運(yùn)用交流電模型巧解難題

摘 要：使用模型解題，可化抽象為形象，突出物理本質(zhì)，使學(xué)生能深刻體會(huì)物理的規(guī)律性與系統(tǒng)性，從而得心應(yīng)手地解題。

關(guān)鍵詞：物理模型； 巧解難題

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-3315（2014）01-014-002

所謂物理模型，是指物理學(xué)研究的最基本單元。為了抓住事物的主要矛盾，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，在物理學(xué)研究中，通常把實(shí)際問題理想化。物理學(xué)中的理想模型可以分為四類：對(duì)象模型、結(jié)構(gòu)模型、過程模型和環(huán)境模型。高中物理中，對(duì)象模型有質(zhì)點(diǎn)、理想氣體、點(diǎn)電荷、電源等；結(jié)構(gòu)模型有盧瑟福原子模型等；過程模型有勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻加速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、機(jī)械波、碰撞等；環(huán)境模型有勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)、真空環(huán)境、無摩擦環(huán)境等。除此之外也有把經(jīng)過對(duì)各種特點(diǎn)和規(guī)律進(jìn)行歸納后的常見典型過程稱為某種物理模型。在高中物理中，經(jīng)典的物理模型大約有四五十個(gè)，大家熟知的有斜面模型、彈簧模型、圓周運(yùn)動(dòng)模型、滑塊與傳送帶模型、平拋運(yùn)動(dòng)模型、萬有引力模型、渡河模型、人船模型、子彈打木塊模型、碰撞模型、電荷在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)模型、電荷和導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)模型、光電效應(yīng)模型等等，在此不一一例舉。這些模型都是高考命題的重點(diǎn)與難點(diǎn)，也是學(xué)生學(xué)好物理的關(guān)鍵，應(yīng)當(dāng)引起足夠重視。

高中物理學(xué)習(xí)的主要任務(wù)是運(yùn)用模型來解決物理問題。高考試題中出現(xiàn)的所有問題都是有模型依據(jù)的。學(xué)生所要完成的工作是：一、將具體問題轉(zhuǎn)化為物理模型；二、將該物理模型所對(duì)應(yīng)的全部規(guī)律都找出來。第一個(gè)過程即為物理抽象的過程，在此步驟中，需要提取題中有用信息，去除干擾信息，將問題理想化，抓住事物的本質(zhì)，與腦海中積累的物理模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)。第二個(gè)步驟中，需要找出抽象出的模型與學(xué)生記憶中已知模型的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)，如果相同，則套用已知模型規(guī)律，如不同，則需要思考為何不同，原來的物理模型需做何完善。

在交流電這一章中，矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生正弦交流電也是一種模型。但平時(shí)在練習(xí)中接觸少，學(xué)生對(duì)此模型不熟，有時(shí)很難下筆，下面筆者談?wù)勗撃Ｐ偷膽?yīng)用，希望對(duì)大家有所幫助。

（1）導(dǎo)體棒從O點(diǎn)到d點(diǎn)的整個(gè)過程中力F做的功。

（2）導(dǎo)體棒從O點(diǎn)到c點(diǎn)的過程中流過電阻R1的電量。

解析：本題是利用正弦變化的導(dǎo)軌來產(chǎn)生交流電

（1）金屬棒切割的有效長(zhǎng)度設(shè)為L(zhǎng)，則有：

（2）對(duì)于求導(dǎo)體棒從o點(diǎn)到c點(diǎn)的過程中流過電阻R1的電量，學(xué)生們由于數(shù)學(xué)知識(shí)的限制，本問無法用常規(guī)方法處理，但我們?nèi)绻麑⒋四Ｐ偷刃С蓡卧丫匦尉€框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)來求解，問題將十分簡(jiǎn)單，導(dǎo)體棒在O點(diǎn)時(shí)相當(dāng)于矩形線框處于中性面，導(dǎo)體棒在c點(diǎn)時(shí)相當(dāng)于矩形線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)了180°，再一次處于中性面，金屬棒的電阻又不計(jì)，用流過R1的平均電流來求電量。

使用模型解題，可化抽象為形象，突出物理本質(zhì)，使學(xué)生能深刻體會(huì)物理的規(guī)律性與系統(tǒng)性，從而得心應(yīng)手地解題。模型法可以強(qiáng)化對(duì)“雙基”的掌握，亦可減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，可謂一舉兩得。