巧建模型 助力物理解題

周建華

(江蘇省啟東市濱海實驗學校 226200)

高中物理作為高中難度較大的學科，學生在物理知識學習過程中面對巨大挑戰，部分學生無法掌握抽象的物理知識，導致物理學習興趣喪失，出現這種問題的原因便是高中物理知識要求學生具有靈活思維能力.高中物理研究的問題自定性分析過渡到定量分析，自表面簡單的內容過渡到深層次、系統性內容，要求學生具有抽象性思維及創新性思維.若學生依舊采用初中階段死記硬背的學習方式，則無法有效掌握高中物理知識.對此，高中物理在教師教學過程中需關注學生思維能力成長，教師可利用模型助力物理解題，達到理想的課程教學目標.

一、明確研究對象，利用物理規律

高中物理實驗模型構建需找到正確研究對象，發現其中蘊含的規律.在物理模型構建過程中可采取多樣化方法，比如，采取隔離法及整體法，這兩種方法具有實用性，學生結合自身思維創建實驗模型.若想構建物理模型，還需要掌握構建方法，在物理模型構建中學生需拋開課本，走向外部世界，即物理知識與實際生活關聯，讓學生身處于生活情景解決物理問題及構建物理模型，這種建模技巧有利于調動學生學習興趣，讓學生對物理知識有深刻理解，實現知識的有效遷移.教師在課堂上組織學生自主探究，從而掌握物理模型正確構建方法.高中物理模型均存在一些物理規律及運動特點，針對構建物理模型的題目，還需展開受力分析.比如：“物體之間的關系及物理運動規律，會受到其他阻力影響嗎？”此類問題均是學生應當思考的問題.學生掌握題目中涉及的物理規律后，構建物理模型的欲望增強，解決物理問題的能力隨之提升.

二、站在應試角度，培養思維能力

我國目前的教育方向關注培養復合型人才，但考試依舊是學生學習成果的體現，在高中物理教學過程中，教師可立足應試角度培養學生思維能力.比如，在高中物理運動學及力學相關題目解答過程中，可通過物理模型解答問題.例：“有兩根導軌，平行且傾斜放置，間距控制在20cm，導軌及水平面傾斜角為θ=37°，若一根金屬棒ab質量為330g，金屬棒在導軌上平行導軌面放置，若金屬棒與導軌面的摩擦系數是μ=0.50，電流方向是b向a過度，在裝置中增加一個磁感應強度B=2T，自下到上豎直均勻磁場，整個電路中電動勢為15V電源，若電源內阻是0，電路中金屬導軌及金屬棒電阻是0，滑動變阻器可調節電阻，若g=10m·s-2，放置在導軌上的金屬棒靜止不動，求ab最大電流強度及最小電流強度.”該題目中對金屬棒受力情況展開分析，在題意中可觀察金屬棒受到四個大小及方向不同的力影響，分別為豎直向下重力及平行斜面摩擦力、垂直斜面向上彈力、水平向右安培力，對四個力展開分析，金屬棒中通過較大電流的情況下，受到的安培力影響大，金屬棒與導軌平行.此時可建立坐標系，自ab平衡獲得x方向，以此建立模型，獲得ab最大電流強度.在ab中通過最小電流的情況下，金屬棒受到的摩擦力與斜面平行向上，以此建立模型可獲得最小電流值.斜面模型作為高中物理常見模型，涉及力學、運動學及電學知識，考察內容較為靈活，在教學過程中可通過整體法及隔離法等完成教學，讓學生掌握物理知識的同時，也能培養學生思維能力.

三、關注一模多變，培養學生分析能力

高中物理課堂教學過程中，一模多變指的是在同一個模型上，改變研究對象及情景，轉變為不同物理內容，是物理學習由簡到繁的過程.比如：“一條干枯的水渠，底部是半徑較大的圓弧，兩個同學在水渠中滑旱冰，他們帶有旱冰鞋及秒表、長度在1米的木板，在滑旱冰過程中溜冰間隙利用現有器材進行評估，從而對整個水渠圓弧半徑進行計算，請你幫助他們設計方案？”在題目內容變通過程中，改變模型及物理情景、已知條件，單擺模型中小球及擺線轉變為同學及大圓弧水渠，不計空氣阻力模型條件下以溜冰鞋及估測方法進行模型構建，學生在研究問題過程中需忽視其中的次要因素，抓住其中的主要因素.無論內容如何改變，依舊是研究受力情況及單擺模型受力問題，抓住該核心后，便可編制出不同的題目.以另一道例題為例：“光滑的圓弧形凹槽半徑為R，正上方圓心O有一個小球A,自靜止開始釋放，此過程中凹槽左側最高點M有一個小球B，自靜止開始運動，兩個小球到達凹槽中心Q點的情況，說法正確的是？”A.小球A先到達Q點;B.小球B先到達Q點；C.兩個小球同時到達Q點；D.無法確定.在編題過程中需認識到單擺模型與勻加速直線模型、物理情景及條件，將單擺模型懸點及線轉變為光滑的圓形凹槽，保持單擺模型隱蔽性，構建自由落體模型，選擇圓形半徑R等條件，從而編制全新的模型.編制模型是一個由簡到繁的過程，解題則是由繁到簡的過程.在一模多變編題方法下，可引導學生對題意進行揣摩，減少與解題無關的內容，學生容易剝離迷惑性內容，找到問題的有效處理辦法，通過這種建模方式有利于幫助學生順利解答高中物理問題.

四、辨析制約條件，應用數學方法

高中物理解題模型在構建過程中，學生應當對物理知識有充分掌握，物理學科是嚴密性較高的學科，學生在解題時應當認真分析問題.在構建模型過程中，應當關注審題，審題作為解題的關鍵，學生在讀題時需閱讀3次以上，避免忽視題目中的小細節，將已知條件納入囊中.在問題分析過程中，需探究受力分析情況，學生在探究問題時，需關注多種思路，拓展建模視野，從而為順利解題奠定基礎，對于題目中的隱性條件，也要及時挖掘.在物理模型構建時，會面對很多的情況，比如，哪種方法無法構建模型，需立足其他角度對問題進行思考，對題目內容有深刻認識后，掌握其中的物理條件，隨后對問題深度探索.教師在教學過程中，可先導入物理模型，讓學生深入分析，結合自己思維能力，找到建模難點及突破點.教師也可利用多媒體工具創設情景，激發學生建模興趣，使物理難題在解答過程中由難至簡，將抽象的物理知識變得直觀.

高中物理作為一門抽象性學科，學生在學習知識時面對巨大挑戰，因此，在構建物理模型時教師與學生共同探究問題，讓學生在物理課堂形成建模思維，在這種思維影響下，學生不會感到物理知識過于枯燥，易激發學生課堂學習積極性，使學生對物理知識產生濃郁的興趣.對此，高中物理教師還需培養學生建模能力，促進學生高效學習.