摘 要：高中生望“理”興嘆，厭惡物理學科；源于模型建立，理解模型建立的內(nèi)涵與外延；貴在概念理解，“悟”出道理，知其所以然；巧學解題方法，多想、多思、多類比；重在歸納總結(jié)，找準狀態(tài)，準確列四種方程。

關(guān)鍵詞：源模型 貴理解 巧方法 重歸納

中圖分類號：G633 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）06（c）-0086-03

高中物理難學，使許多高中生望“理”興嘆，有的甚至厭惡物理學科，致使物理成績平平，怎樣學好物理，筆者根據(jù)自己從教高中物理30年的理解，談談自己的見解，以饗讀者。

1 源于模型建立

高中物理大部分知識都是理想化的，與現(xiàn)實生活有一定的差別。所以學習這門學科要注重理想模型的建立，充分理解模型建立的意義，掌握模型建立的條件，理解模型建立的內(nèi)涵與外延。如質(zhì)點模型，質(zhì)點模型的建立意義在于研究物體運動時，為了方便而忽略物體本身的線度，把物體視為一個有質(zhì)量的點；建立條件是物體的大小和形狀對研究的問題沒有影響，如作平動的物體，物體各點運動情況相同，取物體上任何一點研究，其效果相同；研究物體轉(zhuǎn)動時，物體本身線度對研究的問題沒有影響，可將實際物體視為質(zhì)點。在解決物理問題時，首先要重視物理模型的建立。

例1：經(jīng)過用天文望遠鏡長期觀測，人們在宇宙中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多雙星系統(tǒng)，通過對它們的研究，使我們對宇宙中物質(zhì)的存在形式和分布情況有了較深刻的認識，雙星系統(tǒng)由兩個星體組成，其中每個星體的線度都遠小于兩星體之間的距離，一般雙星系統(tǒng)距離其他星體很遠，可以當作孤立系統(tǒng)來處理。現(xiàn)根據(jù)對某一雙星系統(tǒng)的光度學測量確定；該雙星系統(tǒng)中每個星體的質(zhì)量都是M，兩者相距L，它們正圍繞兩者連線的中點做圓周運動。

（1）試計算該雙星系統(tǒng)的運動周期。

（2）若實驗中觀測到的運動周期為，且。

為了理解與的不同，目前有一種流行的理論認為，在宇宙中可能存在一種望遠鏡觀測不到的暗物質(zhì)。作為一種簡化模型，我們假定在以這兩個星體連線為直徑的球體內(nèi)均勻分布這種暗物質(zhì)。若不考慮其他暗物質(zhì)的影響，請根據(jù)這一模型和上述觀測結(jié)果確定該星系間這種暗物質(zhì)的密度。

解析：首先明確此雙星系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型如圖1所示，由于每個星體的線度都遠小于兩星體之間的距離，滿足萬有引力定律的使用條件。

答案：（1）雙星均繞它們連線的中點做圓周運動，設運動的速率為v，得：

（2）根據(jù)觀測結(jié)果，星體的運動周期：

這種差異是由雙星系統(tǒng)（類似一個球）內(nèi)均勻分布的暗物質(zhì)引起的，均勻分布雙星系統(tǒng)內(nèi)的暗物質(zhì)對雙星系統(tǒng)的作用，與一個質(zhì)點（質(zhì)點的質(zhì)量等于球內(nèi)暗物質(zhì)的總質(zhì)量M′且位于中點O處）的作用相同?？紤]暗物質(zhì)作用后雙星的速度即為觀察到的速度，則有：

因為周長一定時，周期和速度成反比，得：

由以上各式得

設所求暗物質(zhì)的密度為，則有

本題中兩個模型的構(gòu)建是解決問題的關(guān)健所在。一是雙星結(jié)構(gòu)模型，它們的向心力由相互作用的萬有引力提供，且具有相同的角速度。二是暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，把球狀暗物質(zhì)等效為位于球心處的質(zhì)點。根據(jù)具體物理情景建立與之對應的物理模型是物理學分析問題的常用方法。

