(guī)律主要包括物理事物的特征、成因及其發(fā)展變化和相互間的聯(lián)系，這種模型可以讓學(xué)生更深刻的認(rèn)識物理現(xiàn)象、運(yùn)動(dòng)和規(guī)律，如力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系模型的構(gòu)建。實(shí)驗(yàn)探宄1：取三個(gè)相同的鋼球，將其中兩個(gè)球分別包裹錫箔紙和棉膠帶，在斜面左側(cè)同一高度處靜止釋放，觀察三個(gè)小球到達(dá)右側(cè)最高點(diǎn)位置。現(xiàn)象：⑴三個(gè)小球到達(dá)右側(cè)最高點(diǎn)時(shí)高度比釋放時(shí)的高度低一些；⑵普通鋼球接近釋放時(shí)的高度，包裹醫(yī)用棉膠帶的鋼球最低。學(xué)生猜想：球與軌道間有摩擦，且大小不同。學(xué)生體驗(yàn)：感受三個(gè)鋼球表面的粗糙程度，普通鋼球最光滑、包裹棉膠帶的鋼球最粗糙。探宄結(jié)果：三個(gè)鋼球釋放后總是試圖達(dá)到原來釋放時(shí)的高度，但由于摩擦阻力的存在，它們總達(dá)不到釋放時(shí)的高度，摩擦阻力越小鋼球越接近釋放時(shí)的高度。探宄實(shí)驗(yàn)2：普通鋼球從左側(cè)同一高度靜止釋放，減小右側(cè)斜面與水平面間的夾角。現(xiàn)象：鋼球接近釋放時(shí)的高度，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和距離會(huì)越來越長。推論：繼續(xù)減小右側(cè)斜面與水平面間的夾角直到右側(cè)斜面水平，再釋放鋼球，鋼球會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去，永遠(yuǎn)停不下來。學(xué)生認(rèn)識到不受力作用時(shí)物體將保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。在這樣一個(gè)探究過程中，提出問題、猜想與假設(shè)、分析論證等要素十分突出，實(shí)驗(yàn)所起的作用也十分明顯。3．物理知識系統(tǒng)模型的構(gòu)建。物理事物各要素之間是相互聯(lián)系、相互作用、相互制約的，特別是復(fù)雜的物理事物影響因素很多，知識系統(tǒng)模型就是把這些影響因素進(jìn)行分類、歸納，并找到它們之間的相互聯(lián)系，從而進(jìn)行快速、有效地整理、分析，形成全面的物理知識系統(tǒng)。如靜電場性質(zhì)模型的構(gòu)建（如圖1所示）。試探電荷在電場中某點(diǎn)所受電場力與電荷a比值圖1靜電場性質(zhì)模型的構(gòu)建形成穩(wěn)固的“知識鏈”有利于突出知識遞進(jìn)關(guān)系。知識間聯(lián)系越緊密，就越容易為教學(xué)提供一個(gè)比較清晰的知識線索，確保學(xué)生的學(xué)習(xí)循序漸近。高中物理理想模型能夠把一些復(fù)雜的物理過程經(jīng)過分解、簡化、抽象為簡單的、易于理解的物理過程。在構(gòu)建物理模型時(shí)，必須遵循以下原則：⑴相似性：在允許的近似范圍內(nèi)，準(zhǔn)確地反映物理的客觀本質(zhì)；⑵抽象性：在充分認(rèn)識客體的前提下，總結(jié)出更深層次的理性表述；⑶可控性：以物理模型所表示的物理情景，要能進(jìn)行控制下的運(yùn)行及模擬。讓學(xué)生更透徹的理解物理知識，有助于培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)思維能力，使學(xué)生從前人的科學(xué)思維中獲得收益，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和刨造性，提高物理教學(xué)的有效性。

