浅谈高中物理模型的构建

1、浅谈物理模型山东济南商河弘德中学 王增军 法国科学方法论学者阿雷指出:“科学的基本活动就是探索和制定模型。”物理模型是从众多物理现象、过程中抽象概括出来的具有共同特性的实物体、过程或规律，再把此模型应用到物理现象或过程中，这既符合实践理论实践的认识过程，又符合正迁移的学习规律。在高三复习过程中，若能正确应用模型，会缩短审题时间、抓住关键点、提高审题效率，会整体把握物理现象及过程，提高驾驭试题及整套试卷的能力。按照教学章节，分类列举几种模型。一、运动学 按照运动的简易可分为 1、匀变速直线运动物块平面模型、物块斜面模型、物块木板模型、物块传送带模型、竖直上抛模型 要从受力分析、牛顿第二运动定律、

2、运动学公式和功与能等4个方面研究此类模型。以物块平面模型（如图）为例 物块以初速度向右做匀减速运动，物块与地面之间的动摩擦因数为（1）受力 物块受重力、摩擦力与支持力等三个力（2）牛顿第二运动定律 （3）运动学公式 物体运动了时间t，其位移为s，t时刻的速度为- - -（4）功与能在分析物块斜面模型与物块传送带模型时，一定要注意摩擦力的方向，尤其要注意重力沿斜面向下的分力与最大静摩擦力的关系。在分析物块木板模型时，一定要注意在分析地面对木板摩擦力的过程中，不要漏掉了物块的质量 2、匀速圆周运动细线小球模型、轻杆小球模型、转盘模型、卫星模型、带电粒子在磁场中做匀速圆周运动模型在分析细线小球模型时

3、，要注意两个方面（1）既不能违背机械能守恒，也不能违背圆周运动的规律（2）在最高点的最小速度。小球在光滑圆形轨道的内侧运动就属于此模型。要从圆轨道、椭圆轨道与变轨问题分析卫星模型。带电粒子在磁场中做匀速圆周运动模型一是边界问题、二是周期问题，这两个问题都要从定圆心、找半径入手。3、平抛运动垂直落到斜面上模型、平行落到斜面上模型、位移与斜面平行模型、类平抛运动（示波器、边界问题）二、场 场的共同特性是力的特性与能的特性，对于能的特性有以下规律电场力做功与电势能变化之间关系模型、重力做功与重力势能变化之间关系模型、机械能守恒模型三、路 包括交流电路与直流电路闭合电路的欧姆定律模型（闭合电路欧姆定律

4、、电源外特性曲线、电源输出功率）、交流电模型(表达式、有效值、峰值、周期与频率)、电路动态分析（包含电路故障与分析）、电磁感应模型（棒导轨、线框磁场） 分析动态电路的思路是：局部整体局部。对于电磁感应模型要从电磁感应（感应电动势、电流、电势差、电量）、力、功与能（克服安培力做功其它形式的能转化为电能、电流做功电能转化为内能）三个方面入手四、图像 位移时间图像、速度时间图像、加速度时间图像、力时间图像等分析图像时，要从轴（纵、横轴所代表物理量）、点（坐标原点、交点）、线（图线）、面（纵横周及图线所包围的面积）、截距与变化率6个方面入手五、实验探究动能定理模型、验证机械能守恒定律模型、伏安法测电阻

5、模型（一块电压表和一块电流表、两块电流表、两块电压表）、替代法测电阻（一块电压表或一块电流表）、半偏法测电阻（电压表或电流表本身的电阻）、桥式测电阻在分析探究动能定理模型与验证机械能守恒定律模型时，要熟悉实验装置、要清楚纸带的研究以及仪器的改进；在探究动能定理模型中，还应注意绳子上的拉力与重物重力的关系。在高三二轮复习中，教师不断强调物理模型，学生善把所总结的物理模型和实际题目相结合会起到提高解题速度、事半功倍的效果。下面以一例来阐述建模解题过程例中央电视台近期推出了一个游戏节目推矿泉水瓶选手们从起点开始用力推瓶一段时间后，放手让瓶向前滑动，若瓶最后停在桌上有效区域内，视为成功；若瓶最后不停在

6、有效区域内或在滑行过程中倒下均视为失败 AC是长度为L15 m的水平桌面，选手们可将瓶子放在A点，从A点开始用一恒定不变的水平推力推瓶，BC为有效区域已知BC长度为L21 m，瓶子质量为m0.5 kg，瓶子与桌面间的动摩擦因数0.4.某选手作用在瓶子上的水平推力F20 N，瓶子沿AC做直线运动，(g取10 m/s2)假设瓶子可视为质点，那么该选手要想游戏获得成功，试问：(1)推力作用在瓶子上的时间最长不得超过多少？(2)推力作用在瓶子上的距离最小为多少？分析：第一步 边读边考虑，读完了前四行文字，大脑中就应呈现出“物块平面模型”；再快速向下读，便得到了验证。第二步 读完后，应立即画出一下图画：第三步 紧接着，写出相关的物理规律：匀加速直线过程 - - - 匀减速直线过程 - - -或-功与能 - - -第四步 写出解题过程 从以上10个公式中选择不同的公式组成就是不同的解题方法方法一：匀加速直线过程 - - - 匀减速直线过程 - -若,便得（1）最长时间