在高中物理中，許多動(dòng)力學(xué)問(wèn)題情境復(fù)雜，涉及多個(gè)物體、多種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和受力情況，學(xué)生在分析和求解時(shí)往往感到困難.模型建構(gòu)法作為一種重要的科學(xué)研究方法，能夠?qū)?fù)雜的實(shí)際物理問(wèn)題進(jìn)行合理簡(jiǎn)化和抽象，構(gòu)建出符合物理規(guī)律的模型，從而降低問(wèn)題的難度，使學(xué)生更清晰地理解物理本質(zhì)，找到解題思路.

1模型建構(gòu)法簡(jiǎn)述

模型建構(gòu)法是指在研究物理問(wèn)題時(shí)，根據(jù)問(wèn)題的特點(diǎn)和研究目的，對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行理想化的抽象和簡(jiǎn)化，忽略次要因素，突出主要因素，構(gòu)建出能夠反映問(wèn)題本質(zhì)特征的物理模型.物理模型可以是實(shí)體模型，如質(zhì)點(diǎn)、輕桿、輕繩等；也可以是過(guò)程模型，如勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等.通過(guò)構(gòu)建合適的物理模型，將復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為學(xué)生熟悉的、能夠運(yùn)用已有知識(shí)和方法解決的問(wèn)題，從而達(dá)到求解的目的.

2 勻速直線運(yùn)動(dòng)模型

例1如圖1所示，粗糙水平桿上有一質(zhì)量為 ψ_m 的套環(huán)，環(huán)上系一輕繩，輕繩的另一端懸掛著質(zhì)量為M的小球，當(dāng)對(duì)小球施加一個(gè)斜向右上方的拉力時(shí)，小球與套環(huán)一起向右做勻速直線運(yùn)動(dòng).已知桿與套環(huán)間的動(dòng)摩擦因數(shù) ，重力加速度為 g 則 F 的最小值及其與水平方向的夾角為（ ）

(A) (B) （號(hào)(C) (D)

圖1

解析設(shè) F 與水平方向的夾角為 θ ，對(duì) m.M 進(jìn)行整體分析，水平方向： Fcosθ=μF_s ，豎直方向： Fsinθ+F_?N=(M+m)g 金 整理得 ，要使拉力 F 最小，則有 sin(φ+θ)=1 .代人數(shù)據(jù)可得 37^° .故選(A).

評(píng)析勻速直線運(yùn)動(dòng)模型屬于平衡問(wèn)題，首先需要對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，然后建立坐標(biāo)系，再將力進(jìn)行分解，根據(jù)平衡條件列方程即可求解.若力是關(guān)于某一變量的函數(shù)，可根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)求解其

最值.

3板塊模型 + 碰撞模型

例2如圖2所示，光滑水平面上放置一塊質(zhì)量為 m₁=1kg 的足夠長(zhǎng)木板 A ，其表面靜止放置兩個(gè)質(zhì)量均為 m₂=2kg 的物塊 B 和 C，B，C 與 A 之間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為 μ₁=0.2?μ₂=0.4 ，兩物塊間通過(guò)輕質(zhì)彈簧連接，調(diào)整 B.C 間距離后，將彈簧壓縮一定長(zhǎng)度并由靜止釋放．已知彈性勢(shì)能公式為 E_P=Ψ kx2(k=100N/m，x 為形變量)，取g=10m/s，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.求：

圖2

（1）當(dāng)初始?jí)嚎s量 x₁=6cm 時(shí)，釋放瞬間物塊B的加速度大??；（2）初始?jí)嚎s量 x_Π2 滿足什么條件時(shí)，釋放后物塊 c 會(huì)相對(duì)木板 A 滑動(dòng)；（3）當(dāng)初始?jí)嚎s量 _x3=10cm 時(shí)，釋放后物塊 B 能達(dá)到的最大動(dòng)能.

解析 (1)當(dāng) x₁=6cm 時(shí)，彈簧彈力 F=kx₁= 6N，

B 與A間最大靜摩擦力 f_m1=μ₁m₂g=4N ，

C 與 A 間最大靜摩擦力 f_m2=μ₂m₂g=8N

因?yàn)?F>f_m1 ， Fm2 ，所以 C 與 A 相對(duì)靜止，B 在 A 上滑動(dòng)，

對(duì)B有：F-μ1m2g=m2a1，解得 a₁=1m/s²

（2）當(dāng) C 相對(duì)于 A 滑動(dòng)時(shí)， A 的加速度達(dá)到最大值 a₁ ，

對(duì)A有:μ2m2g-μ1m2g=m1a2， 解得 a₂=4m/s² 對(duì)C有：kx2-μ2m2g=m2a2， 解得 x₂=16cm .

則初始?jí)嚎s量 x₂>16cm 時(shí)，釋放后 C 相對(duì) A 滑動(dòng).

（3）釋放后 c 與 A 一起運(yùn)動(dòng)， B 相對(duì) A 滑動(dòng)，當(dāng)kx₄=μ₁m₂g 時(shí)，物塊 B 動(dòng)能最大，

解得 x₄=4cm，A，B，C 系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有 0= m₂v_B-(m₁+m₂)v_C，

系統(tǒng)能量守恒，有 （20號(hào)

解得 ·

評(píng)析本例是板塊模型和碰撞模型的綜合問(wèn)題.根據(jù)板塊模型的一般處理方法，需要先根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況確定各物體的受力情況，然后求解加速度，根據(jù)摩擦力的臨界值和板長(zhǎng)尋找臨界點(diǎn)；涉及碰撞模型時(shí)，需要運(yùn)用動(dòng)量守恒定律和能量觀點(diǎn)進(jìn)行求解.

4結(jié)語(yǔ)

在面對(duì)較復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題時(shí)，學(xué)生首先要認(rèn)真審題，明確問(wèn)題的物理情境和已知條件，然后根據(jù)問(wèn)題特點(diǎn)，合理選擇和構(gòu)建物理模型，分析模型的受力情況和運(yùn)動(dòng)過(guò)程，運(yùn)用相應(yīng)的物理規(guī)律進(jìn)行求解.模型建構(gòu)法不僅能夠幫助學(xué)生將復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的物理模型，降低問(wèn)題難度，還能培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力.在高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生掌握模型建構(gòu)法，通過(guò)大量的例題和練習(xí)，讓學(xué)生熟練運(yùn)用該方法解決各類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，從而提高學(xué)生的物理學(xué)科素養(yǎng).同時(shí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中也要主動(dòng)思考，積極運(yùn)用模型建構(gòu)法，不斷提升解決物理問(wèn)題的能力.

參考文獻(xiàn)：

[1]阮慶鵬.建構(gòu)物理模型在高中物理教學(xué)中的意義和方法[J].當(dāng)代家庭教育，2020(9)：93.

[2]郝治瑞.通過(guò)問(wèn)題解決提升模型建構(gòu)水平的教學(xué)策略研究[D].蘭州：西北師范大學(xué)，2024.

[3]周荃.不同版本高中物理新教材中模型建構(gòu)因素的比較分析[D].青島：青島大學(xué)，2023.