西藏軍區(qū)拉薩八一學(xué)校教學(xué)部 谷 巍

物理教學(xué)中，為了形象簡潔地處理物理問題，經(jīng)常把復(fù)雜的實(shí)際情況轉(zhuǎn)換成容易接受的簡單物理情境，從而形成一定的經(jīng)驗(yàn)性規(guī)律，即建立物理模型。很多學(xué)生覺得物理學(xué)抽象難懂不好學(xué)，解題中容易產(chǎn)生畏懼心理，給學(xué)習(xí)物理帶來了很大的困難。筆者認(rèn)為，物理解題的核心能力是建模能力，通過將題目中的情景轉(zhuǎn)換成不同的物理模型，可以突破難點(diǎn)解決問題。教學(xué)中尤其要注重培養(yǎng)學(xué)生的建模能力。筆者總結(jié)了幾種培養(yǎng)建模能力的方法，希望大家指正。

一、用理想化模型代替實(shí)物

研究物理問題需要抓住主要矛盾，忽略次要矛盾找到事物的本質(zhì)，化繁為簡。比如，研究物體的平動(dòng)及位置變化時(shí)，可以忽略物體的形狀、大小、材料、顏色等。引入質(zhì)點(diǎn)模型，從而去掉次要因素的干擾。再如，研究簡諧運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，建立彈簧振子模型，忽略阻力和彈簧的質(zhì)量，以小球的動(dòng)能代替系統(tǒng)的動(dòng)能，使問題得以簡化。類似的理想化模型還有點(diǎn)電荷、理想氣體等。理想化模型是學(xué)生從教材中學(xué)到的，可以根據(jù)相應(yīng)問題直接運(yùn)用。但這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要鼓勵(lì)學(xué)生自己建模，教師要通過多種方法，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)建模的能力。

二、運(yùn)用類比法建模

類比法指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法。類比對象共同點(diǎn)越多，類比結(jié)論可靠性越大。

例1：兩平行金屬板水平放置。一個(gè)質(zhì)量為5×10-6Kg的微粒，q=2×10-9C不計(jì)重力，以水平V=2m/s從兩板中央進(jìn)入，兩板間距d=0.05m，所加電壓U=1000V，板長L=0.1m，求微粒離開電場時(shí)豎直向偏轉(zhuǎn)距離y以及離開時(shí)與水平向夾角的正切值。

分析：平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律是物理必修二教材中的內(nèi)容。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律為X=Vt，y=gt2/2，Vx=V，Vy=at。帶電微粒垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場中時(shí)的受力與速度和平拋運(yùn)動(dòng)相似，都是受到恒定的外力，而且方向與初速度垂直，所以二者的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也應(yīng)當(dāng)相似?？商子闷綊佭\(yùn)動(dòng)規(guī)律，將g替換為a=Eq/m即可。

例2：電子在原子核外繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑為r，原子核所帶電荷量為q，求電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能和周期。

例3：如圖1，在半徑為R的光滑圓弧軌道內(nèi)放一小球，從A點(diǎn)自由釋放在AB之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，若擺角小于5度，求小球從A到B的時(shí)間。

圖1

三、運(yùn)用圖像建立模型

運(yùn)用物理圖像可以使抽象的內(nèi)容變得直觀形象，可借助數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系解決問題，充分體現(xiàn)數(shù)理結(jié)合的優(yōu)勢，應(yīng)當(dāng)在教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生大膽運(yùn)用這一模式。

例4：一個(gè)滑塊靜止在光滑水平面上，在水平拉力F作用下運(yùn)動(dòng)，前10m位移內(nèi)F從0開始與位移x成正比變化，之后10m，F(xiàn)保持10N恒定。10秒內(nèi)x=20m，計(jì)算在20m位置，滑塊具有的動(dòng)能。

圖2

例5：一個(gè)滑塊靜止在光滑水平面上，在水平拉力F作用下，前10秒內(nèi)滑塊的動(dòng)量p隨時(shí)間t均勻增加，后10秒動(dòng)量保持最大值10Kgm/s不變，計(jì)算20秒內(nèi)的拉力F。

圖3

四、構(gòu)建模型的遷移

（一）物理知識遷移的過程

通過物理知識的遷移可以達(dá)到解決問題的目的。其中經(jīng)歷以下幾個(gè)階段。（1）學(xué)生需要掌握基本概念基本規(guī)律，形成基本的知識結(jié)構(gòu)。（2）熟悉基本的物理模型以及基本方法、基本技能。（3）要盡快熟悉新的情境，抓住問題的特征，將其與已知物理模型聯(lián)系起來。（4）具體問題具體分析。對遷移過程及時(shí)反思評估，形成新的解決模式。

圖4

（二）遷移能力的培養(yǎng)

在教學(xué)中要廣泛建立新舊知識的聯(lián)系，強(qiáng)化對基本概念規(guī)律原理的理解，完善學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，要注重?cái)?shù)理結(jié)合能力的培養(yǎng)，有效地將物理知識和數(shù)學(xué)方法結(jié)合。比如將物理學(xué)與數(shù)學(xué)中的矢量運(yùn)算、幾何、三角函數(shù)圖像等聯(lián)系起來。最后要加強(qiáng)變式訓(xùn)練，使學(xué)生把握物理規(guī)律的內(nèi)涵和外延，明確各個(gè)模型和知識點(diǎn)的適用范圍與條件。