巧建物理模型 提高復習實效

朱傲雪

（淮安市楚州中學，江蘇 淮安 223200）

1 關于物理模型

所謂物理模型，就是在物理學中人們為了研究物理問題的方便和探討物理事物的本質而對所研究對象的一種簡化的描述或模擬，或者是對實際問題忽略次要因素、突出主要因素，經過科學抽象而建立的新的物理形象.它分為對象物理模型（如質點、單擺、點電荷等），過程物理模型（如勻速直線運動、勻加速直線運動、彈性碰撞等），條件物理模型（如光滑平面、輕繩、均勻介質等）.

物理模型是物理知識的載體，通過對其進行分析和講解，是學生獲得知識的一種基本方法，更是培養學生創造思維能力的重要途徑.學生在物理學習中如果不會構建物理模型或不會應用物理模型就將給物理學習帶來困難.筆者就高三物理復習中幾道典型的習題，談談對如何培養學生構建物理模型的一些思考.

2 構建物理模型的途徑

要提高學生的建模能力，就必須要對學生的建模意識進行培養.到了高三，學生已經基本了解了常見的物理模型，但解題時由于缺乏構建物理模型的主動意識，即便是已知的物理模型，也無法靈活遷移，運用到具體的題目中來.

有鑒于此，筆者認為，復習過程中應將建模意識貫穿于我們教學的始終，長此以往，學生就會逐漸熟悉并掌握這種科學研究的思維方法，形成良好的思維品質，使構建物理模型的意識真正成為學生思考問題的方法和習慣，從而提高學生的解題能力，提高復習的效率和質量.

具體做法是：在分析問題時，先引導學生根據題設條件，從物理規律出發，通過分析、綜合、類比等，從紛繁復雜的問題中抽象、構造出我們熟悉的物理模型，然后應用掌握的相關知識予以解決.

那么，一般來說，構建物理模型有哪些途徑呢？下面舉例說明.

2.1 緊扣關鍵詞句

物理問題中常有一些如最大、最小、恰好、緩慢等關鍵詞語，弄清這些詞語的含義，就能較容易地建立物理模型.

圖1

例1.如圖1電路中，R1＝2Ω，R2＝R3＝3Ω，滑動變阻器的最大阻值R4＝6Ω，電源的內阻r＝1Ω，開關閉合后，當滑動變阻器a P段阻值RaP為多少時，電阻R2、R3和滑動變阻器R4獲得的總功率為最大？

2.2 明確物理過程

解題時，應重視對基本物理過程的分析，掌握每個過程的特點和每個過程遵循的基本規律.該分則分，宜合則合，將物理過程的分析與研究對象及規律的選用，加以統籌考慮，建立準確的過程物理模型，以求最佳、最妙的思路.

例2.一車隊從同一地點先后開出n輛汽車，在平直公路上排成直線行駛，各車均由靜止出發先做加速度為a的勻加速直線運動，達到同一速度v后改做勻速直線運動，欲使n輛汽車都勻速行駛時彼此距離均為s，則各輛車依次啟動的時間間隔為（不計汽車的大小）

圖2

解析：我們先來看這樣一個問題：如圖2所示，水平傳送帶以恒定的速度v傳送工件，工件都是無初速度地放到傳送帶上的，工件與傳送帶間的動摩擦因數為μ，放工件的時間間隔為T，且每當后一個工件放到傳送帶上時，前一個工件在傳送帶上已經停止相對滑動，求傳送帶上相對靜止的工件間的距離.考慮到每個工件放到傳送帶上去之后，相對傳送帶向后滑動的距離都是相等的，如同放上去就固定在傳送帶上那樣，故兩相臨工件的距離為Δs＝v T.

圖3

2.3 挖掘隱含條件

高考物理之所以難，不僅因為過程復雜多變，還由于潛在條件隱蔽難尋，使人產生條件不足之感而陷入困境.若不仔細閱讀、一掃而過，挖掘不出這些條件，則無法建立正確的物理模型，而失去了解決問題的機會.

圖4

圖5

2.4 抓住本質特征

在研究實際問題時，學生的思維很容易受到問題表象的干擾，難以抓住對象的本質特征，因而難以從實際問題中抽象出物理圖景和物理模型，形成認識上的思維障礙.這種情況在學生遇到較為新穎的物理情景時表現得更加突出，常常令學生感到無從下手.

例4.如圖6甲所示，為某制藥廠自動生產流水線的一部分裝置示意圖，傳送帶與水平面的夾角為α，O為漏斗口，要使藥片從漏斗中出來經光滑滑槽送到傳送帶上，設滑槽的擺放方向與豎直方向的夾角為β，則β為多大時，可使藥片滑到傳送帶上的時間最短.

圖6

3 運用物理模型的反思

實際教學中，要注意物理模型運用的條件及各種不同的情況.如“輕繩”模型，必須弄清楚，這里的“輕”究竟是什么意思？“輕”到什么程度？要明確“輕”指的是“質量不計”（類似的還有 “輕桿”、“輕彈簧”等）.如果題中要考慮繩子的質量，情況就不一樣了，就不是“輕繩”模型了.

例5.甲、乙兩隊進行拔河比賽，結果甲隊獲勝，若拔河用的粗繩的質量不能忽略，則比賽過程中

（A）甲隊拉繩子的力等于乙隊拉繩子的力.

（B）甲隊與地面的摩擦力大于乙隊與地面的摩擦力.

（C）甲、乙兩隊與地面的摩擦力大小相等、方向相反.

（D）甲通過繩拉乙的力與乙通過繩拉甲的力是一對作用力與反作用力.

解析：本題正確選項為（B）.若沒看清已知條件 “拔河用的粗繩的質量不能忽略”，還是當成“輕繩”模型，容易誤選（A）.所以，解題時務必看清條件，避免生搬硬套、建立錯誤的物理模型，因“思維定勢”而導致錯誤.

教師在教學中應重視物理模型的構建和建模意識的培養.通過構建物理模型，學生不僅僅能記住一些零碎的、片面的、孤立的概念與原理，而且有助于獲得結構化的、系統的、整合的知識，因而對紛繁復雜的物理現象、物理問題可以形成多角度的、豐富的理解，在面對新問題時，能靈活利用這些知識解釋新現象，想出好辦法，形成解決各種問題的程序.對周圍生活的實際問題建立物理模型有助于激發學生對物理的興趣和探索自然的欲望，這樣也將提高了復習的實效.同時，在培養學生構建物理模型的過程中，物理思維的訓練也在潛移默化地進行著.

1 朱培超，何光普，鮮欣宇.物理模型在中學物理教學中的應用研究.重慶工業高等專科學校學報，2004（5）.

2 雷曉蔚，程正富，王驚雁，孫鷹帝.物理模型的理論分析與構建.重慶文理學院學報，2007（2）.