二、構(gòu)建高中物理模型的教學(xué)策略

摘要：高中物理涉及知識深且廣，難度系數(shù)比初中物理大的多，可以說物理是整個(gè)高中所學(xué)課程最難的科目。高中生學(xué)習(xí)物理十分吃力，甚至不知如何學(xué)，對物理的興趣逐漸缺乏。因此，在教學(xué)中結(jié)合現(xiàn)有的知識創(chuàng)設(shè)相關(guān)的教學(xué)方法成為高中物理教師教學(xué)的重中之重。模型是一種將特殊的、抽象的知識轉(zhuǎn)變?yōu)橐话阒R的工具，學(xué)生通過模型可以解決物理中的很多問題。模型教學(xué)應(yīng)該成為教師目前教學(xué)的重要手段。

關(guān)鍵詞：高中物理;模型運(yùn)用;教學(xué)方法

高中階段學(xué)生必須掌握的理學(xué)基礎(chǔ)知識是物理，它在理科生運(yùn)用綜合知識學(xué)習(xí)過程中起著關(guān)鍵作用，因此高中理科生必須有效地掌握這一門課程。高中物理學(xué)習(xí)的對象通常是需要建立模型來研究，而這些模型大多是抽象化的。因此，物理教師在教學(xué)中要注重引導(dǎo)學(xué)生建立、運(yùn)用、分析物理模型。這不僅有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，積極主動(dòng)地將物理中復(fù)雜的問題簡單解決，還有利于學(xué)生創(chuàng)造思維能力的培養(yǎng)。

一、模型教學(xué)的含義及特征

模型教學(xué)就是教師在教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生將生活和自然界中的事物相聯(lián)系，并且歸納本質(zhì)相同或相似的問題，然后再總結(jié)它們之間的條件、過程、處理方法、結(jié)果，在此基礎(chǔ)上，建立一整套完整的程序，最后得出物理規(guī)律的教學(xué)。模型教學(xué)最大的特點(diǎn)是直觀性，建立模型使得教學(xué)內(nèi)容更加直觀，將抽象性、概括性的知識形象化、具體化。用質(zhì)點(diǎn)建立模型的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)它的模型就是簡單明了的、無大小形狀的質(zhì)量點(diǎn)。物理模型除了具有直觀性，還有假定性和科學(xué)性的特點(diǎn)。模型的建立是在科學(xué)的基礎(chǔ)上，對其主要內(nèi)容進(jìn)行歸納總結(jié)，使得內(nèi)容模型化，這種模型化就是一種假設(shè)的狀態(tài)。模型教學(xué)還有簡潔性的特點(diǎn)。物理知識多且雜，在實(shí)際動(dòng)手操作過程中，是復(fù)雜難懂的。因?yàn)槟Ｐ褪峭ㄟ^高度概括的，具有簡單明了的特性，學(xué)生也容易接受知識、消化知識。

二、模型教學(xué)的重要性

摘要：高中物理模型教學(xué)存在學(xué)生缺乏建模意識與思想、缺乏對模型的理解和運(yùn)用能力。要想提升模型教學(xué)質(zhì)量，需培養(yǎng)學(xué)生的模型意識與模型思想，培養(yǎng)學(xué)生對物理信息的抽象能力，重視對物理模型形成過程的講解，重視開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

關(guān)鍵詞：高中物理；模型教學(xué)；模型意識；模型思想；抽象能力；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

