梁 梅
高中物理复习教学从知识、思维能力层次的要求来看,不同于物理学研究,但从培养创造型人才的目标看,高中物理复习又必须注意模型化思维训练.本文以一些高考物理试题为例,探索高中物理复习中模型化思维训练,折射物理教学中训练创造性思维的方向.
模型化思维过程是把典型问题中的知识信息经截取、组合、融汇后,概括出一定的模型,分析遇到的新问题,发现与模型质同之处,恰当地运用模型化思路去解决问题的过程.鉴于很多文章从不同角度讨论过模型的加工过程,这里只给出几个模型及其应用.
一、用局部与整体关系模型训练思维的灵活性
局部与整体关系模型:任何物体系(或物理过程)的局部与整体,总是处于相互联系、相互制约的发展过程中,探索局部与整体间的联系,依此形成正确的解题策略,是简捷解题的关键.
【例1】 一平台沿竖直方向做简谐振动,一物体置于振动平台上随台一起运动,当振动平台处于什么位置时,物体对台面压力最大?().
A.当振动平台运动到最高点时
B.当振动平台向下运动过振动中心点时
C.当振动平台运动到最低点时
D.当振动平台向上运动过振动中心点时
析与解:物体随平台一起运动,说明(物体和平台组成的)整体与(物体)局部的关系是运动
状态相同,受力情况应相似.整体受的回复力(合力)在最低点时(向上)最大,局部受的合力在
最低点时亦应(向上)取最大值,即此时台面给物体的支持力最大,当然台面受到(物体)的正压力最大,故C正确.
此例中,模型的作用在于巧用局部与整体运动状态相同的关系,化定量计算为定性类比讨论.
【例2】 图1中A为电磁铁,C为胶木秤盘,A和C(包括支架)的总质量为M,B为铁片,质量为m,整个装置用轻绳悬挂于O点.当电磁铁通电,铁片被吸引上升的过程中,轻绳上拉力F的大小为().
A.F=mg
B.Mg C.F=(M+m)g D.F>(M+m)g 析与解:当电磁铁通电,铁片被吸引上升的过程中,局部(B)与整体(A+B+C)运动状态不同,必须把整体分成两个局部进行讨论:B(局部)向上加速运动,受到的电磁力大于重力mg;与绳直接联系的局部(A+C)受到向下的重力Mg及大于mg的电磁力,对绳的拉力大于整体重力(M+m)g,故正确选项为D. 这里模型的作用是识破局部与整体运动状态不同,采用先分割讨论,再探求各局部联系的策略准确作答. 二、用能量转化模型训练思维的深刻性 在封闭的物体系中,运动的物体A(质量m)与运动的物体B(质量M)通过相互作用速度达到相等,损失的机械能为ΔE=fL=E0-E1①