由2013年安徽省高考物理最后一題壓軸題看應用物理模型解決實際問題

朱孝奎

【摘要】模型是實際物體的近似，它僅突出物體的主要特征，是一種科學的抽象。文章通過對近幾年，安徽物理高考大題中相關物理模型的考查，介紹了在高中階段，學生常見的，同時也在現實生活中應用較為廣泛的，幾類物理模型的特點、相關特征，并如何用它們相應的規律解決實際問題，提出了自己的見解和看法，結合自己的教學實際，同時也對高中階段物理相關教學提出了一些建議。

【關鍵詞】高考 物理模型 思考 建議

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）08-0155-02

近年，隨著物理高考試題出題思想—不斷加強對學生能力的考查力度，理論聯系實際的試題有逐年加強的趨勢。根據這幾年筆者對自己所帶的和本地區高考學生，試卷的得分情況的跟蹤分析發現，此類問題學生的得分情況并不理想，究其原因，其中很重要的一點是，學生欠缺將實際問題模型化的能力，對一個實際問題不會通過物理的思維、方法將它抽象成一個典型的物理模型和過程。下面我就近幾年安徽省高考中出現的相關考題，看看在高中階段我們所學的幾類常見的物理模型是如何解決實際問題的。

一、彈簧模型和簡諧運動模型

1.模型說明：

（1）此類模型力學特征：彈力的大小符合胡克定律F=k△x

（2）彈力突變的特點：若釋放端未連接物體，則輕彈簧的彈力可突變為零。若釋放端仍連接物體，則輕彈簧的彈力不發生突變，釋放的瞬間仍為原值。

（3）簡諧運動模型的動力學特征：質點所受到的力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位置，回復力總滿足F=-kX的形式。

3.解析：見2014版5年高考物理真題。

4.思考和建議：

彈簧類模型，在安徽省新課程改革7年高考中，只在2012年和2013年二年高考中最后一題考過，因為彈簧模型問題物體運動狀態復雜，彈力做功為變力做功，這樣會無形的增加學生高考的壓力，不過這兩年的高考題主要考察的是運動和力的關系，不牽涉能量轉化，這樣不至于難度過大。通過近二年連續考到彈簧模型說明一方面它具有廣泛的適用價值，如機動車的彈簧緩沖裝置與我們的生活息息相關，體現了應用物理知識解決實際問題，也為高中理科學生進入大學進行更為復雜的過程分析與研究打下基礎。

拓展練習1：2013年四川卷，理綜物理第10題。

二、質點模型和平拋運動和圓周運動模型

1. 模型說明：

（1）質點模型：不考慮物體的形狀和大小，用來代替物體有質量的點，可以忽略次要因素突出主要因素。

（2）平拋運動模型：

①力學特征： 物體只受到重力作用。

②軌跡：拋物線。

③處理方法：運動的分解，由運動學公式和牛頓第二定律列式求解。

（3）圓周運動模型：

①力學特征：一個力（或某個力的分力）或多個力的合力提供向心力 。

②軌跡：圓。

③處理方法：用牛頓第二定律或平衡條件建立方程求解。

（1）甲乙兩球碰撞后，乙恰能通過軌道的最高點D，求乙在軌道上的首次落點到B點的距離；

（2）在滿足（1）的條件下。求甲的速度υ0；

（3）若甲仍以速度υ0向右運動，增大甲的質量，保持乙的質量不變，求乙在軌道上的首次落點到B點的距離范圍。

3.解析：見2011版5年高考物理真題。本題考查了：質點、平拋和圓周運動三個物理模型，運用運動和力的觀點、能量觀點和動量觀點綜合解題。

4.思考和建議：

2010年安徽高考物理最后一題壓軸題，將重力場中的過山車模型遷移到電場和重力場的復合場中。考查了復合場中最高點臨界條件、考查類平拋運動規律，是對2009年安徽高考最后一題壓軸題過山車的進一步深化和拓展。功能關系與圓周運動、平拋運動模型相結合在歷年高考中受高度關注，在近幾年安徽省高考及全國其他很多省份高考中均有出現。例如：2009年浙江卷、2009年安徽卷第24題，最后一題壓軸題、2011年江蘇卷第14題…等等。這三個模型，是我們高中階段最為典型、最為重要的三個模型，在工農業、氣象和軍事上都有廣泛應用。如：過山車、汽車飛越、電子顯像管、回旋加速器、衛星在軌運行及變軌、洗衣機脫水筒、離心干燥機…等等，體現物理學來源于實際，應用于實際的特點，這部分模型為什么會作為各省必講、必考的知識點就可見一斑了，所以這部分模型，在我們各位高中物理教師平時在對此部分教學時，一定要引起足夠的重視。

拓展練習2： 2011年福建卷第21題。

研究物理問題離不開模型，學習高中物理，從某一角度理解就是學生建立物理模型和應用物理模型的過程。這就要求我們教師在教學中，注意培養學生的模型意識，使構建物理模型的意識真正成為學生思考問題的方法與習慣，真正學會物理模型的交換與應用，才可能使學生學以致用，解決實際問題。

參考文獻：

[1]朱玉龍. 5年高考真題[J].北京：首都師范大學出版社，2014版：24-28，64-68，72-76.

[2]陳俊. 5年高考真題[J].北京：首都師范大學出版社，2007-2011：16-20，42-46.

[3]熱點重點難點專題透析. [M].廣州：金太陽，2012：29.