運用交流電模型巧解難題

摘 要：使用模型解題，可化抽象為形象，突出物理本質，使學生能深刻體會物理的規律性與系統性，從而得心應手地解題。

關鍵詞：物理模型； 巧解難題

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2014）01-014-002

所謂物理模型，是指物理學研究的最基本單元。為了抓住事物的主要矛盾，透過現象看本質，在物理學研究中，通常把實際問題理想化。物理學中的理想模型可以分為四類：對象模型、結構模型、過程模型和環境模型。高中物理中，對象模型有質點、理想氣體、點電荷、電源等；結構模型有盧瑟福原子模型等；過程模型有勻速直線運動、勻加速直線運動、平拋運動、圓周運動、簡諧運動、機械波、碰撞等；環境模型有勻強電場、勻強磁場、真空環境、無摩擦環境等。除此之外也有把經過對各種特點和規律進行歸納后的常見典型過程稱為某種物理模型。在高中物理中，經典的物理模型大約有四五十個，大家熟知的有斜面模型、彈簧模型、圓周運動模型、滑塊與傳送帶模型、平拋運動模型、萬有引力模型、渡河模型、人船模型、子彈打木塊模型、碰撞模型、電荷在電場中的運動模型、電荷和導體在磁場中的運動模型、光電效應模型等等，在此不一一例舉。這些模型都是高考命題的重點與難點，也是學生學好物理的關鍵，應當引起足夠重視。

高中物理學習的主要任務是運用模型來解決物理問題。高考試題中出現的所有問題都是有模型依據的。學生所要完成的工作是：一、將具體問題轉化為物理模型；二、將該物理模型所對應的全部規律都找出來。第一個過程即為物理抽象的過程，在此步驟中，需要提取題中有用信息，去除干擾信息，將問題理想化，抓住事物的本質，與腦海中積累的物理模型進行關聯。第二個步驟中，需要找出抽象出的模型與學生記憶中已知模型的相同點與不同點，如果相同，則套用已知模型規律，如不同，則需要思考為何不同，原來的物理模型需做何完善。

在交流電這一章中，矩形線框在勻強磁場中繞軸勻速轉動產生正弦交流電也是一種模型。但平時在練習中接觸少，學生對此模型不熟，有時很難下筆，下面筆者談談該模型的應用，希望對大家有所幫助。

（1）導體棒從O點到d點的整個過程中力F做的功。

（2）導體棒從O點到c點的過程中流過電阻R1的電量。

解析：本題是利用正弦變化的導軌來產生交流電

（1）金屬棒切割的有效長度設為L，則有：

（2）對于求導體棒從o點到c點的過程中流過電阻R1的電量，學生們由于數學知識的限制，本問無法用常規方法處理，但我們如果將此模型等效成單匝矩形線框在勻強磁場中繞軸勻速轉動來求解，問題將十分簡單，導體棒在O點時相當于矩形線框處于中性面，導體棒在c點時相當于矩形線框在勻強磁場中轉動了180°，再一次處于中性面，金屬棒的電阻又不計，用流過R1的平均電流來求電量。

使用模型解題，可化抽象為形象，突出物理本質，使學生能深刻體會物理的規律性與系統性，從而得心應手地解題。模型法可以強化對“雙基”的掌握，亦可減輕學生的學習負擔，可謂一舉兩得。