構(gòu)建物理模型,巧解高考試題

曾志強

摘 要：在高中物理教學中，模型的構(gòu)建是十分重要的，這一點不僅僅反映在歷年各省市出現(xiàn)的高考題中，也反映在平時的物理學習中，可以說，物理模型分析是分析物理問題、對試題進行求解的一種重要手段，不僅僅對于力學的學習如此，對于電學、磁學也存在這一問題，由此看來，掌握了物理建模就能重構(gòu)物理場景，使復雜的物理現(xiàn)象和物理試題變得簡單化，從而可以使很多沒有頭緒的題目迎刃而解。

關(guān)鍵詞：物理模型；例題分析；加速度

如果我們再次縱觀物理學的發(fā)展史，不難發(fā)現(xiàn)，許多問題的解決都是基于科學家的大膽猜測，并在此基礎上建立模型，再通過做物理實驗并進行分析論證來實現(xiàn)的。這一點在歷史中多次得到證明，換句話說，也就是物理模型的引入，才使得許多無法解決的問題變得簡單化。為此，可以這樣說，離開物理模型的物理研究是無法再進行下去的，即使能研究下去，也無法取得重大進度。

一、構(gòu)建物理模型的重要性分析

在教學中，有了理想的物理模型，就等于獲得了成功鑰匙的一半，這一點我們可以從歷年的各省市的中學學校?？荚囶}或者是高考題中體會，其重要性不言而喻。為此，教師在教學過程中不僅僅要傳授物理學方面的知識，如果要提高學生分析問題和解決問題的能力，還要根據(jù)實際情況，向?qū)W生強調(diào)基本物理模型建立的過程和條件，常見模型的種類，并進行歸納和歸類，并且對所出現(xiàn)的各種問題都盡可能采用建模的思路來解決，除此之外，還要讓學生逐步掌握這些模型，并且在解決物理問題時引導學生如何根據(jù)題設條件，以物理規(guī)律出發(fā)，通過分析、綜合、類比等，突出對研究的問題起主要作用的因素，省去不重要的環(huán)節(jié)，運用了透過現(xiàn)象見本質(zhì)的方法。

二、紙帶模型在高考試題中的應用

1.模型概述

紙帶模型是常見的一類模型，這一類模型主要在勻變速直線運動中比較常見，通常是通過在實驗中分析質(zhì)點的一些物理量，如：位移、時間來得出其他物理量的值，如速度、加速度。該類模型要求我們牢固地掌握勻變速直線運動的相關(guān)公式，包括運算以及相關(guān)的轉(zhuǎn)化問題，以便快速地對問題進行分析和作答。在高考中，大多數(shù)情況下，是以實驗題形式出現(xiàn)，有時也可以用紙帶模型巧解大題。因此，這就要求我們對這一概念及公式的運動特點有相應把握。

2.例題分析

已知O、A、B、C為同一直線上的四點，AB間的距離為l1，BC間的距離為l2，一物體自O點由靜止出發(fā)，沿此直線做勻加速運動，依次經(jīng)過A、B、C三點，已知物體通過AB段與BC段所用的時間相等，求O與A的距離。

分析：作出物體的運動示意圖，如圖所示，把O、A、B、C比作紙帶上的四個點，用紙帶模型求解。

設物體的加速度為a，通過AB段和BC段所用時間均為t，l2-l1=at2……①，vB=■……②，vB2=2a（OA+l1）……③，解上述三式得OA=■。

三、先加速后減速模型在高考題中的應用

1.模型概述

物體先加速后減速的問題在物理的運動學中出現(xiàn)比較頻繁，尤其是近幾年來各省市的高考題中為必考題，學生在求解這類問題時一定要注意一個重要細節(jié)——前一過程的末速度是下一過程的初速度，必要的時候還要借助速度圖像求解，更為直觀明了。

2.例題分析

在圓桌上存在一靜止的小圓盤，位置如圖所示。桌布的一邊與桌的AB邊重合，如圖1所示?，F(xiàn)假定盤與桌布間的動摩擦因數(shù)為μ1，盤與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ2。如果以恒定加速度a使桌布慢慢離開桌面，加速度方向水平并與AB垂直。若圓盤最終仍然保留在桌面上，則加速度a最小為多大？（以g表示重力加速度）

分析，結(jié)合題意，我們可以作出物塊的速度圖像如圖2所示。設圓盤的質(zhì)量為m，桌邊長為L，在桌布從圓盤下抽出的過程中，盤的加速度為a1，有μ1mg=ma1。

桌布抽出后，盤在桌面上做勻減速運動，以a2表示加速度的大小，有μ2mg=ma2。

設盤剛離開桌布時的速度為v1，移動的距離為x1，離開桌布后在桌面上再運動距離x2后便停下，由勻變速直線運動的規(guī)律可得：v12=2a1x1……①，v12=2a2x2……②

盤沒有從桌面上掉下的條件是：x1+x2≤■……③

設桌布從盤下抽出所經(jīng)歷時間為t，在這段時間內(nèi)桌布移動的距離為x，有：x=■at2，x1=■a1t2，而x-x1=■，求得：t=■ ，及v1=a1t=a1■，聯(lián)立解得a≥■。

由上可見，在物理模型引入以后，無論是對概念型問題還是對于需要分析和計算的模型，甚至對于復雜的計算題，物理學模型的引入都是十分有必要的，一方面它能使抽象問題變得更加具體化，另一方面，它也能幫助我們更加準確地分析問題和解決問題，這還有待于我們在平時的學習中逐步地體會。

參考文獻：

［1］林應國.物理模型在物理教學中的應用［J］.四川文理學院學報，2008（S1）.

［2］何友林.培養(yǎng)學生運用物理模型的思維能力［J］.華章：教學探索，2007.

［3］汪小平.構(gòu)建物理模型 解決實際問題［J］.考試：高考理科版，2007.

（作者單位 廣東省潮州市瓷都中學）

編輯 李建軍