朱傲雪

（淮安市楚州中學，江蘇 淮安 223200）

1 關(guān)于物理模型

所謂物理模型，就是在物理學中人們?yōu)榱搜芯课锢韱栴}的方便和探討物理事物的本質(zhì)而對所研究對象的一種簡化的描述或模擬，或者是對實際問題忽略次要因素、突出主要因素，經(jīng)過科學抽象而建立的新的物理形象.它分為對象物理模型（如質(zhì)點、單擺、點電荷等），過程物理模型（如勻速直線運動、勻加速直線運動、彈性碰撞等），條件物理模型（如光滑平面、輕繩、均勻介質(zhì)等）.

物理模型是物理知識的載體，通過對其進行分析和講解，是學生獲得知識的一種基本方法，更是培養(yǎng)學生創(chuàng)造思維能力的重要途徑.學生在物理學習中如果不會構(gòu)建物理模型或不會應(yīng)用物理模型就將給物理學習帶來困難.筆者就高三物理復習中幾道典型的習題，談?wù)剬θ绾闻囵B(yǎng)學生構(gòu)建物理模型的一些思考.

2 構(gòu)建物理模型的途徑

要提高學生的建模能力，就必須要對學生的建模意識進行培養(yǎng).到了高三，學生已經(jīng)基本了解了常見的物理模型，但解題時由于缺乏構(gòu)建物理模型的主動意識，即便是已知的物理模型，也無法靈活遷移，運用到具體的題目中來.

有鑒于此，筆者認為，復習過程中應(yīng)將建模意識貫穿于我們教學的始終，長此以往，學生就會逐漸熟悉并掌握這種科學研究的思維方法，形成良好的思維品質(zhì)，使構(gòu)建物理模型的意識真正成為學生思考問題的方法和習慣，從而提高學生的解題能力，提高復習的效率和質(zhì)量.

具體做法是：在分析問題時，先引導學生根據(jù)題設(shè)條件，從物理規(guī)律出發(fā)，通過分析、綜合、類比等，從紛繁復雜的問題中抽象、構(gòu)造出我們熟悉的物理模型，然后應(yīng)用掌握的相關(guān)知識予以解決.

那么，一般來說，構(gòu)建物理模型有哪些途徑呢？下面舉例說明.

2.1 緊扣關(guān)鍵詞句

物理問題中常有一些如最大、最小、恰好、緩慢等關(guān)鍵詞語，弄清這些詞語的含義，就能較容易地建立物理模型.

圖1

例1.如圖1電路中，R1＝2Ω，R2＝R3＝3Ω，滑動變阻器的最大阻值R4＝6Ω，電源的內(nèi)阻r＝1Ω，開關(guān)閉合后，當滑動變阻器a P段阻值RaP為多少時，電阻R2、R3和滑動變阻器R4獲得的總功率為最大？

2.2 明確物理過程

解題時，應(yīng)重視對基本物理過程的分析，掌握每個過程的特點和每個過程遵循的基本規(guī)律.該分則分，宜合則合，將物理過程的分析與研究對象及規(guī)律的選用，加以統(tǒng)籌考慮，建立準確的過程物理模型，以求最佳、最妙的思路.

例2.一車隊從同一地點先后開出n輛汽車，在平直公路上排成直線行駛，各車均由靜止出發(fā)先做加速度為a的勻加速直線運動，達到同一速度v后改做勻速直線運動，欲使n輛汽車都勻速行駛時彼此距離均為s，則各輛車依次啟動的時間間隔為（不計汽車的大?。?/p>

圖2

解析：我們先來看這樣一個問題：如圖2所示，水平傳送帶以恒定的速度v傳送工件，工件都是無初速度地放到傳送帶上的，工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，放工件的時間間隔為T，且每當后一個工件放到傳送帶上時，前一個工件在傳送帶上已經(jīng)停止相對滑動，求傳送帶上相對靜止的工件間的距離.考慮到每個工件放到傳送帶上去之后，相對傳送帶向后滑動的距離都是相等的，如同放上去就固定在傳送帶上那樣，故兩相臨工件的距離為Δs＝v T.

圖3

2.3 挖掘隱含條件

高考物理之所以難，不僅因為過程復雜多變，還由于潛在條件隱蔽難尋，使人產(chǎn)生條件不足之感而陷入困境.若不仔細閱讀、一掃而過，挖掘不出這些條件，則無法建立正確的物理模型，而失去了解決問題的機會.

圖4

圖5

2.4 抓住本質(zhì)特征

在研究實際問題時，學生的思維很容易受到問題表象的干擾，難以抓住對象的本質(zhì)特征，因而難以從實際問題中抽象出物理圖景和物理模型，形成認識上的思維障礙.這種情況在學生遇到較為新穎的物理情景時表現(xiàn)得更加突出，常常令學生感到無從下手.

例4.如圖6甲所示，為某制藥廠自動生產(chǎn)流水線的一部分裝置示意圖，傳送帶與水平面的夾角為α，O為漏斗口，要使藥片從漏斗中出來經(jīng)光滑滑槽送到傳送帶上，設(shè)滑槽的擺放方向與豎直方向的夾角為β，則β為多大時，可使藥片滑到傳送帶上的時間最短.

圖6

3 運用物理模型的反思

實際教學中，要注意物理模型運用的條件及各種不同的情況.如“輕繩”模型，必須弄清楚，這里的“輕”究竟是什么意思？“輕”到什么程度？要明確“輕”指的是“質(zhì)量不計”（類似的還有 “輕桿”、“輕彈簧”等）.如果題中要考慮繩子的質(zhì)量，情況就不一樣了，就不是“輕繩”模型了.

例5.甲、乙兩隊進行拔河比賽，結(jié)果甲隊獲勝，若拔河用的粗繩的質(zhì)量不能忽略，則比賽過程中

（A）甲隊拉繩子的力等于乙隊拉繩子的力.

（B）甲隊與地面的摩擦力大于乙隊與地面的摩擦力.

（C）甲、乙兩隊與地面的摩擦力大小相等、方向相反.

（D）甲通過繩拉乙的力與乙通過繩拉甲的力是一對作用力與反作用力.

解析：本題正確選項為（B）.若沒看清已知條件 “拔河用的粗繩的質(zhì)量不能忽略”，還是當成“輕繩”模型，容易誤選（A）.所以，解題時務(wù)必看清條件，避免生搬硬套、建立錯誤的物理模型，因“思維定勢”而導致錯誤.

教師在教學中應(yīng)重視物理模型的構(gòu)建和建模意識的培養(yǎng).通過構(gòu)建物理模型，學生不僅僅能記住一些零碎的、片面的、孤立的概念與原理，而且有助于獲得結(jié)構(gòu)化的、系統(tǒng)的、整合的知識，因而對紛繁復雜的物理現(xiàn)象、物理問題可以形成多角度的、豐富的理解，在面對新問題時，能靈活利用這些知識解釋新現(xiàn)象，想出好辦法，形成解決各種問題的程序.對周圍生活的實際問題建立物理模型有助于激發(fā)學生對物理的興趣和探索自然的欲望，這樣也將提高了復習的實效.同時，在培養(yǎng)學生構(gòu)建物理模型的過程中，物理思維的訓練也在潛移默化地進行著.

1 朱培超，何光普，鮮欣宇.物理模型在中學物理教學中的應(yīng)用研究.重慶工業(yè)高等?？茖W校學報，2004（5）.

2 雷曉蔚，程正富，王驚雁，孫鷹帝.物理模型的理論分析與構(gòu)建.重慶文理學院學報，2007（2）.