論物理模型及其在初中物理中的重要性 [摘要]本文首先分析了物理模型在物理學及其發展中的重要性，然后結合初中物理教育教學的特點分析了物理模型在初中物理教育教學中的重要意義。接下來本文按照不同的類型對初中物理模型進行逐一分析，最后給出方法論意義 [關鍵詞]物理模型；初中物理教育；簡單性原理模型在我們的日常生活、工程技術和科學研究中經常見到，對我們的生產生活有著很大的幫助。物理學研究是復雜的，如何發現復雜多變的客觀現象背后的基本規律？如何簡單地表達出來？人們有幸在長期的實踐活動中找到了一些行之有效的方法。其中之一就是：忽略具體情況下研究對象或過程的微小因素，抓住其本質特征，把復雜的研究對象或現象簡化為較為理想化的模型，從而發現和表達物理規律。由于物理模型是物理學研究的重要方法和手段，因此物理模型的描述與傳授在物理教育教學中是必不可少的。建立物理模型，需要忽略一些細枝末節的因素，對客觀對象進行簡化。對客觀對象進行合理簡化的過程，就是建立物理模型的過程。根據簡化過程和角度的不同，物理模型分為以下五類：物理對象模型、物理條件模型、物理過程模型、理想化實驗和數學模型。下面我們一一進行講解。（一）物理對象模型——直接忽略具體研究對象的一些細枝末節的因素而建立的物理模型。
這種模型應用最為廣泛，初中物理教科書中也有很多很好的例子。例如：粒子、薄透鏡、光、彈簧振子、理想電流表、理想電壓表、理想電源和分子模型等。我們以粒子為例進行詳細分析。粒子是一個忽略運動物體大小和形狀的有質量的幾何點。條件是，在所研究的問題中，實際物體的大小和形狀對問題的研究影響不大，可以忽略不計。這樣，許多運動類型的描述就變得簡單了。例如，所有做直線運動的物體都可以看作粒子。由于做直線運動的物體的每一部分每時每刻的運動方式都一樣，所以可以忽略它的大小和形狀，只找出物體上的一個點作為概括。當然，這個點的質量等于物體本身的質量。這樣，做直線運動的物體的運動軌跡就是一條直線，很容易想象、理解和描述。很多具體事例都可以這樣運用，如在直軌道上以最大速度行駛的火車網校頭條，沿航路飛行的客機，從比薩斜塔上落下的鐵球等等。 （二）物理條件模型——忽略研究對象條件的一些次要因素而形成的物理模型。在初中物理中有：光滑表面、輕的棒、輕的滑輪、輕的繩子、輕的球、絕緣容器、均勻電場與均勻磁場等等。我們以輕的棒為例進行分析。 又比如簡單機械中的杠桿，在初中時，常常把問題歸結為力矩的平衡。即：功率×功率臂=阻力×阻力臂。
推動力和阻力都包括桿以外的物體對杠桿的作用力，也包括桿本身的重量。桿的重量的杠桿臂在桿上每一點都是不同的，所以除了少數桿的形狀是幾何規則的情況外初中物理滑輪模型，大多數杠桿問題在初中是無法解決的。輕量桿的引入解決了這個問題。輕量桿是忽略自重的彈性桿。當外物對杠桿的力矩遠大于桿自重的力矩或桿自重的力矩相互抵消時，桿可以看作輕量桿，杠桿上的力矩就只是外力矩了。這樣，一切杠桿平衡問題都可以解決了。 （三）物理過程模型——忽略物理過程中的一些細小因素而建立的物理模型。初中物理中有：勻速直線運動、恒定電流等。這些物理模型都忽略了物理過程中某個物理量的微小變化，把這個物理量看作常數。因為這些量的變化相對于物理量本身來說太小了，所以可以忽略不計。這樣，我們就不需要考慮過程中物理量的復雜變化，而只考慮恒定的過程，分析問題就容易得多。（四）理想化實驗——在大量實驗研究的基礎上，通過邏輯推理，忽略微小因素，抓住主要特征，獲得理想條件下的物理現象和規律的一種科學研究方法，稱為理想實驗。理想化方法是物理科學研究和物理學習中最基本、應用最廣泛的方法。初中物理里有一個非常著名的理想化實驗：伽利略的斜面實驗。
伽利略做過許多斜面實驗，這里舉一個例子初中物理滑輪模型，同一個球從同樣材質、同樣高度的斜面上滑下，它在水平面上沿直線運動的距離隨摩擦力的減小而增大。伽利略由此推論，球在無摩擦水平面上總是勻速直線運動（理想條件下的物理現象）。牛頓在此基礎上建立了牛頓第一定律。不用多說，足以見得理想實驗的強大力量。 （五）數學模型——用數字、字母或其他數學符號構成的描述現實物體定量規律的數學公式、圖形或算法。初中物理中的數學模型主要有磁通線和電場線。磁通線（電場線）是形象地描述磁感應強度（電場強度）空間分布的幾何線條，是一種數學符號。磁場和電場本身的性質對這些幾何線條作了一些規定。例如，空間各點的電場強度只要滿足電場線不相交的唯一條件，就可以得到一個生動、簡潔、準確的描述。
