高中物理解題中建模思想的應用研究

李春桃

摘要：高中物理題型較多，對學生能力方面的要求較高，尤其邏輯推理及抽象思維方面。所以，快速準確地解題是學生們應該具備的技能。學會解題技巧可以節省做題時間，提升應試能力，提高物理科成績。通過解題實踐，發現學生如果把建模思想應用于高中物理解題能起到很好的效果。所以在相應物理教學過程中，經過物理模型的構建實現對學生相應思維方式的正確培養，促使學生在進行實戰訓練時能夠挖掘題目的本質含義，聯系已學知識，推進知識的遷移，進而簡化復雜的物理問題，快速完成解題過程。下面就高中物理解題中建模思想的具體應用策略進行探討。

關鍵詞：高中物理;解題過程;建模思想;應用策略

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A

建模解題方法就是利用建構模型的方法，嘗試解決高中物理實際問題。當學生遇到題目時，先通過已知的條件，提取信息進行抽象概括，后用模型的形式表現出來。然后老師做好引導，促使學生在高中物理問題解決過程中更好的應用到建模思想，先收集題干信息并弄清物理情境，再調出大腦儲存的與之相關的物理知識，這個環節需要指導學生建構起各個物理基礎知識點間的聯系，而不是孤立地、分散地運用物理基礎知識，然后再幫助學生梳理知識和構建知識網絡，也有利于學生找出用來解題的知識點，從而找到解題的思路。現實生活的物體所發生的物理過程，大都很復雜，為了能把實際問題解決好，往往要忽略次要因素，抓住反映物體或過程的本質，然后處理要做到科學抽象化，進而實現物理模型的合理構建。常見的相應物理模型有：質點、點電荷、理想氣體、彈性碰撞等。教師在教學中，特別是高考備考之中，引導學生通過閱讀、觀察、理解，提煉出題目所給的信息和主要因素，對它們進行遷移、分析，建立適當的物理模型。具體的應用策略分析如下：

一、從已學的知識出發，創設解題模型

物理知識來源于生活實際，并最終應用于生活。2019年全國Ⅰ高考18題涉及到物理知識在生產勞動和體育中的應用，考查的是運動規律，解題的關鍵是將一個具體的物理情境提煉成比較常見的物理模型。在接觸這類題目時，學生會先在腦海里搜索學過的相關物理知識，然后建立模型，在此基礎上來分析解題思路和方法，最終把問題解決。

例1 建筑工人經常進行磚塊搬運，也有徒手拋，磚塊拋到最高處時，樓上師傅能夠及時接住，進而用來砌墻，假如豎直向上拋出磚塊的速度是10m/s，上邊的師傅未能接住，g取10m/s2，可忽略空氣阻力，則[1]

A. 磚塊上升的最大高度10m

B. 經2s后磚塊回到出發點

C. 回到拋出點前0.5s時間內運動距離是3.75m

D. 在被拋出后，豎直向上升的過程中，做變減速直線運動

該題是將勻變速直線運動規律與生產勞動實踐結合命題，由公式可以得到上升的高度h=5m，選項A排除;由運動的對稱性可知，物體上升時間等于下降時間，全程時間，B選項正確;根據上升階段和下降階段距離的對稱性，磚塊回到出發點前0.5s時間內通過的距離與剛剛拋出0.5s的距離大小相等，，選項C正確;在整個過程中，磚塊離手時有豎直向上初速度，對應的加速度g是保持不變的，其方向是拋出速度的反方向，因此，磚塊做的運動是變減速直線運動屬于錯誤的。本題結合工人師傅拋磚塊這個實際情境來考查豎直上拋運動，將試題聯系生產實踐，把磚塊視為質點，將磚塊拋出后的運動抽象為豎直上拋運動，建立物理模型，抓住上升階段和下降階段的時間和位移的對稱性特點，結合運動公式進行求解，則計算過程會變得簡單很多。此外，在以排球比賽和乒乓球比賽為情境的命題中考查平拋運動，在以斯諾克比賽為情境的命題中考查牛頓力學、動量守恒定律、摩擦和碰撞等，在以鏈球比賽為情境的命題中考查圓周運動等等，都能將物理學科對應的核心素養“科學思維”體現出來。

二、以建模思想為引導，梳理解題思路

學生在采用建模思想解決高中物理問題時，應該在知識構建體系下梳理出解題思路，使得問題更加清楚明白，更容易建立規范化模型。

例2 A、B兩個球沿著同一直線進行運動，并且正碰，下圖為碰撞前后對應的位移-時間線，a、b分別是A、B兩球在進行碰前對應的位移-時間線，對應的c是兩球碰后共同的運動位移-時間圖線，若已知A球的質量為m=2kg，則下列結論正確的是[2]

A. A、B碰撞前的總動量為3kg·m/s

B. 碰撞前A對B施加的沖量大小為4N·s

C. A球碰撞后動量增加4kg·m/s

D. A、B組成的系統在碰撞過程中損失2J動能

該題是結合圖像對碰撞、動量守恒定律、能量守恒等進行考查。利用x-t圖中直線的斜率物理意義，求出碰撞前后球A、球B運動的速度。由圖得到碰撞前A、B的速度分別為：和，碰后兩球一起共同的速度，根據動量守恒定律得：，得，A球對B球的沖量，碰前系統A、B的總動量，碰撞過程中系統損失的動能，選項BC正確。

根據已知的圖像獲得解題信息的這類題型是高考熱點題型，本題的分析計算采用數學方法和圖像的結合，通過兩球在同一直線運動的情境來構建碰撞模型，之后由兩球相互作用推理得到動量變化量的關系。學生遇到這類問題時，在仔細觀察和認真思考的基礎上找出題目中解決問題的關鍵，再根據建模思想建立模型，可以比較容易來解決問題。

三、結束語

綜上所述，學生在平常的解題訓練中，除了研究經典的物理試題外，還要主動尋找情境新穎的題目練習，并且要研究透徹。學生在遇到此類情境新穎的題目，不要害怕，對題目進行詳細研讀，對題目中相應情境進行深入剖析，研究其符合哪種高中物理模型，構建出物理模型，再選用對應的規律去處理問題。在高中物理解題中拿高分，死記硬背是不行的，需要對物理各種相應的解題模型吃透，關鍵是理解相應解題技巧及方法。因此，學生如果學會合理構建解題模型，不但可以提升解題的準確性，還能降低解題的難度，提高物理科的成績。

參考文獻

[1]杜志建 主編.試題調研 第1輯 物理[DB].烏魯木齊：新疆青少年出版社，2019.6：18.

[2]杜志建 主編.試題調研 第2輯 物理[DB].烏魯木齊：新疆青少年出版社，2019.7：43-44.