构建物理模型辅助同构问题教学

胡华愉 杨晓梅

③构建物理模型。此追击相遇问题可构建质点模型、条件模型和图表模型等结合的组合物理模型，由曲线相交满足同时同地定性判断是否相遇。

传送带问题  摩擦力是继重力、弹力后又一教学重点，是对力与运动、功与能等复杂情景分析的基础，判断摩擦力的方向是该部分的教学难点。在牛顿运动定律之后，仍有学生认为摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反。为充分掌握摩擦力的有关内容，提出传送带同构问题，并构建对应的物理模型。

【例3】如图3所示，忽略空气摩擦，光滑水平传送带的左端上方有一物块，传送带以恒定速度运转。某一时刻物块由静止下落，若使其向右运动，应施加哪一方向的力，分析物块受力及运动情况。

【例4】如图3所示，忽略空气摩擦，动摩擦因数为μ的水平传送带的左端上方有一物块，传送带以恒定速度运转。某一时刻物块由静止下落，在传送带的带动下向右运动，分析物块所受摩擦力及运动情况。

1）同构问题教学分析。先后给出例3、例4，学生类比例3中下落到光滑传送带上的物块水平方向的运动情况，可快速判断例4中物块所受摩擦力应与物体相对运动相反，驗证了“摩擦力的方向总是与物体间相对运动或相对运动趋势相反”的正确性。通过前期的模型教学，学生已具备初步构建模型的能力，会主动对问题进行建模分析。

2）学生独立构建模型。

①确定研究对象。研究对象是传送带上的物块，只考虑运动状态，可将其看作质点，涉及的物理量有速度和力。

②图解研究对象。忽略空气摩擦，水平传送带上的物块竖直方向处于平衡状态，水平方向上由静止向右运动，并在一段时间内传送带速度大于物块速度，则物块相对于传送带向左运动，应受到水平向右的滑动摩擦力f，大小为μmg。若传送带足够长，物块应向右一直做匀加速直线运动，直至某时刻与传送带速度相同，两者无摩擦向右做匀速运动。

③构建物理模型。传送带问题可以构建成质点模型、匀（变）速直线运动模型等结合的组合物理模型，本质是在力的作用下物体的运动状态发生改变，即牛顿第二定律。

追击相遇问题和传送带问题是高中物理的常见习题，最终得到的两个组合模型也都是由熟悉的模型构成，在于考查学生对知识的综合应用能力。因此，在遇到复杂的物理情景时，可运用模型思想将其拆分成多个已学过的简单模型，在现有基础上归纳物理规律。

3 总结

同构问题教学融合模型思想能使学生注重知识的形成过程与应用，而不再停留于表面上的“懂了”。教师尽可能多地为学生创造独立思考的机会，使其通过模型的构建总结规律，并实践检验规律的正确性，体会探索物理问题的方法，逐渐深化模型思想，以更好地培养物理学科核心素养。

参考文献

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