例谈审题和物理微模型再现

郭威

摘 要：以《2017福建省普通高中毕业班质量检查理科综合能力测试卷》为例，对物理这门学科在考试中如何审题，如何建立物理模型，使得物理微模型再现进行分析与例举，有助于通过审题分析，在大脑里形成一个生动而清晰的物理模型，构建出相应的物理模型，提取解决问题的物理微模型模板，找到相对所适用的物理规律和解题方法，顺利地、准确地利用物理微模型的规律进行迁移应用，从而完成解题过程。

关键词：福建省理综质检；审题与建模；隐含条件；提取模板； 映像物理规律

解一道物理题可以由审题建模、提取模板、映像规律、求出结果等四个环节组成，审题建模是求解物理问题的首要任务，可能一道题是由多个微模型组成多个知识模块，通过审题分析，能在大脑里形成一个个生动而清晰的物理微模型，继而提取解决问题的微模型模版，才能顺利地、准确地利用物理微模型的规律方法来完成解题过程。

1 审题建立物理模型

有图的题目先看图，基本可以粗略看出是考哪个知识模型块，再读题审题，带着需求去读题就可能审出你所需要的东西，为建立模型获得第一手映像资源。

1.1 审题目中的文字与图表

（1）审关键词：动力学、带电粒子在磁场或复合场中运动是否考虑重力（《2017福建省普通高中毕业班质量检查理科综合能力测试卷》试题（下同）第24题有重力加速度一般都要计重力，第18题“仅受电场力”、第25题“不计粒子重力”）、接触面是否光滑（第14题没说光滑但选项里出现摩擦力，第20题没说光滑不能认定光滑或粗糙，第21题明显出现‘光滑两字）、电学题是否计内阻（第21题“线框电阻为R”，有时题目说线框每边电阻为R或单位长度电阻为R，求总电阻的焦耳热还是求某一电阻的焦耳热等）。

（2）审附图：一般物理题目都有附图，要注意这个图是三维立体图还是二维平面图，平面图是在竖直面上还是在水平面上，如果是三维图一般要画出不同角度的视图，如果是在水平面内，重力很可能与水平面的支持力抵消了，没必要考虑重力（第14题吸附在竖直的铁质黑板上，第21题“光滑水平桌面上”）。

（3）审标矢量：是矢量还是标量，效果力还是性质力（第14题关键词“作用力”），如题干给速度（位移）大小等矢量的物理量可能有两种方向；求解加速度等矢量，结果还要写明方向，如果特指物理量大小就没必要写方向（第25题“求平均速度大小与方向”，如改求平均速度同样含大小与方向），特别在圆轨道常问对轨道的压力，我们一般都取物体为研究对象，所以结果还得说明根据牛顿第三定律写出结论（第17题“对地面的压力”要注意方向，如这题是计算题，还得由牛顿第三定律写出结论）。

（4）审物理量：有些经常用到的物理量，如平时做题时质量m、电量q或磁场的粒子的初速度v0常是给定的，若不认真审题而习惯性地把它们当作已知量，甚至用未知量来表示其最后结果，这种结果等于没有结果；一些常量即使题中未给出也是可以当作已知量的，如重力加速度g（题目没说明或大多与g有关的实验均不能乱用g=10m/s2）；同样一些常量却不能当作是已知量，如万有引力常量G，这一点在解万有引力应用类问题时要引起重视（第19题题设没给G，只能求比值）。

（5）审修饰词：常见修饰词有临界词和状态词，如“恰好”、“足够长”、“最大”、“最小”等等常见的临界词（第25题（3）射入的最大速度大小，说明不要求方向，“最大”表示相切是临界），比如恰好发生全反射，表示入射角就是临界角（第34题（2）“都不会发生全反射”隐含临界角是临界条件）；如“缓慢”、“瞬间”、“轻放”等状态词，静力学中在力的作用下“缓慢”运动，往往表示过程中受力动态平衡；动力学中“瞬间”表示弹簧弹力瞬间不突变，“轻放”表示物体初速度为零，“轻环”、“轻杆”“轻绳”、“轻弹簧”、“轻质斜劈”不计质量。

