构建物理模型,巧解高考试题

曾志强

摘 要：在高中物理教学中，模型的构建是十分重要的，这一点不仅仅反映在历年各省市出现的高考题中，也反映在平时的物理学习中，可以说，物理模型分析是分析物理问题、对试题进行求解的一种重要手段，不仅仅对于力学的学习如此，对于电学、磁学也存在这一问题，由此看来，掌握了物理建模就能重构物理场景，使复杂的物理现象和物理试题变得简单化，从而可以使很多没有头绪的题目迎刃而解。

关键词：物理模型；例题分析；加速度

如果我们再次纵观物理学的发展史，不难发现，许多问题的解决都是基于科学家的大胆猜测，并在此基础上建立模型，再通过做物理实验并进行分析论证来实现的。这一点在历史中多次得到证明，换句话说，也就是物理模型的引入，才使得许多无法解决的问题变得简单化。为此，可以这样说，离开物理模型的物理研究是无法再进行下去的，即使能研究下去，也无法取得重大进度。

一、构建物理模型的重要性分析

在教学中，有了理想的物理模型，就等于获得了成功钥匙的一半，这一点我们可以从历年的各省市的中学学校模考试题或者是高考题中体会，其重要性不言而喻。为此，教师在教学过程中不仅仅要传授物理学方面的知识，如果要提高学生分析问题和解决问题的能力，还要根据实际情况，向学生强调基本物理模型建立的过程和条件，常见模型的种类，并进行归纳和归类，并且对所出现的各种问题都尽可能采用建模的思路来解决，除此之外，还要让学生逐步掌握这些模型，并且在解决物理问题时引导学生如何根据题设条件，以物理规律出发，通过分析、综合、类比等，突出对研究的问题起主要作用的因素，省去不重要的环节，运用了透过现象见本质的方法。

二、纸带模型在高考试题中的应用

1.模型概述

纸带模型是常见的一类模型，这一类模型主要在匀变速直线运动中比较常见，通常是通过在实验中分析质点的一些物理量，如：位移、时间来得出其他物理量的值，如速度、加速度。该类模型要求我们牢固地掌握匀变速直线运动的相关公式，包括运算以及相关的转化问题，以便快速地对问题进行分析和作答。在高考中，大多数情况下，是以实验题形式出现，有时也可以用纸带模型巧解大题。因此，这就要求我们对这一概念及公式的运动特点有相应把握。

2.例题分析

已知O、A、B、C为同一直线上的四点，AB间的距离为l1，BC间的距离为l2，一物体自O点由静止出发，沿此直线做匀加速运动，依次经过A、B、C三点，已知物体通过AB段与BC段所用的时间相等，求O与A的距离。

分析：作出物体的运动示意图，如图所示，把O、A、B、C比作纸带上的四个点，用纸带模型求解。

设物体的加速度为a，通过AB段和BC段所用时间均为t，l2-l1=at2……①，vB=■……②，vB2=2a（OA+l1）……③，解上述三式得OA=■。

三、先加速后减速模型在高考题中的应用

1.模型概述

物体先加速后减速的问题在物理的运动学中出现比较频繁，尤其是近几年来各省市的高考题中为必考题，学生在求解这类问题时一定要注意一个重要细节——前一过程的末速度是下一过程的初速度，必要的时候还要借助速度图像求解，更为直观明了。

2.例题分析

在圆桌上存在一静止的小圆盘，位置如图所示。桌布的一边与桌的AB边重合，如图1所示。现假定盘与桌布间的动摩擦因数为μ1，盘与桌面间的动摩擦因数为μ2。如果以恒定加速度a使桌布慢慢离开桌面，加速度方向水平并与AB垂直。若圆盘最终仍然保留在桌面上，则加速度a最小为多大？（以g表示重力加速度）

分析，结合题意，我们可以作出物塊的速度图像如图2所示。设圆盘的质量为m，桌边长为L，在桌布从圆盘下抽出的过程中，盘的加速度为a1，有μ1mg=ma1。

桌布抽出后，盘在桌面上做匀减速运动，以a2表示加速度的大小，有μ2mg=ma2。

设盘刚离开桌布时的速度为v1，移动的距离为x1，离开桌布后在桌面上再运动距离x2后便停下，由匀变速直线运动的规律可得：v12=2a1x1……①，v12=2a2x2……②

盘没有从桌面上掉下的条件是：x1+x2≤■……③

设桌布从盘下抽出所经历时间为t，在这段时间内桌布移动的距离为x，有：x=■at2，x1=■a1t2，而x-x1=■，求得：t=■ ，及v1=a1t=a1■，联立解得a≥■。

由上可见，在物理模型引入以后，无论是对概念型问题还是对于需要分析和计算的模型，甚至对于复杂的计算题，物理学模型的引入都是十分有必要的，一方面它能使抽象问题变得更加具体化，另一方面，它也能帮助我们更加准确地分析问题和解决问题，这还有待于我们在平时的学习中逐步地体会。

参考文献：

［1］林应国.物理模型在物理教学中的应用［J］.四川文理学院学报，2008（S1）.

［2］何友林.培养学生运用物理模型的思维能力［J］.华章：教学探索，2007.

［3］汪小平.构建物理模型 解决实际问题［J］.考试：高考理科版，2007.

（作者单位 广东省潮州市瓷都中学）

编辑 李建军