一、新形勢下高中物理模型教學(xué)現(xiàn)狀

隨著素質(zhì)教育的實(shí)施，模型教學(xué)中的不足逐漸浮出水面，物理教師在模型教學(xué)方面一直很難突破瓶頸，其主要原因是教師沒有認(rèn)識到制約學(xué)生建模能力提高的因素。制約學(xué)生建模能力提升的因素主要有以下幾點(diǎn)。其一，學(xué)生缺乏模型意識。建模思想是高中物理教學(xué)中的重點(diǎn)，在高中物理教學(xué)中占據(jù)突出地位。物理學(xué)習(xí)最重要的一點(diǎn)就是一題多解、靈活運(yùn)用知識，模型在很多物理解題過程中都可以通用，但是學(xué)生在解題過程中習(xí)慣運(yùn)用公式解題，沒有養(yǎng)成尋找模型關(guān)系的習(xí)慣，也就無法形成模型意識。其二，學(xué)生缺乏模型思想?？茖W(xué)的模型教學(xué)方法應(yīng)該是建立在物理思想方法基礎(chǔ)上的，而現(xiàn)階段高中物理模型教學(xué)過程中缺少對學(xué)生物理思想的培養(yǎng)，導(dǎo)致學(xué)生在建模中的學(xué)習(xí)質(zhì)量很難提升。這樣，學(xué)生就很容易對物理模型產(chǎn)生畏難情緒，進(jìn)而影響物理學(xué)習(xí)的興趣，這一點(diǎn)必須引起教師的高度重視。其三，學(xué)生缺乏對模型的理解和運(yùn)用能力。高中物理教學(xué)的目的不是讓學(xué)生掌握模型，而是提高學(xué)生對模型的理解和運(yùn)用能力。建模是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)，學(xué)生對模型的理解不夠全面和深入，就會(huì)在遇到實(shí)際問題時(shí)不能合理地運(yùn)用模型來解決實(shí)際問題。

二、新形勢下高中物理模型教學(xué)的策略和方法

1.培養(yǎng)學(xué)生的模型意識與模型思想

一、課題的現(xiàn)實(shí)背景及意義

在高中物理教學(xué)中，模型一直占有重要的地位，物理學(xué)科的研究對象是自然界物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和最普遍的運(yùn)動(dòng)形式，對于那些紛繁復(fù)雜事物的研究，首先就需要抓住其主要的特征，而舍去那些次要的因素，形成一種經(jīng)過抽象概括了的理想化的“模型”，這種以模型概括復(fù)雜事物的方法，是對復(fù)雜事物的合理的簡化。對模型進(jìn)行深刻的研究和分析，掌握模型的基本規(guī)律后，就相當(dāng)于掌握了一個(gè)模塊，利用一個(gè)一個(gè)這樣的模塊，就可以構(gòu)建復(fù)雜的物理問題，反之，復(fù)雜的物理問題也可以由此得解。因此，無論問題情景多么新穎多變、或是與日常生活密切聯(lián)系的實(shí)際問題，都可以歸結(jié)為學(xué)生熟悉的物理模型。比如：運(yùn)動(dòng)員的跳水問題是一個(gè)“豎直上拋”運(yùn)動(dòng)的物理模型；人體心臟收縮使血液在血管中流動(dòng)可簡化為一個(gè)“做功”的模型等等。由于物理模型是同類通性問題的本質(zhì)體現(xiàn)和核心歸整，長期以來，建立物理模型的方法一直是中學(xué)物理教學(xué)的重要內(nèi)容之一，它對提高課堂效率、培養(yǎng)學(xué)生能力起到一定的作用。

教學(xué)改革是一個(gè)不斷推陳出新的過程，隨著形勢的發(fā)展，舊的矛盾解決了，新的矛盾又會(huì)產(chǎn)生。新的課程標(biāo)準(zhǔn)指出，高中物理課程旨在進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，從知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生，為學(xué)生終身發(fā)展、應(yīng)對現(xiàn)代社會(huì)和未來發(fā)展的挑戰(zhàn)奠定基礎(chǔ)，其重點(diǎn)之一就是促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革。因此，高中物理教學(xué)中要實(shí)施新課程理念，必須在思想上樹立“以人為本”的觀念，課堂教學(xué)應(yīng)該做到“化知識為德性，化理論為方法”。在新課程視野下，物理模型的教學(xué)的內(nèi)容和功能也應(yīng)有相應(yīng)的的調(diào)整，它不能僅僅是一個(gè)傳授物理知識的簡單過程，更應(yīng)該是一個(gè)貫穿物理思想方法的過程，教材中蘊(yùn)涵的豐富的模型依然是對學(xué)生進(jìn)行物理思想方法教育合適的載體，我們要重新審視物理模型的功能，開發(fā)物理模型新的功能及在新課程中的應(yīng)用。

