1、 構(gòu)建物理模型，培養(yǎng)解題能力 我國(guó)著名的科學(xué)家錢學(xué)森說(shuō)：“模型就是通過(guò)我們對(duì)問(wèn)題現(xiàn)象的分析，利用我們考究得來(lái)的機(jī)理，吸收一切主要因素，略去次要因素所創(chuàng)造出來(lái)的一幅圖畫是形象化了自然現(xiàn)象?！痹谘芯课锢韱?wèn)題時(shí)，通過(guò)科學(xué)的抽象、剔粗取精、去偽存真建立正確的物理模型，清楚物理模型的相對(duì)性及適應(yīng)條件，區(qū)分表面相似而本質(zhì)不同的物理模型，善于將一個(gè)復(fù)雜的物理模型等效為若干簡(jiǎn)單的模型，就能正確、簡(jiǎn)捷地解決問(wèn)題。一、物理模型分析 物理學(xué)所研究的運(yùn)動(dòng)，是一種簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)形式，物理學(xué)的研究方法是通過(guò)建立一個(gè)個(gè)物理模型，使實(shí)際復(fù)雜多樣的物質(zhì)世界簡(jiǎn)單化，建立物理模型的過(guò)程是一個(gè)抽象思維過(guò)程，要能抓住事物的本質(zhì)。高中階段的

2、物理學(xué)習(xí)為我們積累了很多物理模型，我們可以將其分類成：物質(zhì)結(jié)構(gòu)的模型(如質(zhì)點(diǎn)、物體的分子結(jié)構(gòu)、理想氣體、原子結(jié)構(gòu)、核結(jié)構(gòu)、導(dǎo)體等等)；作用過(guò)程的模型(如：碰撞、能量轉(zhuǎn)化過(guò)程、光電效應(yīng)、核變化等)；運(yùn)動(dòng)模型(勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線及曲線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧振動(dòng)等等)；其他模型(電流、電阻、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)、理想變壓器等等)，也可以說(shuō)物理中所有的公式、定律、定理都是對(duì)一個(gè)個(gè)不同的模型的描述，我們解題所列的等式，就是將物理模型與具體物理情景相結(jié)合的產(chǎn)物。有了系統(tǒng)的物理知識(shí)就有了足夠的物理模型，解題時(shí)所謂建立模型，就是根據(jù)從題目中提煉出的有效信息，調(diào)出大腦中儲(chǔ)存的與之相關(guān)的物理模型

3、。 二、運(yùn)用物理模型解題的步驟 中學(xué)物理中的概念、規(guī)律、公式等，都是一定理想化模型下抽象和推導(dǎo)出來(lái)的。因此，了解并掌握物理模型方法，對(duì)學(xué)習(xí)、理解物理知識(shí)并解決實(shí)際問(wèn)題是非常必要的。那么，如何來(lái)運(yùn)用物理模型方法呢？首先應(yīng)注意以下幾方面：第一，學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)不斷有意積累物理模型，這是為更好運(yùn)用物理模型提供了量變的準(zhǔn)備。第二，每個(gè)物理模型都有各自獨(dú)立的成立條件和適用范圍，只有充分地認(rèn)識(shí)，才能準(zhǔn)確運(yùn)用物理模型。第三，運(yùn)用好物理模型應(yīng)具備以下兩個(gè)環(huán)節(jié)：明確物理對(duì)象，提取有用信息環(huán)節(jié)和構(gòu)建解題模型環(huán)節(jié)。運(yùn)用物理模型解答物理習(xí)題的過(guò)程方法大體可為：分析題意，確定對(duì)象模型；參考對(duì)象所處環(huán)境，挖掘有用信息，剔除干

4、擾信息，確定條件模型；依據(jù)對(duì)象的變化情況，確定其狀態(tài)與過(guò)程模型；將對(duì)象、條件、狀態(tài)、過(guò)程模型轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，從而解答出實(shí)際問(wèn)題。下面是用物理模型解題的一般思維流程： 定性檢驗(yàn) 條件 分析推理物理 對(duì)象 認(rèn)知 建模 物理 解決問(wèn)題 情景 結(jié)構(gòu) 假設(shè) 模型 狀態(tài) 過(guò)程 數(shù)學(xué)模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證三、相關(guān)模型的舉例解析 結(jié)合以上解題思維流程，在此我向大家關(guān)于中學(xué)物理常用的幾種典型模型的規(guī)律應(yīng)用做簡(jiǎn)單介紹，以起拋磚引玉之功效。1.物質(zhì)結(jié)構(gòu)的模型例1 理想氣體是一種氣體模型，是對(duì)真實(shí)氣體的抽象，其微觀的特點(diǎn)是：理想氣體分子線度可以忽略不計(jì)，即具有一定的質(zhì)量而沒(méi)有大?。环肿又g以及分子與器壁間除了彈性碰撞外無(wú)

5、其他作用力。通常不易液化的氣體在壓強(qiáng)不是太大、溫度不是太低的情況下，可視為理想氣體?，F(xiàn)有一定質(zhì)量的氫氣，裝在絕熱密閉的氣缸內(nèi)，如圖所示，若稍稍向下移動(dòng)活塞壓縮氣體，則下列敘述符合事實(shí)的是（ ）A、氣體的內(nèi)能一定增加利時(shí) B、氣體的溫度一定升高C、氣體分子的平均間距不變 D、氣體壓強(qiáng)一定增加解析：理想氣體是一種氣體理想模型，由題中所給信息可知：分子間沒(méi)有引力和斥力，這一特殊的結(jié)構(gòu)決定了理想氣體的性質(zhì)不同于一般氣體，分子間的勢(shì)能隨著分子間的作用力消失而不復(fù)存在，其內(nèi)能僅僅指所有分子動(dòng)能的總和。壓縮氣體對(duì)氣體做功，絕熱保證了沒(méi)有熱傳遞發(fā)生，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，內(nèi)能是一定增加，而溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)

