建立物理模型,破解物理解题难关

任武臣

摘 要 高中理科学生面对物理总体的感觉是太难，调查发现，“难”体现在对题中所给的物理信息无法进行有效的筛选，无法将信息提取出来建立物理模型，可见“物理模型”的建立是学生处理问题能力的体现，能否成功建立物理模型成了制约学生成绩提升的瓶颈。文章通过一些具体的例子分析了建模问题。

关键词 高考 解题方法 物理模型

中图分类号：G633.7文献标识码：A

Build Physical Model, Crack Physical Problem-solving Difficulties

REN Wuchen

(Luanchuan Secondary Vocational School, Luoyang, He'nan 471500)

Abstract When high school science students face the physics, their general feeling is too difficult, the survey found that "difficult," reflected in the title given in the physical information can not be effective screened, the information can not be extracted from the establishment of the physical model, showing that "physical model" the establishment of the issue is the ability of students to handle the embodiment, the successful establishment of the physical constraints of the model has become the bottleneck to enhance student achievement. This article analyzed of modeling by some specific examples.

Key words college entrance examination; problem-solving; physical model

高考越来越注重能力考察，从一定意义上说方法是能力的基础。但高考不会纯粹考方法，方法的考查一般会采取隐性的形式，渗透在具体的物理问题中。高中理科学生面对物理总体的感觉是太难，对学生在物理的学习过程中的调查发现，“难”体现在对题中所给的物理物理信息无法进行有效的筛选，无法将信息提取出来建立物理模型，可见“物理模型”的建立是学生处理问题能力的体现。能否成功建立物理模型成了制约学生成绩提升的瓶颈。高考物理试卷最后几个计算题都是对学生建立模型能力的考察，成功建立物理模型也就成功地抓住了高考。

所谓建模，就是将题中所给有效信息进行加工处理，找到信息之间的联系，对物理对象和物理过程运用理想化、简化、类比、等效、抽象等方法，找到信息之间的内在规律，形成物理模型。物理模型包括：对象模型、过程模型、条件模型、典型问题模型等。

在对物理模型的确立上，学生对对象模型有一个比较清晰的思路，而对过程模型的建立还是比较模糊的，有时甚至不知道从何处入手来建立这个模型，下面通过一些具体的问题来分析一下建模问题：

1 对象模型的建立

【例题1】如图1所示，甲、乙两个带电小球的质量均为m，所带电量分别为q和-q，两球间用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在的空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧。

【点拨解疑】（1）甲、乙两个带电小球就是我们的研究对象，是将它们两个单独来考虑，还是将二者视为一个整体来考虑，就是对象模型的如何建立。亦即整体法与隔离法的应用。显然在这个题中，对两个小球建立成整体模型处理时，两个带电小球在电场中的受力大小相等方向相反，是内力且合力为零，那么二者相当于在水平方向不受力，于是可得悬线在竖直方向上不发生偏离，由此可知B、C是错误的。这样一来，也就明确了甲球所处的位置，即处于悬线正下方。对于乙球的处理就是要建立单个对象模型就可以了，此时乙球在电场中在水平方向受到向右的电场力作用，那么乙球一定向向右倾斜。答案A自然就呈现在我们面前了。即平衡时应选A答案。

（2）由上面用整体法的分析，绳1对甲的拉力F1 = 2mg。由乙球的受力图可知

F2 + F引 =

因此有F2＜应选D

【例题2】如图3所示，质量M=10kg的木楔ABC静止于粗糙的水平面上，动摩擦因数 =0.02。在楔的倾角为 =30暗男泵嫔希有一质量m=1.0kg的木块从静止开始沿斜面下滑，当滑行路程s=1.4m时，其速度v=1.4m/s，在这过程中楔没有动，求地面对楔的摩擦力的大小和方向（重力加速度取10m/s2）。

【点拨解疑】 若采用隔离法建立单个物理模型，分析楔M时，受的力特别多，求解繁琐．该题中，虽然m与M的加速度不同，但仍可用整体法建立整体物理模型，只是牛顿第二定律应写成∑ =+

由 =+ 2

得木块m沿斜面向下运动的加速度为

==== 0.7

将物块m和木楔M看作一个整体，它们在竖直方向受到重力和地面的支持力；在水平方向如果受力只能是摩擦力，暂设其存在，大小位，楔的加速度为零，只有物块加速度a，如图4所示，沿水平方向和竖直方向分解物块加速度a。对整体在水平方向上运用牛顿第二定律，

因为Ff应与ax同向，所以木楔受到的摩擦力水平向左。

以上两个题目都是关于对象模型的建立，由此可见对象模型建立的合适对解决问题大有帮助。再看下面的几个例题，研究一下过程模型的建立对解题的帮助。

2 过程模型的建立

【例题3】如图5所示，在直角坐标系的第一、二象限内有垂直于纸面的匀强磁场，第三象限有沿Y轴负方向的匀强电场，第四象限内无电场和磁场。质量为m、带电量为q的粒子从M点以速度v0沿x轴负方向进入电场，不计粒子的重力，粒子经N、P最后又回到M点。设OM=L，ON=2L，则：

（1）关于电场强度E的大小，下列结论正确的是（）

A． B． C． D．

（2）匀强磁场的方向是______。

（3）磁感应强度B的大小是多少？

【点拨解疑】 （1）建立运动过程模型：带电粒子从M点垂直电场方向进入电场中，结合速度与恒力的方向关系可知，由带电粒子在电场中的运动属于类平抛运动物理模型，易知 =，且2 = 则 =故选C

（2）带电粒子从电场中离开以后进入磁场中，在洛仑兹力作用下的物理过程模型应是匀速圆周运动模型，由左手定则，匀强磁场的方向为垂直纸面向里。

（3）根据粒子在电场中运动的情况可知，粒子带负电。粒子在电场中做类平抛运动，设到达N点的速度为v，运动方向与x轴负方向的夹角为 ，如图6所示。

结合运动模型中涉及到物理量选用能量原理对应的数学表达关系式，可对这一过程做解：

由动能定理得 =

结合以上分析可知，当我们面对物理问题时，应首先提取题中有关信息，建立信息之间的内在联系，寻找相关的内在规律，建立物理模型，并用数学解析式表达出来，从而达到解题的目的。

建立物理模型的关键是：（1）对常规模型的熟悉；（2）通过抽象、类比、等效等手段，把问题转化为常规的物体模型。

参考文献

[1] 高中物理选必修3-1.