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摘 要：物理模型是人们对物理研究对象及其过程的抽象概括,是人们认识物理问题所形成的心理图式的外在表达,是重要的物理方法.依据研究问题的性质,物理模型可分为对象（状态）模型、过程模型和条件模型.物理模型可有效地解释或解决物理问题.物理教学中要重视从实际问题情境中逐步抽象和概括来获得物理模型,以增加学习的情境感受；重视用模型的思想方法解决实际问题；重视对模型的深度理解以利于概念深化；重视模型的具象表达以利于更清晰更直观地理解问题.
关键词：物理模型；模型分类；模型方法；物理模型教学
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）5-0001-5
1 物理模型
1.1 物理模型的概念
模型是人们对客观存在的对象进行抽象加工后形成的反映客观对象本身特征的物件或心理产物.模型分为实际模型（如楼房、河道、星系等的模型）和虚拟模型.虚拟模型是按照人的思维结果形成的模型,或是按照某种需要用电脑模拟方法产生的模型等.
科学模型是指人们按照科学研究的目的,对研究对象或过程用各种手段和方法（包括物质形式和思维形式）进行再现的产物.科学模型是从实际的科学现象的对象或过程中抽象和概括出来的.因此,科学模型的获得过程本身就是一种科学方法——模型方法.
物理模型是重要的科学模型,也是物理学的重要研究方法.物理学习中培养学生对物理模型的建构、理解和应用能力是培养学生物理核心素养的重要方面.物理模型是人们对物理研究对象和过程的结果表达和解释.例如,质点是我们对某些特定环境中的研究对象的物体特征的本质表达；原子核式结构模型可以对α粒子散射实验和氢原子发光光谱规律等现象进行合理解释.
1.2 物理模型的性质和作用
1.2.1 物理模型是对实际问题或实际情境的抽象和概括
影响实际问题的因素往往会很多,我们要彻底搞清问题的机制和原理比较困难.在科学研究中,我们总是暂时不考虑一些影响较小的次要因素而只考虑其中的主要影响因子,揭示问题的主要规律,这就是用抽象和概括的方法来解决问题.抽象和概括的哲学思想是抓住主要因素忽略次要因素,突出主要矛盾忽略次要矛盾.当然,问题研究的关键也在于搞清哪些因素可以忽略,而哪些因素必须是重点考虑的.
例如,一个重物从10米高的地方落下,由于空气阻力的影响作用不大,在精度要求不高的情况下可以只考虑重力对物体的作用,而忽略空气阻力的影响.这样的处理方法,不会对结果产生本质的影响,即产生的误差不会使问题的本质（如运动规律等）发生质的变化.但如果研究这个物体从1000米的高空落下,则问题的性质就会发生明显的变化.由于物体的运动速度变大,空气阻力增大,使得下落的过程中重力和阻力的合力越来越小.因此,这是一个加速度越来越小的变加速运动了.两个问题虽然都是空中下落,但问题的本质是不一样的.因此,抽象和概括的结果不能改变问题的本质特征.
有人可能会从上面的案例中得出结论：物体从高处下落不能忽略空气阻力,而从低处下落就可以忽略.这当然是错误的,因为一片羽毛从1米高的地方下落也不能忽略空气阻力的影响.所以,是否忽略某个因子主要看这个因子的影响是否改变问题的本质特征.
1.2.2 物理模型是对问题和现象的假设和解释
物理模型是人们对物理问题分析研究后建立起来的,是对物理问题的假设或理论解释.一类事物如果具有同类性质,表现的物理本质是相同的或相似的,我们就需要寻求一种模型来表达这类事物的本质特性.如果模型能够准确地表达事物的本质特征,那么,当我们遇到新的类似的问题时,我们就可以用这种模型很容易地理解、解释或解决问题.
例如,在α粒子散射实验的现象和物体发光规律被发现后,人们假设了一个原子核式结构模型来对这些现象或规律进行解释,并且对未发现的氢光谱线也作出了正确预言且被后来的实验证实.又如,人们根据观察和测量到的红移现象、恒星的氦丰度、各种天体的年龄等事实,并依据广义相对论构建了宇宙大爆炸模型来解释宇宙的起源和演化.当然,如果模型不能解释科学发现的新事实,那么模型必须修改以适应新的观察事实.原子模型的不断更新和发展说明：模型是一种理论假设,模型和理论可能会随着新的研究事实不断被更新.
1.2.3 物理模型是解决问题的重要方法
物理模型是在分析问题的研究对象后,忽略次要因素,对研究对象或过程的纯化或简化处理后得到的.这样的加工处理更加凸显了问题的本质,更容易找到反映问题本质的客观规律.
例如,在建立了理想气体模型的基础上,我们得出了气体状态方程,并且用状态方程很容易解释气体的状态变化；爱因斯坦的光电效应方程是基于光子（模型）说的建立.假如现在要计算小球在一个光滑的球面底部来回滚动一次需要的时间,如果没有模型思想,也许我们会去关注来回滚动的弧线长度等因素.但从受力特点分析,球面底部滚动的小球所受到的重力和支持力和单摆的受力情况是一样的,即小球在球面底部附近来回滚动和单摆的摆动模型是一样的.模型确定后,我们知道时间决定于球形底部弧面的半径R,而时间和来回滚动的距离（在一个足够小的范围内）是无关的,只和R有关.因此,物理模型既是物理学研究的对象, 也是物理教学研究的重要工具和方法.
1.3 物理模型的分类
物理模型的分类方法有很多.很多物理学者和物理教学的研究者提出了不同的分类方法,因而产生了不同的分类结果.有人进行了罗列性分类：天然模型、数学模型、对象模型、空间模型、过程模型、条件模型、状态模型、对称模型和关联模型等[1]；有人将其分为客体模型、条件模型和过程模型[2]；有人将其分为实物模型、理想模型（包括概念模型、条件模型、过程模型、数学模型和现象模型）和理论模型[3]；还有人将其分为对象模型、过程模型和物理问题模型[4].这些分类名称都存在于中学物理教学实践中,分类有助于物理教学的实践研究和应用.如果从分类的基本原则来看,以上的分类存在着分类依据不明确的缺陷,交叉现象非常明显.因此,这些分类结果有商榷的余地.
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参考文献：
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