[關(guān)鍵詞]物理模型 構(gòu)建 物理思維

學(xué)生在掌握物理知識(shí)的時(shí)，要提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，而物理問(wèn)題的解決都建立在科學(xué)的物理模型上。因此，從實(shí)際情景中構(gòu)建物理模型，借助物理規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題則成了一個(gè)重要環(huán)節(jié)。教師在平時(shí)的教學(xué)中更應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生良好的物理思維和建立科學(xué)的物理模型的能力。

一、在實(shí)驗(yàn)探究中，抽象問(wèn)題模型化

在教學(xué)中，應(yīng)注意消除學(xué)生對(duì)物理這門學(xué)科的畏難思想和恐懼心理，盡量做到抽象問(wèn)題具體化、模型化。首先，注意教具、學(xué)具的制作，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，做到既動(dòng)腦又動(dòng)手，學(xué)會(huì)抽象問(wèn)題模型化；其次，利用小實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)課，讓學(xué)生對(duì)物理知識(shí)能有一個(gè)直觀具體的認(rèn)識(shí)；再次，在解答物理問(wèn)題時(shí)，教師應(yīng)要求學(xué)生在審題和想象物理圖景后用示意圖把它畫出來(lái)。

二、解決問(wèn)題近似、抽象化

實(shí)際物理問(wèn)題千變?nèi)f化，錯(cuò)綜復(fù)雜，為了對(duì)實(shí)際問(wèn)題簡(jiǎn)化，以便研究其中最本質(zhì)的部分，求得最簡(jiǎn)單、普遍的規(guī)律，在解答問(wèn)題時(shí)，必須對(duì)研究對(duì)象經(jīng)過(guò)想象轉(zhuǎn)化為物理模型，才能確定選用哪些知識(shí)解答問(wèn)題，如，我們?cè)谘芯刻罩杏钪骘w船的發(fā)射、運(yùn)行等問(wèn)題時(shí)，把衛(wèi)星和飛船都當(dāng)成“質(zhì)點(diǎn)”，衛(wèi)星、飛船繞地球的運(yùn)動(dòng)看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)，把萬(wàn)有引力當(dāng)成向心力來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，這種近似科學(xué)的抽象，符合客觀實(shí)際，在物理教學(xué)中，教師應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題圖景合理轉(zhuǎn)化，建立良好的物理思維，構(gòu)建科學(xué)的物理模型。

三、實(shí)際運(yùn)用構(gòu)建理想模型

1．在效果相同的條件下，用簡(jiǎn)單易懂的理想化模型去等效要研究的實(shí)際問(wèn)題

例1：如圖所示，在水平地面上有一輛運(yùn)動(dòng)的小車，車上固定一個(gè)盛水的杯子，杯子直徑為L(zhǎng)，當(dāng)車向右做加速為a的勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平呈圖示狀態(tài)，求液面的高度差h。

本題可假設(shè)在杯中水面上取一小滴水A，并把它等效為一個(gè)放在斜面上的小物體，從而構(gòu)建理想模型，設(shè)A的質(zhì)量為m，A受到重力和斜面的支持力作用，水平向右勻加速運(yùn)動(dòng)，則mgtanθ=ma，又tanθ=h/L，得h=aL/g。

2．巧選參考系建模

在求解物理問(wèn)題時(shí)，選擇不同的參考系，建立的物理模型不同，求解過(guò)程也不同，所以，解題時(shí)要注意參考系的選擇。

例2：百貨大樓一、二樓間有一正以恒定速度向上運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)扶梯，某人以相對(duì)梯的速度V沿梯從一樓向上跑，數(shù)得梯子有N1級(jí)；到二樓后他又反過(guò)來(lái)以相對(duì)梯的速度V沿梯向下跑至一樓，數(shù)得梯子有N2級(jí)，那么，該自動(dòng)扶梯實(shí)際為級(jí)。

設(shè)人相對(duì)扶梯的速度為V，扶梯相對(duì)地面的速度為U，扶梯實(shí)際的級(jí)數(shù)為N，級(jí)間距離為S。以地面為參考系時(shí)，人上樓時(shí)間為NS/（V+U），人下樓時(shí)間為NS/（V-U），以扶梯為參考系，人上樓時(shí)間為N1S/V，下樓時(shí)間為N2S/V，由兩參考系上樓、下樓時(shí)間均不變可列出方程，求出扶梯級(jí)數(shù)。

3．利用科學(xué)的近似，還原物理模型

例3：一架飛機(jī)以V1=600m/s的速度在空中勻速飛行，一只以V2=5m/s速度飛行的鳥迎面與飛機(jī)相撞，鳥身長(zhǎng)L=20cm，質(zhì)量m=0.5kg，求飛機(jī)受到鳥的平均撞擊力？

物理原始模型是解決物理問(wèn)題的歸宿，要還原物理模型，必須知道物體之間相互作用過(guò)程，進(jìn)行抽象，達(dá)到模型還原的目的。本題為一道物體碰撞問(wèn)題，①由于飛機(jī)質(zhì)量遠(yuǎn)大于鳥的質(zhì)量，因此，鳥與飛機(jī)相撞后，不會(huì)改變飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。②鳥與飛機(jī)相互作用時(shí)間很短，作用力巨大，鳥將會(huì)“粉身碎骨”，并與飛機(jī)以共同的速度運(yùn)動(dòng)，那么鳥碰飛機(jī)的過(guò)程可近似為一塊“橡皮泥”在瞬間粘到飛機(jī)上，模型得到了還原，問(wèn)題也得到了圓滿的解決。

（作者單位：湖南衡東實(shí)驗(yàn)中學(xué)）