其次，學習物理時，要注意知識的遷移，注重模型的等效，舉一反三。如發(fā)電機模型的建立：矩形線框以角速度在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，從中性面開始計時，產(chǎn)生的正弦交流電。而矩形面積S按正弦函數(shù)變化、磁場的磁感強度B按正弦函數(shù)變化、磁通量按正弦函數(shù)變化產(chǎn)生的交流電與其等效，產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時表達式為

例2：求面積為S的矩形線圈在如圖2所示的磁場中產(chǎn)生交流電的電壓有效值？

分析理解：磁場B按正弦函數(shù)變化與面積為S的矩形線圈以角速度在勻強磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的正弦交流電情況等效。

則交流電的最大值Em=BSω

交流電的電壓有效值.

2 貴在概念理解

物理中的概念、定義、定理、定律較多，我們學習時不僅要準確掌握其內(nèi)容，還要理解其內(nèi)涵，掌握定理、定律的數(shù)學表達式，正確理解表達式的每一個字母的含義，準確掌握概念、定義、定理、定律的適應條件。不僅要知其然，而且還要知其所以然。不能盲目套用公式，要知道公式的適用條件。學習高中物理，貴在理解，“悟”出道理。

如對功的定義式的理解，定義式為：W=FScosα。某一個力的功與作用在物體上力的大小、位移大小、力與位移的夾角的余弦有關(guān)，與物體運動狀態(tài)、物體受力情況無關(guān)。功是標量，但有正負。

運用公式的注意事項：

（1）F 為恒力，可直接用W=FS cosα求功。

（2）用定義式求變力功：

①平均值法：

a.線性變力的平均值，等于其算術(shù)平均值。

b.平方反比的平均值等于其幾何平均值

例3：用錘子把釘子打入木塊，每次打擊錘對釘子做功相等。釘子受木塊的阻力與打入深度成正比，如果第一次打入深度為2 cm，第二次打入釘子的深度是多少？若打進5 cm，至少打擊多少次。

解析：設釘子所受阻力為=k，

第一次釘子打入深度為1，第二次釘子打入后總深度為2，釘子第二次進入深度為△=2-1，

根據(jù)每次打擊錘對釘子做功相同，

有

即：12=22-12

∴2=1

則：△=2-1=（-1）1=0.83 cm

同理可推出：第三次釘子打入后總深度3=1。

第n次后釘子打入總深度：n=1

有1=5

2=5

n=6.25

故打進5cm至少應打7次。

②分段法：全過程看為變力，而分段看為恒力，可先算各段的功，然后求總和。

例4：如圖3所示，一個半徑為R的環(huán)形管水平放置，一個質(zhì)量為m的小球，在外力作用下以勻速率沿管運動一周。已知小球與管的摩擦系數(shù)為μ，求上述兩種情況下，摩擦力對小球所做的功。

從宏觀上看，摩擦力的方向每時每刻與速度方向相反—— 是變力；而從可以認為是直線的一段很短的弧長（ΔS）來看，摩擦力則是大小、方向均不變的恒力。所以，小球運動一周，摩擦力所做的功等于在各小段所做功之和，即