（6）审括号文字：有些题目中会把补充的条件写在括号里面，括号里的文字有时在解题起着画龙点睛的作用。如有涉及重力的计算常有（g=10m/s2）、电学中（阻值不随温度变化）、最后结果（保留几位小数）等。

（7）审选择项：如果不注意选择题中选错误的还是正确的，所得结论就正好相反，选择题还得审多项选择还是单项选择，多项与单项选择是有技巧的，排除法、特殊值代入法在临考时是一种不错的方法。

1.2 审题目中的物理情景

高中物理中力、热、电、光、原问题的情景分析，离不开受力情景分析、运动情景分析、能量转化情景分析等，具备了这三种物理情景的分析能力，物理模型自然也就呈现出来，如果对物理情景分析不清，就不可能正确地构建物理模型和应用其规律方法。

1.2.1 把题目的表述转化为物理情景，发掘隐含条件

以第17题为例是一题结合生产生活为背景的创新题，要把题目的表述转化为斜面的情景，第一个过程物块下滑过程中“车在整个过程中始终没运动”，隐含的条件就是只有物体在斜面上运动。第二个过程碰撞不反弹，隐含条件是作用时间短，完全非弹性碰撞。

1.2.2 把物理情景转化为具体的物理微模型

第一过程：物块动，斜面静，求的是车对地面而不是物块对斜面的压力，符合“一动一静”微模型特点：若一个系統内物体的加速度不相同，（主要指大小不同）又不需求系统内物体间的互相作用力时，利用∑Fx=m1a1x+ m2a2x……，∑Fy =m1a1y+m2a2y+……求外力对系统列式较简捷，因为对系统分析外力，可减少未知的内力，使列式方便，大大简化了运算。第二过程在碰撞、打击过程中的相互作用力，一般是变力，用牛顿运动定律很难解决，用动量定理分析则方便得多，这时求出的力应理解为作用时间t内的平均力，符合“碰击”微模型的特点。

1.2.3 把物理微模型转化对应的模型规律方法加以解决

把物理微模型转化对应的模型规律方法，本题先应用“一动一静”微模型中的规律方法：以整体为研究对象 →正交分解→列方程（M+m）g-F=masinθ+M×0，可求得对地面的压力F=（M+m）g-masinθ，由此可知物体匀加速下滑时，整体处于失重状态，同理，物体下滑的加速度的水平分量向左，摩擦力的方向就一定是向左。再应用“碰击”微模型的规律方法：作用力等于动量变化率，是否考虑重力要看作用力与重力的数量值。

本题作为定性分析的题型，没必要进行计算，更没必要花时间分离两物体用正交分解求解，只须按照两个微模型的有关规律方法即可快速得到正确选项。

2 审题挖掘隐含条件

隐含条件在题中并未明确给出，而是隐含在题目所给出的各种信息中。那么如何更好地破译隐含条件，必须认真审题，找出题干中更多的隐含条件，为建立物理模型提供可靠的条件支撑、为映像模型规律方法提供线索，为顺利解题找到突破口。

2.1 隐含条件隐含在物理概念中

不少物理题的部分条件隐含在相关的概念中，从概念的特点去挖掘隐含条件，寻求解题方法。第25题的第（1）小题求的是进入电场这段时间的平均速度的大小与方向，从平均速度的概念是位移与时间的比值入手就可通过作图找出位移是PM的直线距离，应用“平均速度”微模型即可求解；第21题D选项在求冲量时通过电量过渡，而电量必须应用电流的平均值，电流的平均值又要注意从“磁通量的变化”这些概念的理解中挖掘隐含条件，应用“电量微模型”即可求解。

2.2 隐含条件隐含在物理条件中

有些题目所设物理模型是不清晰的，但只要抓住问题成立的条件与规律，恰当的将复杂的对象或过程向隐含的理想化模型转化，就能使问题得以解决。第18题从知识上看考查等量下电荷电场的分布与运动的分析，看起来有点难，但其实可以从选项的隐含条件入手，AB是要做匀变速运动，须受恒力作用，而等量正电荷的电场是非匀强电场，直接就排除A、B选项，多选就只能选C、D选项。第16题是理想变压器“动态变化微模型”，要明确理想变压器的隐含条件就没有磁损和没有铁损，利用动态物理量制约关系是“电流和功率副制约原”，“电压关系原制约副”求解。

