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摘要：高中生在物理課程的學(xué)習(xí)中，合理構(gòu)建物理模型，往往能夠簡化物理問題，從而起到事半功倍的效果，對(duì)提升自身的學(xué)習(xí)效率及質(zhì)量有著積極意義。本文簡單介紹在高中物理學(xué)習(xí)中建構(gòu)物理模型的重要意義，并就其建構(gòu)方法展開探討。

關(guān)鍵詞：高中生；物理學(xué)習(xí)；物理模型；意義；建構(gòu)方法

一直以來，物理課程都是高中生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)與難點(diǎn)所在，令許多高中生頭疼不已。實(shí)際上，只要掌握了科學(xué)、合理、有效的學(xué)習(xí)方法，高中物理學(xué)習(xí)也會(huì)變得更加簡單、容易而高效。其中，建構(gòu)物理模型是使用非常廣泛的一種學(xué)習(xí)方法，值得各位高中生在實(shí)際學(xué)習(xí)中多加應(yīng)用。

1在高中物理學(xué)習(xí)中建構(gòu)物理模型的意義

所謂物理模型，實(shí)際上就是對(duì)物理過程進(jìn)行描述和展示的模型。根據(jù)物理模型的功用，一般可以將其劃分為理想模型和等效模型兩大類，其中前者是對(duì)實(shí)際物理情況的簡化，從而起到有效解決物理問題的作用[1]。而理想模型又可以根據(jù)其性質(zhì)而分成三類，分別是物質(zhì)模型、狀態(tài)模型及過程模擬模型。物質(zhì)模型很好理解，也就是實(shí)體物質(zhì)，物理學(xué)習(xí)中經(jīng)常用到的“質(zhì)點(diǎn)”，“彈性小球”等實(shí)際上都是理想化的物質(zhì)模型。而狀態(tài)模型則是對(duì)物質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行模擬，尤其在流體力學(xué)中應(yīng)用較廣，在原子物理相關(guān)知識(shí)點(diǎn)中也有所應(yīng)用。過程模擬模型則是高中物理學(xué)習(xí)中經(jīng)常需要用到的模型，其主要是針對(duì)力學(xué)內(nèi)容而展開建構(gòu)，如質(zhì)點(diǎn)的勻速直線運(yùn)動(dòng)。其它如理想氣體的變化、物體運(yùn)動(dòng)過程等，都可以建構(gòu)性應(yīng)的過程模擬模型。至于等效模型，則多用于電磁知識(shí)方面，建構(gòu)磁感線等容易理解的基礎(chǔ)模型。

2在高中物理學(xué)習(xí)中建構(gòu)物理模型的方法

要想在高中物理學(xué)習(xí)中有效建構(gòu)物理模型，學(xué)生首先需要具備一定的建模思維，也就是要對(duì)物理模型有所了解，并能在學(xué)習(xí)、解題的過程中根據(jù)不同的情況來建構(gòu)出合適的物理模型。因此，高中生有必要針對(duì)典型物理模型進(jìn)行分析和研究，以便在遇到問題時(shí)能夠及時(shí)建構(gòu)出合適的物理模型。常見的典型物理模型主要是力學(xué)相關(guān)知識(shí)，如質(zhì)點(diǎn)，彈性小球，平拋運(yùn)動(dòng)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)等，其它的電學(xué)等也多少涉及到力學(xué)內(nèi)容，如切割磁感線、帶電物體運(yùn)動(dòng)等[2]。高中生一定要將力學(xué)典型物理模型熟記在心，并在解題時(shí)有效應(yīng)用，大幅提升解題效率。

例題：如圖1所示，小木塊從光滑斜面的A點(diǎn)由靜止開始下滑，在經(jīng)過B點(diǎn)后進(jìn)入粗糙平面（假設(shè)經(jīng)過B點(diǎn)后小木塊速度大小不變），最終停在C點(diǎn)。由速度傳感器測得小木塊在運(yùn)動(dòng)0.2s后速度大小為1m/s，在運(yùn)動(dòng)0.4s后速度大小為2m/s，在運(yùn)動(dòng)1.2s后速度大小為1.1m/s，在運(yùn)動(dòng)1.4s后速度大小為0.7m/s。如果重力加速度為，那么請(qǐng)問斜面傾角為多少？小木塊與粗糙平面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ大小？當(dāng)小木塊運(yùn)動(dòng)0.6s后其速度大小為多少？

