模型法在中學物理解題中的應用

本文對模型法在高中物理解題中的應用進行了深入的剖析，簡要介紹了模型法的分類和求解流程，將模型法分為實體模型、過程模型及問題模型，并分別舉例進行了說明。模型法能夠幫助我們抓住問題的本質(zhì)，忽略次要干擾信息，將實際問題理想化。模型法的應用能夠提升我們對物理問題的分析和求解能力。

物理學是研究物質(zhì)相互作用規(guī)律及其基本結(jié)構的科學，關于高中物理解題方法方面，已有大量文獻進行了深入研究，如實驗法、模型法、推理法等等，而模型法在物理解題的物理規(guī)律構建和概念的形成中有著凸出的貢獻。其中模型法在形成物理概念、建立物理規(guī)律中起著重要作用。模型法是我們在求解物理問題過程中，通過對問題模型的建立，幫助我們抓住問題的核心和重點，忽略題中的干擾信息，在頭腦中形成一個清晰的思路。更進一步講即是通過模型把物理問題實際化。模型法應用于高中物理解題中，能夠極大地幫助我們對復雜物理知識及問題的分析和求解能力。

模型法在物理求解中的應用

模型法求解物理問題的流程

用模型法解決物理問題的基本程序如下：

1）審題，首先將物理問題中的文字映射到大腦中，形成一個初步的求解思路，并將題中所要表達的物理場景利用示意圖展示出來。

2）分析，利用模型法的方式，提煉出物理問題中的本質(zhì)信息，忽略掉次要的干擾信息，從而形成清晰的解題思路。首先對題中所要表達的物理場景進行分析，從主要特點中分析出物體的運動特點如勻速圓周運動等，在大腦中搜索比對學過的物理模型，從而建立該物體的運動模型進行求解，這樣能夠幫助學生清晰的分析和求解問題。

3）再現(xiàn)，回憶模型所遵循的所有物理規(guī)律，使學生真正清楚模型的物理意義。

4）決策，結(jié)合題中已知信息，找出有關該問題的全部求解方案，再根據(jù)已知條件和目標之間存在的一系列關系和物體運動過程所遵循的物理規(guī)律，選擇出最好的解決方法。

5）運算以及討論，運算即是運用相關的物理規(guī)律進行求解或者進行邏輯推理得出結(jié)果，在求解完成后，需要對結(jié)果的合理性方面進行討論，主要就是結(jié)合題意利用物理規(guī)律對題中的實際問題進行分析。

模型的分類與模型法的應用舉例

模型法能夠準確的抓住問題的本質(zhì)，忽略其他次要的干擾信息，幫助我們準確的分析和處理問題，提升我們對復雜物理問題的求解和處理能力。我們所遇到的模型，一般可分為下面幾種情況：

1）實體模型。

實體模型是對物理對象進行理想化處理后建立的模型，常用于建立某個物理概念，能夠提升我們對物理概念的理解能力。如質(zhì)點、理想氣體、彈簧振子、原子核式結(jié)構、點電荷等，再比如對連續(xù)物質(zhì)之間的相互作用進行研究時，通常需要建立截面模型或圓柱體模型、分子（原子）的立方體或球體模型等。

例2：電流微觀模型的建立與應用：有一導體AD示于圖2，在其兩端加上一定數(shù)量的電壓，設導體內(nèi)自由電荷電量與沿著導體定向移動的速度分別為q和v；導體的橫截面積為S且每單位體積內(nèi)所含的自由負荷數(shù)量為n，在導體中選取距離為數(shù)量為v的橫截面B和C，要求求解出兩個面之間的負荷電量（單位時間內(nèi)）是多少？

2）過程模型。過程模型通常將物體運動過程理想化，不考慮其他干擾信息。如研究自由落體時，為了簡化問題，常常忽略掉空氣阻力對物體運動的影響，將運動過程理想化為運算或者勻變速的直線運動。這樣的模型還有彈性碰撞、勻速圓周運動、平拋運動等。

例3：天文學家研究發(fā)現(xiàn)，銀河系中心可能存在一個大“黑洞”，黑洞是宇宙中最奇特和神秘的天體，是超強引力源，黑洞會吸住靠近它的全部物質(zhì)，距“黑洞”60億千米的星體圍著黑洞旋轉(zhuǎn)，速度達到200m/s，即便是光子這種速度為光速也不能反射，設已知萬有引力常量G=6.67×10-11N m2/kg2，要求求解“黑洞”的質(zhì)量和最大半徑是多少？

分析：結(jié)合題中信息，（1）距離黑洞60億千米的星體圍繞黑洞做的是圓周運動；（2）即使光子這樣速度為光速，也會被黑洞吸住不能反射。所以首先應該建立形體饒黑洞的圓周運動模型，求出黑洞的質(zhì)量，然后根據(jù)第二點信息，將星體代替為光子，求出黑洞的最大半徑。

解：（1）設質(zhì)量分別為M、m的 “黑洞”和星體之間的距離為r，由：

3）問題模型。對物理問題進行分析時，選擇的分析角度不一樣，就會導致最終建立的模型也不一樣。這種模型在實際應用中得到廣泛應用，如“導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢”“碰撞”等這類模型。

例4：“導體切割磁感線”的問題模型：某處存在一個均勻分布的電磁場，磁感應強度為B，示于圖3，將單匝矩形線框abcd以垂直于磁感應線的方向置于該勻強磁場中，ab為線框可動部分，現(xiàn)讓ab在時間Δt內(nèi)向右運動到a1b1處，速度為v，設ab的長度為L。

結(jié)論

綜上所述，我們可以知道模型法在中學物理解題中意義重大，模型法能夠?qū)嶋H問題理想化，幫助我們抓住復雜問題的本質(zhì)，忽略次要干擾信息，能夠極大地提高我們對復雜物理知識及問題的分析和求解能力。

參考文獻

[1]楊生強.物理模型在高中物理解題中的應用[J].數(shù)理化解題研究，2016（18）.

[2]李境祎.物理模型在高中物理解題中的作用探討[J].數(shù)理化解題研究，2016（31）：64.

[3]劉熠，胡夢姣.例析中學物理解題中的構建理想模型法[J].數(shù)理化學習（高中版），2008（1）：26-30.

[4]趙小峰.物理模型在解題中的應用[J].中學物理，2011，29（13）：58-59.

[5]施曉紅.模型法在中學物理解題中的應用[J].蘭州文理學院學報（自然科學版），2005，19（4）：83-86.

[6]劉曉琳.例析高中物理解題中的理想模型法[J].中學生數(shù)理化（學研版），2017（2）：66.

（作者簡介：周渝杰，綿陽中學實驗學校。）endprint