“模型法”在高三物理教學中的運用

戴廣明

新《物理課程標準》把培養和提高學生綜合分析能力和理論聯系實際的應用能力放在首位。要求物理教師轉變教學觀念，改進教學方法，以“促進學生自主學習，讓學生積極參與、樂于探究、勇于實驗、勤于思考”，讓學生“聽得懂、記得牢、講得明、問得出、用得活”為目的，變學生被動學習為主動研究，努力提高學生分析解決實際問題的能力和歸納總結的能力。在眾多的物理教學方法中，“模型法”能有效地提高高三物理教學的實效性。

一、“模型法”在高三物理教學中的設計

在新課教學中，大多數學生雖已積累了相應的物理模型和建模的方法，但都是零碎的、不系統的。高三物理復習課教學，如果按新課教學的模式，一點一塊地復習，按教材照本宣科，學生就會認為物理枯燥無味。因此，物理復習教學過程中，對基本物理概念、物理規律的復習落實外，具體的物理規律的運用，需要一開始就從生活實例出發，選用適當的“模型”，指導學生經歷“觀察—分析—建模—回歸”的探究過程，學會在具體生活實際問題的分析基礎上，歸納總結對相類似問題的分析方法和建模策略，調節學生參與教學的積極性，促使學生養成“觀物悟理”的習慣和提升科學素養，提高課堂教學有效性。

農村中學的學生在自然學科學習中，特別是在高中物理學習中存在較大的分化，有相當部分學生對物理的學習失去信心。因此，在高三物理復習教學過程中，應關注大多數學生學習信心的培養和興趣的激發，從學生現有的知識水平和潛能出發，在認真選模的基礎上，遵循從易到難，梯度發展的原則，精心選題。不同學段的學生的差異性也決定了同一章節知識在具體模型建構和題目選擇上要因時因人而異。隨著科技的發展，時代的進步，在題目的選擇上要大膽創新，并配以適當的練習，進一步夯實學生用模型解題的方法和技巧，以提高模型復習的有效性。

二、高三物理運用“模型法”教學的基本程序

在經過選模、歸納分類、精心選題、梯度設計、適當練習準備學案后，“模型法”在具體課堂教學的運用程序如下圖：

學生在復習課學習過程中，所遇到的題目情景具有一定復雜性，在建模過程中，因受自身思維的局限性和語言表述的直觀性的制約，往往在課堂上所反饋的是片面的、點滴的、零碎的東西，存在著較大的偏差；學習這樣的模型時，教師的引導應著重指導學生學會“化繁為簡”、“化難為易”，即學會有機結合新課學習過程中所掌握的模糊性“模型”，將復雜的情景分成幾個較為簡單的模型。

三、高三物理教學“模型”的運用

《高中物理課程標準》課程基本理念指出，在課程內容上選擇上要“加強與學生生活、現代社會及科技發展的聯系”。所以在高三物理的復習教學中，聯系生活，將“原型”轉化為“模型”是學生學習的主要任務，而“模型法”教學的運用則要根據學生實際選題和歸類，設計專題性的導學案讓學生利用課余時間提前自主復習和研究，教師通過對學生的課前自主練習、學習了解和把握，確定“模型”專題復習。如“圓周運動”可以采用如下模型進行復習。

（一）題目背景

近年來高考、質檢試題中的圓周運動往往與過山車、電動機、彈簧等模型結合，解決這類問題要求學生將復雜的物理過程分解為若干子過程，分析每一個過程的始末運動狀態及物理過程中力、加速度、速度、能量等的變化，掌握運用處理這一類模型的方法和技巧。

近年來各地高考、質檢中關于“圓周運動”的試題原型：

（二）模型建構

對比分析以上試題，學生的直觀反映是“都有圓周運動”。這一系列模型按照物理模型法皆屬于圓周運動模型，解決這一系列問題，就是抓住其物理學中的基本模型：繩模型或者桿模型的臨界問題，聯系到物理新課學習中的基本模型就是“過山車模型”。

如圖所示，位于豎直平面內的光滑軌道，有一段斜的直軌道和與之相切的圓形軌道連接而成，圓形軌道的半徑為R。一質量為m的小物塊從斜軌道上某處由靜止開始下滑，然后沿圓形軌道運動。

①要求物塊能通過圓形軌道最高點。求物塊初始位置相對圓形軌道底部的高度h的最小值。

②要求物塊能通過圓形軌道最高點，且在該最高點與軌道間的壓力不能超過5mg（g為重力加速度）。求物塊初始位置相對于圓形軌道底部的高度h的取值范圍。

在建構過程中，學生往往會“先入為主”，思路簡單、僵化。如在“含電動機模型”中的能量問題分析中，在計算功時，一看到要計算功，學生就往往只想到恒力做功公式W=Flcosα，而不會從W=Pt和W■=ΔE■等多條思路進行考慮。在含“彈簧類模型”中的能量問題分析中，要讓學生清楚由于彈簧不斷發生形變，導致物體的受力隨之不斷變化，加速度不斷變化，從而使物體的運動狀態和運動過程較復雜；其次，這些復雜的運動過程中所包含的隱含條件很難挖掘，因此在求彈力的功或彈性勢能的改變時，一般從能量的角度來求解。

四、高三物理復習教學中模型建構歸類分析

（一）單一物理模型建構分析

（二）綜合性物理模型建構分析

1.變加速模型：抓住運動過程中各個物理量（如受力、加速度、速度）的動態過程圖的分析，特別是臨界狀態的分析應抓住a=0為主線進行分析和歸納。

如：“雨滴下落”和“傘兵空降”，如果所受阻力與速度的平方成正比，它在運動過程中各個物理量（如阻力、加速度、速度）的動態過程可表示如下：

2.曲線運動模型：抓住拋體、圓周運動中的運動狀態分析與受力分析，結合牛頓運動定律和能量關系進行求解，在臨界問題的處理上，抓住最值問題求解。

如：過山車模型中，抓住向心力來源和出發點與最高點的能量關系式。

3.帶電粒子在復合場中的運動：這類問題結合了重力場、電場、磁場，進行受力分析時注意各力的方向，結合運動狀態進行平衡或者牛頓運動定律的處理，同時結合能量問題分析。

4.電磁感應模型：注重對楞次定律、電路分析、受力分析、法拉第電磁感應定律的考查，強調相互制約關系。

“模型法”作為高三物理復習方法中的一種，在復習教學過程中，做到注意指導學生在學習過程中形成形象化的物理模型，在具體的問題的解決過程中靈活地提取、應用物理模型，跳出題海，提高學習效率，在建立合理的物理模型的基礎上正確理解物理概念和規律，善于尋找解決實際問題的方法與技巧，并學會建構新的物理模型，實現知識學習和運用的遷移和發展。