要想解決這個(gè)問題，那么學(xué)生必須要對(duì)典型物理模型有著充分的了解和掌握，才能快速建構(gòu)出相應(yīng)的物理模型進(jìn)行解題。在這個(gè)例題中，不僅僅涉及到質(zhì)點(diǎn)這類物質(zhì)模型，同時(shí)也涉及到物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的過程模擬模型。通過質(zhì)點(diǎn)模型對(duì)小木塊在光滑斜面及粗糙平面的進(jìn)行受力分析，利用過程模擬模型對(duì)小木塊的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行模擬，將二者進(jìn)行有效結(jié)合，則能有效解決問題。對(duì)小木塊進(jìn)行受力分析，發(fā)現(xiàn)其在光滑斜面上時(shí)受重力及斜面的支持力，并在二力的共同作用下由靜止開始做勻加速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)小木塊經(jīng)過B點(diǎn)到達(dá)粗糙平面后，其在水平方向上只受平面的摩擦力，做勻減速運(yùn)動(dòng)。（1）因此在光滑平面上時(shí)，根據(jù)題中給出的速度變化情況，可以由公式算出其加速度為5。又由小木塊在斜面的受力分析得知，帶入數(shù)據(jù)算得。（2）由于小木塊在粗糙平面上做勻減速運(yùn)動(dòng)，那么根據(jù)公式，代入數(shù)據(jù)，，t=0.2s。計(jì)算得出其加速度大小為2m/s，方向水平向左。再根據(jù)小木塊在粗糙平面上的受力分析得知，，代入數(shù)據(jù)算得動(dòng)摩擦因素。（3）要計(jì)算小木塊在t=0.6s是的瞬時(shí)速度v，首先需要判斷其是否經(jīng)過B點(diǎn)。那么可以假設(shè)小木塊在時(shí)間為時(shí)恰好經(jīng)過B點(diǎn)，且其瞬時(shí)速度為VB。那么根據(jù)題意有，。將這兩個(gè)算式聯(lián)立求解，得，。因此在==0.6s時(shí)，小木塊已經(jīng)經(jīng)過B點(diǎn)且正在做勻減速運(yùn)動(dòng)，其速度計(jì)算得出為2.3m/s。除了要對(duì)典型物理模型有所了解外，高中生還要對(duì)不同物理模型進(jìn)行分析和比較，從而加深建模理解。再加上大量練習(xí)相關(guān)習(xí)題，可以幫助學(xué)生強(qiáng)化建模實(shí)踐，能夠更加得心應(yīng)手地構(gòu)建物理模型。值得注意的是，高中物理習(xí)題大多是對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行模型化處理而來，本身就已經(jīng)是實(shí)際情況的簡化和理想化。學(xué)生在實(shí)際生活中還要從這種建模慣性思維中跳脫出來，不能將物理模型直接等同于實(shí)際情況。

結(jié)束語

對(duì)高中而言，建構(gòu)物理模型是學(xué)習(xí)物理知識(shí)的有效方法。特別是在解決物理問題時(shí)，建構(gòu)科學(xué)而合理的物理模型，往往能起到事半功倍的效果，簡化問題，從而更加簡單有效的解決問題。因此高中學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí)，應(yīng)當(dāng)具備良好的建模意識(shí)，對(duì)典型物理模型進(jìn)行分析和比較，強(qiáng)化對(duì)物理模型的理解，并依靠習(xí)題來強(qiáng)化建構(gòu)物理模型的實(shí)踐。如此一來，高中生學(xué)習(xí)物理知識(shí)會(huì)變得更加簡單、有效。

參考文獻(xiàn)

[1]楊子秀.模型法在高考物理解題中的研究[D].云南師范大學(xué),2017.

[2]戴偉.物理習(xí)題解決中物理模型的影響研究[D].南京師范大學(xué),2017.

作者：蔡晟葦 單位：華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)