6、志，分子數(shù)目不變，內(nèi)能增加，溫度一定升高，體積減小，氣體分子間距明顯變小。由于分子的平均動(dòng)能增加，且分子的密集程度增大，故氣體的壓強(qiáng)一定增加。2、作用過(guò)程的模型 例2 如圖所示，在光滑的水平面上靜止著兩小車A和B，在A車上固定著強(qiáng)磁鐵，總質(zhì)量為5kg，B車上固定著一個(gè)閉合的螺線管,B車的總質(zhì)量為10kg?，F(xiàn)給B車一個(gè)水平向左的100 N·s的瞬間沖量，若兩車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生直接碰撞，則相互作用過(guò)程中產(chǎn)生的熱能是多少?解析：通過(guò)類比等效的思維方法將碰撞等效為“子彈擊木塊”(未穿出)的物理模型。由于感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是阻礙導(dǎo)體和磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，A、B兩車之間就產(chǎn)生排斥力，以A、B兩

7、車為研究對(duì)象，它們所受合外力為零，動(dòng)量守恒，當(dāng)A、B車速度相等時(shí)，兩車相互作用結(jié)束，據(jù)以上分析可得：從B車運(yùn)動(dòng)到兩車相對(duì)靜止過(guò)程，系統(tǒng)減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，電能通過(guò)電阻發(fā)熱轉(zhuǎn)化為焦耳熱。根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒：“子彈擊木塊”是中學(xué)階段典型而又重要的一個(gè)模型，物理學(xué)習(xí)過(guò)程中能等效成子彈擊木塊的模型很多，比如，物塊滑上木板，磁鐵穿圓環(huán)，兩帶電小球在同一直線上運(yùn)動(dòng)等，這種模型在高考試題中經(jīng)常出現(xiàn)。3、運(yùn)動(dòng)模型 例3：如圖所示，一對(duì)雜技演員（都視為質(zhì)點(diǎn)）乘秋千（秋千繩處于水平位置）從A由靜止出發(fā)繞O點(diǎn)下擺，當(dāng)擺到最低點(diǎn)B時(shí)，女演員在極短時(shí)間內(nèi)將男演員沿水平方向推出，然后自己剛好能回到高處A。求男演員落地

8、點(diǎn)C與O點(diǎn)的水平距離S。已知男演員質(zhì)量m1、女演員質(zhì)量m2之比等于2，秋千的質(zhì)量不計(jì)，秋千的擺長(zhǎng)為R，C點(diǎn)比O點(diǎn)低5R。 解析：在運(yùn)用過(guò)程模型分析過(guò)程時(shí)，可將這一對(duì)雜技演員在整個(gè)表演過(guò)程用放慢鏡頭的方式將物理過(guò)程分解為幾個(gè)最簡(jiǎn)單的子過(guò)程。（1）男女演員先一起整體從A下擺到B點(diǎn)，在這個(gè)子過(guò)程中系統(tǒng)的機(jī)械能守恒；（2）在B點(diǎn)女演員在極短時(shí)間內(nèi)將男演員沿水平方向推出的過(guò)程，男女兩人水平方向動(dòng)量守恒；（3）兩人分離后，男演員作平拋運(yùn)動(dòng)，而女演員繼續(xù)蕩秋千恰好能回到A點(diǎn)。我們只要引導(dǎo)學(xué)生將這三個(gè)物理過(guò)程分別列出式子，就可將此題順利解答。設(shè)男女演員一起整體從A下擺到B點(diǎn)時(shí)的速度為V，由機(jī)械能守恒定律得：（

9、m1+m2）gR=(m1+m2)V2/2 解得V=女演員在極短時(shí)間內(nèi)將男演員沿水平方向推出，設(shè)此時(shí)男、女演員的速度大小分別為V1、V2，這一瞬間過(guò)程系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒（m1+m2）=m1V1m2V2女演員在返回蕩秋千的過(guò)程，由于恰能回到A點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：V2 代入上式可得：V12男演員最后以速度V1作平拋運(yùn)動(dòng)SV1t28R過(guò)程模型就是將物理過(guò)程模型化，將一些復(fù)雜的物理過(guò)程經(jīng)過(guò)分解、簡(jiǎn)化、抽象為簡(jiǎn)單的、易于理解的物理過(guò)程。4.其他模型 物理中的模型非常多，而且也比較復(fù)雜，中學(xué)物理模型遠(yuǎn)不只以上特例，常見的還有：等效彈簧、等效電阻、等效電源、等效電路，等效磁場(chǎng)(螺線管的磁場(chǎng)等效于條形磁鐵的磁場(chǎng))、等效小磁針等等，根據(jù)信息抽象出等效模型的思維過(guò)程，在解題中顯得非常重要。結(jié)束語(yǔ)：由于正確運(yùn)用過(guò)程模型來(lái)分析題意，使問(wèn)題得到簡(jiǎn)化，學(xué)生思維更加清晰，也加深了學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的理解，有利于培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)有意識(shí)的積累、掌握和嘗試運(yùn)用物理模型，才能在解答具體物理