摘 要：随着时代发展，科技不断更新，教学方法也在不断变革。模型教学在现代自然科学教学中是非常重要的一种教学方式，高中物理是非常灵活的一门学科，到了高中时期，大多数物理知识掺杂在一起，很有可能会使许多思维不够发散的学生感到手忙脚乱。本文将从物理模型教学设计入手，对核心素养导向下的一节高中物理教学作简要的探究。
一、物理模型有哪些种类
在高中阶段要求学生掌握的物理模型有五类。
1.实物模型
在研究一个物体的运动时，如果该物体的大小、形状与要研究的问题无关，那么就可以将这个物体看做一个质点，忽略掉它的大小，形状，只研究物体的运动轨迹或分析其受力情况。这就是实物模型。
2.概念模型
高中物理教材中，有很多很抽象的概念，比如电场，磁场。那么为了让学生更清晰的理解这些概念，就引进了电场线，磁场线等概念，把那些看不见摸不着的事物转化为我们可以想象到的事物。
3.过程模型
过程模型就是把实际错综复杂的物理过程理想化。例如，自由落体，匀速圆周运动等等。
4.类似模型
许多问题我们没办法计算，但是可以找到与其本质类似又能够计算的问题来带替它。比如，把带电粒子在电场中的运动模拟成平抛运动，这样就可以解决一类电场问题。
5.数学模型
例如自由落体运动的运动曲线为y= （1/2）*g*t*t；这就是用数学建模，来模拟运动过程。
二、小球与轻杆的相对运动
图一 图二
一般轻杆与小球的问题计算，都需要对小球进行受力分析，在这里就要用到建模法。将小球看做质点，对其进行受力分析。图一，假设小球做圆周运动，那么可以得出，小球受重力和杆给的拉力。图二小球随着木块一起向上移动，则可将球，木块，杆看做整体受力分析。整体要受重力，支持力，如果斜面不光滑，还要受到滑动摩擦力。对于图二来说，采用建立模型的方法来解决问题非常容易，可以直接得到想要求的答案。
在小球与轻杆的相对运动中，轻杆提供的力是不固定的，有时可能是拉力，有时可能是支持力，杆的弹力方向不一定沿着杆或沿着杆相反的方向，其大小和方向的判断要根据物体的运动状态来决定。杆的弹力大小和方向，可根据牛顿运动定律或受力平衡求得。杆提供的力的方向在高考中是一个极易丢分的点。因此，在对小球受力分析的时候要格外谨慎。下面我们以一个例题来详细说明：
如图所示，一小球套在光滑轻杆上，绕着竖直轴OO′匀速转动，下列关于小球受力分析的说法中正确的是（ ）
A.小球受重力、弹力和摩擦力
B.小球受重力和弹力
C.小球受一个水平指向圆心的向心
D.小球受重力、弹力的合力是恒力
问题分析：
一小球套在光滑轻杆上，绕着中心轴OO’匀速转动，小球所受的合力提供圆周运动的向心力，向心力的方向指圆心。因为杆是无摩擦的，小球受重力和杆提供的力，这里的杆虽然方向一直平行于锥面，但是要想小球做圆周运动，就需要给小球提供指向圆心的圆周力。故根据牛顿运动定律可知，杆提供的力方向应当一直垂直于锥面。小球不受摩擦力，重力和杆的提供的力两个力的合力沿水平方向指向圆心，提供圆周运动所需的向心力，故A错误，B正确。向心力不是小球所受到的力，是小球做圆周运动所需要的力，故C错误小球所受合力方向始终指向圆心的方向提供向心力，力的方向一直在变化，故所受力不是恒力。
研究小球受轻杆的力的过程，就是一个建模的过程。按照物理模型的分类，它属于实物模型。对于高中学生来说，做习题练习需要系统化归类，而不是像初中那样，每一题练一遍。高中的学生对于每一类题都应合理归类，然后着重练习典型题，写好错题总结，如此长期反复练习，才能在高考的时候游刃有余。
物理建模除了文章开头部分提到的五类之外，还可以更为系统的划分为3大类：物质模型，状态模型，过程模型等。我们重点举例研究的轻杆和小球属于物质模型。在学习物理建模的教学过程中，教师要引导学生树立物理模型的意识，指导学生学会“透过现象看本质”，把抽象的力学，电学，磁学等都与物理建模相结合，化繁为简，类型题归一，联系旧有知识，促进知识迁移。
学生学习完这些知识，应当及时对已学过的物理模型进行归纳和总结。教师在此时应当及时帮助引导学生归纳总结，巩固知识。物理建模教学不同于传统的教学模式，模型教学设计可以把书中的例子做适当的处理，把一些抽象的物理知识通过建立模型的方式形象具体地表达出来，把晦涩难懂的理论知识转化为有型的实际案例，既方便了学生理解新知识，也提高了教师的自主备课能力，同时，也符合了核心素养导向下的物理教学设计理念。在很多时候，它都需要在教师的帮助下，由学生自己进行思考，在脑海中或者实际建立一个模型，发散思维去解决问题。这个过程既能够帮学生巩固理论知识，又能够帮学生开阔思维。社会正在高速发展，只有头脑灵活跟上发展步伐才能够真正学好某一门知识技能。
结 语
综上所述，物理建模教学设计对于高中的学生来说是一个很重要的捷径，只要掌握了建模的方法，灵活运用，那么不论什么问题，基本都可以向建模靠拢。在核心素养导向下的高中物理教学适当引入模型教学设计，极大地丰富了学生的学习内容和思想，也给学生思考问题提供了“窍门”，改变了学生只会看书的弊端。正如孔夫子说的，只学习不思考不会进步，只思考不学习也不会进步。将学习和思考巧妙地进行结合，开创了一种全新的教学模式，有效的培养了学生们的物理核心素养，也让学生能够更轻松的掌握好知识，开阔知识面。同时，这也是知识理论和科学实践的有机结合，是教育科学又上升了一个层面的标志。