2.3 隐含条件隐含在物理现象中

题设的条件中必然反映若干物理现象，这些现象本身就包含了解题所需的已知条件，从现象看本质，从而找出物理条件与所学物理模型匹配，对模型规律方法的运用就胸有成竹了。第23题推陈出新，但题中指出了“G的示数为零，此时AP两端的电压与电阻箱两端UR相等”，这就是题设中的隐含条件，抓住这个条件，弄清电路结构就可完成（1）、（2）两问了。

2.4 隐含条件隐含在物理情景中

通过对物理情景的分析，我们就可以知道该物理情景由几个过程组成，各阶段的特点是什么，承上启下的物理量是什么，找出它们之间的联系，从而找出问题中的隐含条件。第21题通过分析，可知第一过程线框做匀加速直线运动，第二过程线框由于受安培力作用做加速度减小的减速运动或先减速后匀速的运动，第三过程线框全部进入磁场不受安培力，又继续匀加速运动，第四过程又做减速运动，这个过程的分析就是基于题干中“已知线框CD边经过磁场左右边界的速度相同”的条件分析得出的。

2.5 隐含条件隐含物理常识中

有些题目表述比较简单，提供给我们的已知条件较少或某些条件虽没在题中给出，但其实隐含在物理常识之中，这就要求挖掘平时积累的相关物理常识，以弥补题中明确给出的已知条件的不足。第19题只给出同步轨道和中轨道的半径比，条件很少，但通过题目背景可知，这两轨道的卫星是绕同一中心天体即同绕地球运行，G、M相同m可约去，根据“天上一条龙”的万有引力公式和开普勒第三定律列式求比值即可求解。第22题力学实验题题干文字两行不到，但有个关键句“最小刻度为0.1N”，为第（2）小题指出错误提供了一个隐含条件就是这弹簧秤的读数需要估读到小数点后两位。

2.6 隐含条件隐含在可能性结论中

在已知线索的背后潜藏着多个可能的结论在物理中经常出现，解题时要全面分析物理现象，以不同条件或同一条件出现的可能性结论进行分析，追根溯源，才能完整求解。第15题“用波长λ0照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅有三条谱线”，隐含条件是处于基态的氢原子受激跃迁到n=3的能级，应用“氢原子跃迁微模型”通过氢原子能级图的能量关系画出三条谱线，结合波长与能量的关系即可选出C选项排除其它选项。

2.7 隐含条件隐含题设图形图象中

每份试卷都离不开图形图象，而部分条件隐含于题目所给出的图形或图象中，审题应当特别注意结合题设条件分析图形、图象，注意截距、交点、拐点、斜率、面积等，从图中挖掘隐含条件，寻出解题途径。第20题每个选项的运动情况都不同，加速度就隐含在图象的斜率中，由图象分别求出斜率再进行运动分析，命题人的意图就一目了然了。

3 审题提取模型模板

要准确地提取模板，找到与之相匹配或相近的物理模型，应用相对应的模型规律方法进行演变迁移应用，必须掌握物理情景的展示策略。

3.1 作出情景示意图模拟物理情景

3.1.1 示意图有助于探明物理现象的发展规律

很多物理问题，似乎难以探明物理现象的发展规律，但通过作图，就可以清晰地展示问题所處的状态及其发展的方向，如力的三力动态平衡问题，通过受力分析后，画出矢量三角形，由动态矢量图就能清楚地看出力的变化规律，可见受力图在力学求解中举足轻重的地位。如第14题，作个受力示意图，很容易看出A、C、D选项明显就是错误的。第34题的第（2）小题光学题，画出光路图，就可发现入射角i的变化规律，且只有当边缘发生的光与AB垂直时，入射角i最大，从而探明了物理现象的发展方向，为选项“全反射”微模型的应用找到了数学方法的解题条件。