…

…

如果直接套用公式W=FScosα，根據(jù)運動一周位移s=0，就會得出W=0的錯誤結(jié)果。

③利用示功圖：法F-S圖象與S軸所圍成的面積的大小等于力F所做的功。參看圖4。

通常情況下，（在中學范圍內(nèi)）位移S都是相對地面的位移，是力的作用點的位移。

例5：一根木棒沿水平桌面從A運動到B，如圖5所示，若棒與桌面間的摩擦力為，則棒對桌面的摩擦力和桌面對棒的摩擦力做的功各為（ ）

A.-s，-sB.s，-s

C.0，-s D.-s，0

分析：棒對桌子的摩擦力的作用點沒有發(fā)生位移，所以做功為零。桌子對棒的摩擦力的位移為s，做功Wf=-s。答案為C。

例6：一恒力F通過一定滑輪拉物體，沿光滑水平面前進了距離s。在運動過程中，F(xiàn)與水平方向始終保持θ角，如圖6所示，求拉力所做功。

分析：力的作用點在發(fā)生變化，可作圖理解，如圖7所示。

則拉力所做的功W=Fdcosθ/2

又 dcosθ/2=s+scosθ

所以W=Fs（1+cosθ）

3 巧學解題方法

很多學生學物理沒有正確對待，一是不做題，二是不做計算題，沒有積累一些解題方法，常規(guī)題都沒有掌握，談何能力培養(yǎng)，談何創(chuàng)新思想呢？我認為物理的韻味在于講解，對初學者可以慢慢講解物理定理、定義、定律的運用方法，不管是否有聽眾，可以試著講解解題思路，講解解題技巧，講易錯原因，講解一遍比做一遍好，做一遍比看一遍好。除此之外，要巧學物理一些解題方法。多想、多思、多類比。

例7：如圖8，在設計三角形的屋頂時，為了使雨水能盡快地從屋頂流下，并認為雨水是從靜止開始由屋頂無摩擦地流動。試分析和解：在屋頂寬度（2L）一定的條件下，屋頂?shù)膬A角應該多大？雨水流下的最短時間是多少？

解析：如圖8所示，通過屋頂作垂線AC與水平線BD相垂直；并以L為半徑、O為圓心畫一個圓與AC、BC相切。然后，畫傾角不同的屋頂、、…

從圖9可以看出：在不同傾角的屋頂中，只有是圓的弦，而其余均為圓的割線。根據(jù)“等時圓”規(guī)律，雨水沿運動的時間最短，且最短時間為

而屋頂?shù)膬A角則為

例8：老鼠離開洞穴沿直線前進，它的速度與到洞穴的距離成反比。當它行進到離洞穴距離為1的甲處時速度為1，試求：

（1）老鼠行進到離洞穴距離為2的乙處時速度2多大？

（2）從甲處到乙處要用去多少時間？

解答：①由老鼠的速度與到洞穴的距離成反比，得2 2=11

所以老鼠行進到離洞穴距離為2的乙處時速度2=11/2

②由老鼠的速度與到洞穴的距離成反比，作出圖象，如圖10所示。

由圖線下方的面積代表的物理意義可知，從1到2的“梯形面積”就等于從甲處到乙處所用的時間，易得

類比思維：由題中老鼠的速度與位移成反比，聯(lián)想到汽車以恒定功率行駛時，汽車的速度與功率和牽引力的關(guān)系=P/F，即汽車的速度與牽引力成反比。由此只要滿足牽引力與位移成正比，即可得到汽車的速度與位移成反比的關(guān)系。而彈簧的受力情況正是與位移成正比，因此，原題中老鼠的運動可等效為一外力以恒定功率牽引一彈簧的運動，則其運動速度與位移反比。由此有=P/F=P/（c），但c=1時，=1，帶入上式有=P/（11），再根據(jù)外力做的功等于彈性勢能的增加，有聯(lián)立以上兩式得這里將老鼠、汽車、彈簧似乎不相關(guān)的問題聯(lián)系在一起，實現(xiàn)了能力遷移，獨具創(chuàng)新性。

4 重在歸納總結(jié)

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，書上的東西再好，教師講得再巧，畢竟是他人的東西，學物理就是把物理書上的知識，老師講的方法變?yōu)樽约旱臇|西。這就需要我們常思考，進行歸納、概括、理清各種關(guān)系，進行總結(jié)。歸納總結(jié)主要要歸納知識網(wǎng)絡、解題技巧與方法、易混淆的概念。如電場一章可歸納為庫侖定律，從三個方面描述電場的方法：力的角度—— 電場強度，能的角度—— 電勢、電勢能，形象描述角度—— 電場線，弄清電場性質(zhì)后，再研究帶電粒子在電場中的運動。如高中物理主要講兩大板塊：力與能，學物理要從力的角度入手，能的角度深化，高中物理計算題不外乎列四種方程，這四種方程是力的平衡方程，動力學方程（牛頓第二定律、動量守恒定律、動量定理），能量方程（動能定理，能量守恒），數(shù)學方程（幾何關(guān)系）。任何一道計算題都可能是由物理模型、幾個狀態(tài)、幾個過程組成。我們做題時應注意分析過程，找準狀態(tài)，準確列出四種方程，即可求解。

參考文獻

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