由2013年安徽省高考物理最后一题压轴题看应用物理模型解决实际问题

朱孝奎

【摘要】模型是实际物体的近似，它仅突出物体的主要特征，是一种科学的抽象。文章通过对近几年，安徽物理高考大题中相关物理模型的考查，介绍了在高中阶段，学生常见的，同时也在现实生活中应用较为广泛的，几类物理模型的特点、相关特征，并如何用它们相应的规律解决实际问题，提出了自己的见解和看法，结合自己的教学实际，同时也对高中阶段物理相关教学提出了一些建议。

【关键词】高考 物理模型 思考 建议

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）08-0155-02

近年，随着物理高考试题出题思想—不断加强对学生能力的考查力度，理论联系实际的试题有逐年加强的趋势。根据这几年笔者对自己所带的和本地区高考学生，试卷的得分情况的跟踪分析发现，此类问题学生的得分情况并不理想，究其原因，其中很重要的一点是，学生欠缺将实际问题模型化的能力，对一个实际问题不会通过物理的思维、方法将它抽象成一个典型的物理模型和过程。下面我就近几年安徽省高考中出现的相关考题，看看在高中阶段我们所学的几类常见的物理模型是如何解决实际问题的。

一、弹簧模型和简谐运动模型

1.模型说明：

（1）此类模型力学特征：弹力的大小符合胡克定律F=k△x

（2）弹力突变的特点：若释放端未连接物体，则轻弹簧的弹力可突变为零。若释放端仍连接物体，则轻弹簧的弹力不发生突变，释放的瞬间仍为原值。

（3）简谐运动模型的动力学特征：质点所受到的力与它偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置，回复力总满足F=-kX的形式。

3.解析：见2014版5年高考物理真题。

4.思考和建议：

弹簧类模型，在安徽省新课程改革7年高考中，只在2012年和2013年二年高考中最后一题考过，因为弹簧模型问题物体运动状态复杂，弹力做功为变力做功，这样会无形的增加学生高考的压力，不过这两年的高考题主要考察的是运动和力的关系，不牵涉能量转化，这样不至于难度过大。通过近二年连续考到弹簧模型说明一方面它具有广泛的适用价值，如机动车的弹簧缓冲装置与我们的生活息息相关，体现了应用物理知识解决实际问题，也为高中理科学生进入大学进行更为复杂的过程分析与研究打下基础。

拓展练习1：2013年四川卷，理综物理第10题。

二、质点模型和平抛运动和圆周运动模型

1. 模型说明：

（1）质点模型：不考虑物体的形状和大小，用来代替物体有质量的点，可以忽略次要因素突出主要因素。

（2）平抛运动模型：

①力学特征： 物体只受到重力作用。

②轨迹：抛物线。

③处理方法：运动的分解，由运动学公式和牛顿第二定律列式求解。

（3）圆周运动模型：

①力学特征：一个力（或某个力的分力）或多个力的合力提供向心力 。

②轨迹：圆。

③处理方法：用牛顿第二定律或平衡条件建立方程求解。

（1）甲乙两球碰撞后，乙恰能通过轨道的最高点D，求乙在轨道上的首次落点到B点的距离；

（2）在满足（1）的条件下。求甲的速度υ0；

（3）若甲仍以速度υ0向右运动，增大甲的质量，保持乙的质量不变，求乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围。

3.解析：见2011版5年高考物理真题。本题考查了：质点、平抛和圆周运动三个物理模型，运用运动和力的观点、能量观点和动量观点综合解题。

4.思考和建议：

2010年安徽高考物理最后一题压轴题，将重力场中的过山车模型迁移到电场和重力场的复合场中。考查了复合场中最高点临界条件、考查类平抛运动规律，是对2009年安徽高考最后一题压轴题过山车的进一步深化和拓展。功能关系与圆周运动、平抛运动模型相结合在历年高考中受高度关注，在近几年安徽省高考及全国其他很多省份高考中均有出现。例如：2009年浙江卷、2009年安徽卷第24题，最后一题压轴题、2011年江苏卷第14题…等等。这三个模型，是我们高中阶段最为典型、最为重要的三个模型，在工农业、气象和军事上都有广泛应用。如：过山车、汽车飞越、电子显像管、回旋加速器、卫星在轨运行及变轨、洗衣机脱水筒、离心干燥机…等等，体现物理学来源于实际，应用于实际的特点，这部分模型为什么会作为各省必讲、必考的知识点就可见一斑了，所以这部分模型，在我们各位高中物理教师平时在对此部分教学时，一定要引起足够的重视。

拓展练习2： 2011年福建卷第21题。

研究物理问题离不开模型，学习高中物理，从某一角度理解就是学生建立物理模型和应用物理模型的过程。这就要求我们教师在教学中，注意培养学生的模型意识，使构建物理模型的意识真正成为学生思考问题的方法与习惯，真正学会物理模型的交换与应用，才可能使学生学以致用，解决实际问题。

参考文献：

[1]朱玉龙. 5年高考真题[J].北京：首都师范大学出版社，2014版：24-28，64-68，72-76.

[2]陈俊. 5年高考真题[J].北京：首都师范大学出版社，2007-2011：16-20，42-46.

[3]热点重点难点专题透析. [M].广州：金太阳，2012：29.