目前，在高中物理課堂教學(xué)中雖已重視了物理模型的教學(xué)作用，但許多教師還只停留在單純地利用物理模型進(jìn)行物理知識和技能的訓(xùn)練層面上，典型的教學(xué)模式往往是先由教師總結(jié)歸納出一些物理模型呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生跟著教師的思路去理解，并輔以大量機(jī)械性訓(xùn)練。這樣的課堂教學(xué)完全由教師主宰，忽視了學(xué)生的認(rèn)知主體作用。學(xué)生往往只會(huì)識別已接觸過的模型，不會(huì)辨別未遇到過的情景，更不會(huì)自己建立模型、解決問題。這造成了學(xué)生不重視構(gòu)建物理模型的過程，更多的是運(yùn)用形象思維方式，只記住物理模型的靜態(tài)結(jié)論，生搬硬套。

本課題研究的主要現(xiàn)實(shí)意義就是：改變物理模型脫離學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和新課程要求的狀況，把物理模型放在問題中，放到現(xiàn)實(shí)中，放到一定的情景中，由學(xué)生感知、體驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕⑦^程，使物理模型在課堂中靈動(dòng)起來，為學(xué)生提供探索物理規(guī)律并解決物理問題的有效途徑。

“模型教學(xué)”是本課題組成員在多年的教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)、創(chuàng)立的教學(xué)式樣，是在物理課堂教學(xué)中以典型物理模型的引入、構(gòu)建、應(yīng)用串聯(lián)高中物理主要課程內(nèi)容的教學(xué)模式，它具有以下特點(diǎn)：打破了原先以書本知識單一線索發(fā)展的學(xué)習(xí)模式，在“物理模型”的平臺上有機(jī)地綜合了新課程理念下的“引導(dǎo)探索掌握”、“自主學(xué)習(xí)法”、“研究性學(xué)習(xí)”、“合作學(xué)習(xí)”、“實(shí)驗(yàn)探索”、“綜合實(shí)踐活動(dòng)”等教學(xué)方法，通過這種綜合，使物理教學(xué)凸現(xiàn)能力的培養(yǎng)、創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，突出了物理學(xué)習(xí)中應(yīng)有的體驗(yàn)與感悟過程，可以大大提高教學(xué)的效率?！澳Ｐ徒虒W(xué)”還有助于學(xué)生體會(huì)眾多像“簡諧運(yùn)動(dòng)”這樣簡單、和諧、統(tǒng)一、對稱的，充滿美的物理模型，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深對物理知識的理解和物理內(nèi)涵的領(lǐng)悟。

【摘要】本文針對高中學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中關(guān)于物理模型學(xué)習(xí)的實(shí)際情況，從學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)方法和教師的教法等方面進(jìn)行調(diào)查。期望以此了解學(xué)生對于物理模型的學(xué)習(xí)習(xí)慣、方法，以及學(xué)生對哪些模型的特點(diǎn)、規(guī)律掌握比較好，對哪些了解的很模糊。從而有針對性的總結(jié)相關(guān)物理模型的教法與學(xué)法，期望有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的效果及學(xué)習(xí)成績。

【關(guān)鍵詞】高中學(xué)生；物理學(xué)習(xí)；物理模型

中學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中，有時(shí)雖然在物理科目上花了不少時(shí)間，但進(jìn)步不明顯，甚至沒有進(jìn)步。從物理教師的角度來講，雖然付出的很多，但學(xué)生成績還是很難有較大突破。期望據(jù)此總結(jié)出有助于學(xué)生學(xué)、老師教的關(guān)于物理模型的教學(xué)方法。

一、調(diào)查對象與研究方法

1.調(diào)查對象。咸陽市實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一年級160名學(xué)生，高二年級160名理科生。其中回收有效調(diào)查問卷高一年級148份，高二年級158份。2.研究方法。采用不記名問卷調(diào)查法，并對有效問卷的調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了完全統(tǒng)計(jì)。

二、調(diào)查結(jié)果