構建“中時位速度”模型 巧解勻變速直線運動

麥小春

【摘要】模型建構能力是物理學科核心素養要求學生具備的能力之一，也是近年高考考查的重點。勻變速直線運動在近年高考中地位十分重要，單獨考查和運用勻變速直線運動規律分析運動過程的題目均有。文章探討了在勻變速直線運動教學中如何培養學生的“中時位速度”模型構建能力思路和方法以及應用，從而提高學生的解決問題能力。

【關鍵詞】模型建構? ?勻變速直線運動? ?中時位速度

模型建構能力是物理學科核心素養要求學生具備的能力之一，建立物理模型有利于簡化物理問題，把難以理解的物理情景轉換為易于理解的物理情景，讓學生形成具有通用性的規律。

通常來說，物理試題的難度主要由所用物理知識、物理情境和所用數學知識三個因素決定，其中物理情境是最重要的因素之一。有的學生面對刷過的題，但是考查條件稍作改變，又陷入無從下手的困境?？偨Y造成學生遇到思維困難的主要原因有以下幾點：①不能從題目中提取有效信息;②缺少相關生活經驗;③缺乏建立物理模型、將物理情境轉化的意識和能力，不能遷移應用知識。

要解決以上問題，教師在教學過程中要注意循序漸進，應該讓學生從簡單的情景和條件入手，根據原有的基礎知識得出結論，形成一定的經驗性的規律，然后引導學生將簡單的情景和條件與相關的經驗性的規律結合，建立起相互間聯系，幫助學生經歷自主學習物理模型的構建過程。

1.在勻變速直線運動的教學中，教師可以讓學生根據已有的勻變速直線運動的基本規律，進行推導：設物體的初速度為v0，做勻變速直線運動的加速度為a，t內的位移為s，求它在t內的平均速度和? ? ? 時的瞬時速度。

例1可見構建“中時位速度”模型的步驟為：1.建立勻變速直線運動示意圖，在圖中的各段位移的中間時刻位置標出“中時位速度”;2.確定各個“中時位速度”之間的時間;3.結合速度公式求a、v等物理量。

這一過程引導學生將推論與勻變速直線運動的規律建立聯系，完成自主構建模型過程。在勻變速直線運動問題中，只要條件包含有位移和相對應時間的，都可以優先應用這一解題思路，這就是“中時位速度”模型。

3.應用“中時位速度”模型

例2 一課題研究小組的同學做自由落體運動實驗，在離地面一定的高度上將小鐵球自由釋放。已知小鐵球質量為1kg，在落地之前測得它在第3 s內的位移是24 m，則（）

A.小鐵球在2 s末的速度大小是20 m/s

B.地面該處的重力加速度為9.6m/s2

C.小鐵球在第3 s末的速度大小是24 m/s

D.小鐵球在3 s內的位移是45 m

答案：B

解析：題目中的條件給出第3 s內的位移是24 m，可應用“中時位速度”模型。

例3、例4分別是2019年的全國高考試題和廣州二模試題，題目的物理情景來源于生活，設計新穎，但是共通點都是直接考查勻變速直線運動的知識，學生只需要應用“中時位模型”便能輕而易舉的解決這類實際問題。

4.感悟：在常規教學或高考備考中，物理模型的構建過程是培養學生的科學思維素養的重要經歷。學生只有具備這種能力和品格，才能將復雜的物理情景簡單化、形象化，把原有知識遷移到新的情景中應用，融會貫通，實現由“解題”到“解決問題”質的提升。