一、引言

物理学是研究物质相互作用规律及其基本结构的科学，从物理学的性质特点看，物理学是一门具有方法论性质的科学，物理学研究探知物质世界的方法是我们认识自然的基本方法之一。物理学的发展丰富了哲学的内容，促进了哲学的发展。

物理学方法很多，如实验法、模型法、推理法、分析法、假设法、图象法、数学方法等等，而模型法在形成物理概念、建立物理规律中起着重要作用。

所谓物理模型，是人们为了研究物理问题的方便和探讨物理事物的本身而对研究对象所作的一种简化描述，是以观察和实验为基础，采用理想化的办法所创造的，能再现事物本质和内在特性的一种简化模型。理想化的物理模型既是物理学赖以建立的基本思想方法，也是物理学在应用中解决实际问题的重要途径和方法，这种方法的思维过程要求学生在分析实际问题中研究对象的条件、物理过程的特征，建立与之相适应的物理模型，通过模型思维进行推理。

二、模型的种类

（一）物理对象模型

实际物体在某些特定条件下往往可抽象为理想的研究对象，即物理对象模型。物理中常见物理对象的理想模型有：质点、刚体、弹性体、理想流体、弹簧振子、单摆、点电荷、试验电荷、无限大平板、点磁荷、纯电阻（纯电容、纯电感）、光线、薄透镜、点光源、绝对黑体、汤姆逊模型、卢瑟福模型等。如研究竖直放置在光滑圆弧形轨道上的物体作小幅度运动时就可以把它等效为单摆模型处理；研究跳水运动员时就要把跳水运动员看作全部质量集中在其重心的一个质点模型。

（二）物理过程模型

将实际物理过程进行处理，忽视次要因素，考虑主要因素；忽略个性，考虑共性，使之成为典型过程，即过程模型。比如：匀速直线运动，匀变速直线运动，抛体运动，匀速圆周运动，简谐运动，质点运动的自由落体运动，完全弹性碰撞，电学中的稳恒电流，等幅振荡，热学中的等温变化、等容变化、等压变化、绝热变化等等都是物理过程、物理状态的模型。比如：发射炮弹时炮弹在炮筒里的运动，火车、汽车等交通工具在开动后或停止前的一段时间内的运动，石块从不太高的地方下落的运动等。由于它们的运动都很接近匀变速直线运动，我们可以把它们的运动当作匀变速直线运动来处理。

（三）理想化实验模型

在实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，根据逻辑推理法则，对过程进一步分析、推理，找出其规律。伽利略就是从斜槽上滚下的小球上另一个斜槽，后者坡度越大，小球滚得越远的实验基础上，提出了他的理想实验，从而推倒了延续两千年的“力是维持运动不可缺少的原因”的结论，为惯性定律的产生奠定了基础。

（四）模拟式模型

物理概念和规律在形式上是抽象的，在内容上是具体的，因此，我们可以用模拟式模型来描述。比如：关于电场和磁场中引入的电场线、等势面和磁感线等就是模拟式模型。其实，电场线、等势面和磁感线都是为了研究电场和磁场而引入的一系列假想曲线（面），但是这些曲线（面）并非人们单凭主观愿望臆造出来的，用电场线、等势面和磁感线这些模拟式模型能使一些看不见、摸不着的客观事物变得具体化、形象化。

（五）数学模型

客观世界的一切规律原则上都可以在数学中找到它们的表现形式，物理学研究客观世界时，通常采用抽象、概括的方法，将客观条件模型化，同时将客体的属性及运动变化规律数学公式化，这就使得物理学成为定量的精密的科学。在运用数学公式求解物理问题时，我们还可以作一些近似处理。例如：忽略一些小量或小量的高次项，将一些变量视为常量等。只要这种简化与忽略是合理的，我们的解就会与实际情况符合得很好。

三、物理模型的建立

在物理教学中引导学生学会建立物理模型的方法，是物理教学中科学方法教育的一项重要内容。能建立正确合理的模型，能透过现象识别、发现模型是解题的关键所在。可以从以下几个方面引导学生建立物理模型。

（一）实验或多媒体课件引导

实验是物理学的基础，所以在建立物理模型时离不开实验。其一般方法是先做有关实验，使学生在脑海中留下一个直观的、具体形象的物理模型，在此基础上作抽象引导，形成一种思维轮廓，变成具有思维特征的物理模型。然后再利用学生思维中已经建立起来的物理模型去解决一些实际问题。这样建立起来的物理模型学生印象深刻。

另外，利用现代的多媒体技术的强大功能，将一些难以用传统手段完成的物理过程清晰地展现在学生的面前，让学生有一种身临其境的感觉，刺激感观，形成深刻的感性认识，为学生建立物理模型提供感性材料。

（二）通过定义，进一步理解物理模型的内涵

有些物理模型的建立，没有实验可做，学生的感性知识又少，模型本身很抽象，这就需要从模型本身的特点先给予定义，然后在运用中进一步体会模型的内涵。例如建立“理想气体”模型，首先给出一个框架，严格遵守气体实验定律的气体，称为理想气体。然后分析实际气体与理想气体的区别，并说明实际气体在压强不太大（与大气压强相比），温度不太低（与室温相比）的情况下，可以近似视为理想气体。最后运用理想气体的定义处理具体问题。经过一段时间的运用之后学生就会更加清晰理解“理想气体”的内涵，达到熟练掌握的程度。

（三）例题、习题中引导，强化对物理模型的理解

建立物理模型在解答物理例题和习题中经常起着决定性的作用。例如在题目中出现“接触面光滑”意即不考虑摩擦，“两物体间的距离远大于它的线度”意为物体可以视为质点，“轻质弹簧”或“轻绳”即指不考虑弹簧或绳的质量……学生若不知道这些模型所包含的物理意义，则不能正确解答有关习题。所以教师在例题的教学中应该注意着重引导分析，首先让学生理解题中的物理图景，明确题中涉及的物理模型，然后再用相应的数学模型来解题。

四、物理模型在解题中的实际应用

在物理教学中，学生们常常反映物理难学，尤其是解题难。当然，难的原因很多，但其中很重要的一个原因就是这些学生对题目的物理过程不理解，不能把题目中的过程和物体简化成理想的物理模型。事实告诉我们，千变万化的物理习题都是根据一定的物理模型，结合某些物理关系，给出一定的条件，提出需要求的物理量的，而我们解题的过程，就是将题目隐含的物理模型还原、求结果的过程。