淺談高中物理模型的構建

1、淺談物理模型山東濟南商河弘德中學 王增軍 法國科學方法論學者阿雷指出:“科學的基本活動就是探索和制定模型?！蔽锢砟Ｐ褪菑谋姸辔锢憩F(xiàn)象、過程中抽象概括出來的具有共同特性的實物體、過程或規(guī)律，再把此模型應用到物理現(xiàn)象或過程中，這既符合實踐理論實踐的認識過程，又符合正遷移的學習規(guī)律。在高三復習過程中，若能正確應用模型，會縮短審題時間、抓住關鍵點、提高審題效率，會整體把握物理現(xiàn)象及過程，提高駕馭試題及整套試卷的能力。按照教學章節(jié)，分類列舉幾種模型。一、運動學 按照運動的簡易可分為 1、勻變速直線運動物塊平面模型、物塊斜面模型、物塊木板模型、物塊傳送帶模型、豎直上拋模型 要從受力分析、牛頓第二運動定律、

2、運動學公式和功與能等4個方面研究此類模型。以物塊平面模型（如圖）為例 物塊以初速度向右做勻減速運動，物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)為（1）受力 物塊受重力、摩擦力與支持力等三個力（2）牛頓第二運動定律 （3）運動學公式 物體運動了時間t，其位移為s，t時刻的速度為- - -（4）功與能在分析物塊斜面模型與物塊傳送帶模型時，一定要注意摩擦力的方向，尤其要注意重力沿斜面向下的分力與最大靜摩擦力的關系。在分析物塊木板模型時，一定要注意在分析地面對木板摩擦力的過程中，不要漏掉了物塊的質量 2、勻速圓周運動細線小球模型、輕桿小球模型、轉盤模型、衛(wèi)星模型、帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動模型在分析細線小球模型時

3、，要注意兩個方面（1）既不能違背機械能守恒，也不能違背圓周運動的規(guī)律（2）在最高點的最小速度。小球在光滑圓形軌道的內側運動就屬于此模型。要從圓軌道、橢圓軌道與變軌問題分析衛(wèi)星模型。帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動模型一是邊界問題、二是周期問題，這兩個問題都要從定圓心、找半徑入手。3、平拋運動垂直落到斜面上模型、平行落到斜面上模型、位移與斜面平行模型、類平拋運動（示波器、邊界問題）二、場 場的共同特性是力的特性與能的特性，對于能的特性有以下規(guī)律電場力做功與電勢能變化之間關系模型、重力做功與重力勢能變化之間關系模型、機械能守恒模型三、路 包括交流電路與直流電路閉合電路的歐姆定律模型（閉合電路歐姆定律

4、、電源外特性曲線、電源輸出功率）、交流電模型(表達式、有效值、峰值、周期與頻率)、電路動態(tài)分析（包含電路故障與分析）、電磁感應模型（棒導軌、線框磁場） 分析動態(tài)電路的思路是：局部整體局部。對于電磁感應模型要從電磁感應（感應電動勢、電流、電勢差、電量）、力、功與能（克服安培力做功其它形式的能轉化為電能、電流做功電能轉化為內能）三個方面入手四、圖像 位移時間圖像、速度時間圖像、加速度時間圖像、力時間圖像等分析圖像時，要從軸（縱、橫軸所代表物理量）、點（坐標原點、交點）、線（圖線）、面（縱橫周及圖線所包圍的面積）、截距與變化率6個方面入手五、實驗探究動能定理模型、驗證機械能守恒定律模型、伏安法測電阻

5、模型（一塊電壓表和一塊電流表、兩塊電流表、兩塊電壓表）、替代法測電阻（一塊電壓表或一塊電流表）、半偏法測電阻（電壓表或電流表本身的電阻）、橋式測電阻在分析探究動能定理模型與驗證機械能守恒定律模型時，要熟悉實驗裝置、要清楚紙帶的研究以及儀器的改進；在探究動能定理模型中，還應注意繩子上的拉力與重物重力的關系。在高三二輪復習中，教師不斷強調物理模型，學生善把所總結的物理模型和實際題目相結合會起到提高解題速度、事半功倍的效果。下面以一例來闡述建模解題過程例中央電視臺近期推出了一個游戲節(jié)目推礦泉水瓶選手們從起點開始用力推瓶一段時間后，放手讓瓶向前滑動，若瓶最后停在桌上有效區(qū)域內，視為成功；若瓶最后不停在

6、有效區(qū)域內或在滑行過程中倒下均視為失敗 AC是長度為L15 m的水平桌面，選手們可將瓶子放在A點，從A點開始用一恒定不變的水平推力推瓶，BC為有效區(qū)域已知BC長度為L21 m，瓶子質量為m0.5 kg，瓶子與桌面間的動摩擦因數(shù)F20 N，瓶子沿AC做直線運動，(g取10 m/s2)假設瓶子可視為質點，那么該選手要想游戲獲得成功，試問：(1)推力作用在瓶子上的時間最長不得超過多少？(2)推力作用在瓶子上的距離最小為多少？分析：第一步 邊讀邊考慮，讀完了前四行文字，大腦中就應呈現(xiàn)出“物塊平面模型”；再快速向下讀，便得到了驗證。第二步 讀完后，應立即畫出一下圖畫：第三步 緊接著，寫出相關的物理規(guī)律：勻加速直線過程 - - - 勻減速直線過程 - - -或-功與能 - - -第四步 寫出解題過程 從以上10個公式中選擇不同的公式組成就是不同的解題方法方法一：勻加速直線過程 - - - 勻減速直線過程 - -若,便得（1）最長時間；