3.1.2 示意图有助于准确再现物体运动的时空关系

分析物理过程的同时要正确地作出情景示意图，借助示意图来找出时间和空间的数量关系。第24题动量守恒里的“一动碰一静微模型”，但不是弹性碰撞也不是完全非弹性碰撞模型，按题意列完动量和能量方程后求出两者分开的速度，而题目隐含条件是物块A的速度要比B的速度大，所以结果须排除一组解，接下去就是类似追及问题了，画出运动情景图，两个运动的时空与时间的关系跃然纸上。

3.1.3 示意图有助于显示物理情景临界状态

题目是会创新变化的，需因地制宜，通过作图再现物理情景可能的变化规律，注意从临界状态前后图形变化中找临界条件。第25题是我们熟悉的磁电组合场，均要画出带电粒子运动轨迹，通过作轨迹图就可判断出粒子要从Q点离开，需经过PM的中点，第三小题求极值必有临界，通过作图探究出粒子最终要从PO间离开的临界条件就是与磁场边界相切，从而应用“磁偏转微模型”模型规律方法，列式求解相应物理量。

3.2 借助数学函数图象描述物理情景

数学函数图象是解决物理问题的常用辅助手段，准确地应用图象法解题常给我们柳暗花明又一村的惊喜，使物理模型向数学问题的转化找到突破口，通过另一个角度将物理情景形象化，利用这些图象中的数学关系式，寻求方程求解。第21题是线框在外力作用下在磁场运动的题型，可通过画v-t图象（如图1）来展现线框在磁场中的运动情况，四个过程选择那个过程用何模型，用何种规律求解对应物理量就心中有数了。

3.3 采用逆向分析演绎重现物理情景

近几年全国高考突显逆向分析，逆向分析具有思维开放的特点，对于一个已知的结果，往往有多种可能的原因或条件，逆向分析就是要根据结果的蛛丝马迹去寻找产生这一结果的原因、条件或初始情况，其中涉及物理规律和物理过程，要熟练掌握文字、图象、函数三者间的转换，更需要对物理模型的特点、条件、规律与方法游刃有余。第20题就是逆向分析的典型体现，须将图象转换成物理情景，应用“斜面自由滑动微模型”：有摩擦向上滑动a=gsinθ+μgcosθ，向下滑动a=gsinθ-μgcosθ，光滑無论向上向下滑动a=gsinθ；同时还需应用“摩擦角微模型”中μ与tanθ的关系判断物体是否会返回下滑。第23题的电学实验要根据两电压相等，利用测量电动势与内阻实验中“电压-电阻型微模型 ”的方法推导出数学函数表达式（1/U-1/R图象），然后结合图象的斜率和截距求解。

3.4 运用类比等效迁移转换物理情景

针对新信息为背景的题型，要求学生要通过阅读相关信息筛选出有用信息，把实际问题抽象为物理模型，然后应用题中的相关信息去解决问题，对于这种题型，不妨通过联想，运用类比、等效的方法，找出试题中与模型相近或相似的知识点，将题目的信息转换为大家熟悉的物理情景，应用对应模型迁移等效应用。第18题等量正电荷的电场线，我们平时研究比较多的是平面的、二维的，C选项如何做匀速圆周运动，我们可以类比“双线绳拉球圆周运动微模型”进行类比，就可知只要速度合适，负电荷以两正电荷库仑力的合力充当向心力，在两电荷的中垂面

上做匀速圆周运动。第23题电学实验难度较大，属于创新型实验，类比测量电动势与内阻实验中“电表-电表型微模型”的方法：用一块电流表和一块电压表测定（伏安法）里的补偿电流法来找思路，再配合“电压-电阻型（伏阻法）1/U-1/R图象微模型”求电动势与内阻的方法来寻找解题思路。

《2017福建省普通高中毕业班质量检查理科综合能力测试卷》体现了基础性、创新性和综合性，对于今年福建省高三师生来说记忆犹新，遇到熟悉的题目，要注意找和旧题的差异；遇到新颖的题目，则需要找和旧题的联系，本文仅通过以《2017福建省普通高中毕业班质量检查理科综合能力测试卷》为例，谈审题和物理微模型再现，希望能起抛砖引玉之功效。