物理模型中高中物理学习的建构方法

物理模型中高中物理学习的建构方法物理模型中高中物理学习的建构方法 2018/12/15 摘要：高中生在物理课程的学习中，合理构建物理模型，往往能够简化物理问题，从而起到事半功倍的效果，对提升自身的学习效率及质量有着积极意义。本文简单介绍在高中物理学习中建构物理模型的重要意义，并就其建构方法展开探讨。关键词：高中生；物理学习；物理模型；意义；建构方法一直以来，物理课程都是高中生学习的重点与难点所在，令许多高中生头疼不已。实际上，只要掌握了科学、合理、有效的学习方法，高中物理学习也会变得更加简单、容易而高效。其中，建构物理模型是使用非常广泛的一种学习方法，值得各位高中生在实际学习中多加应用。1在高中物理学习中建构物理模型的意义所谓物理模型，实际上就是对物理过程进行描述和展示的模型。根据物理模型的功用，一般可以将其划分为理想模型和等效模型两大类，其中前者是对实际物理情况的简化，从而起到有效解决物理问题的作用1。而理想模型又可以根据其性质而分成三类，分别是物质模型、状态模型及过程模拟模型。物质模型很好理解，也就是实体物质，物理学习中经常用到的“质点”，“弹性小球”等实际上都是理想化的物质模型。而状态模型则是对物质状态进行模拟，尤其在流体力学中应用较广，在原子物理相关知识点中也有所应用。过程模拟模型则是高中物理学习中经常需要用到的模型，其主要是针对力学内容而展开建构，如质点的匀速直线运动。其它如理想气体的变化、物体运动过程等，都可以建构性应的过程模拟模型。至于等效模型，则多用于电磁知识方面，建构磁感线等容易理解的基础模型。2在高中物理学习中建构物理模型的方法要想在高中物理学习中有效建构物理模型，学生首先需要具备一定的建模思维，也就是要对物理模型有所了解，并能在学习、解题的过程中根据不同的情况来建构出合适的物理模型。因此，高中生有必要针对典型物理模型进行分析和研究，以便在遇到问题时能够及时建构出合适的物理模型。常见的典型物理模型主要是力学相关知识，如质点，弹性小球，平抛运动，匀速圆周运动等，其它的电学等也多少涉及到力学内容，如切割磁感线、带电物体运动等2。高中生一定要将力学典型物理模型熟记在心，并在解题时有效应用，大幅提升解题效率。例题：如图1所示，小木块从光滑斜面的A点由静止开始下滑，在经过B点后进入粗糙平面（假设经过B点后小木块速度大小不变），最终停在C点。由速度传感器测得小木块在运动0.2s后速度大小为1m/s，在运动0.4s后速度大小为2m/s，在运动1.2s后速度大小为1.1m/s，在运动1.4s后速度大小为0.7m/s。如果重力加速度为，那么请问斜面倾角为多少？小木块与粗糙平面的动摩擦因数大小？当小木块运动0.6s后其速度大小为多少？要想解决这个问题，那么学生必须要对典型物理模型有着充分的了解和掌握，才能快速建构出相应的物理模型进行解题。在这个例题中，不仅仅涉及到质点这类物质模型，同时也涉及到物体运动状态的过程模拟模型。通过质点模型对小木块在光滑斜面及粗糙平面的进行受力分析，利用过程模拟模型对小木块的整个运动过程进行模拟，将二者进行有效结合，则能有效解决问题。对小木块进行受力分析，发现其在光滑斜面上时受重力及斜面的支持力，并在二力的共同作用下由静止开始做匀加速运动；当小木块经过B点到达粗糙平面后，其在水平方向上只受平面的摩擦力，做匀减速运动。（1）因此在光滑平面上时，根据题中给出的速度变化情况，可以由公式算出其加速度为5。又由小木块在斜面的受力分析得知，带入数据算得。（2）由于小木块在粗糙平面上做匀减速运动，那么根据公式，代入数据，t=0.2s。计算得出其加速度大小为2m/s，方向水平向左。再根据小木块在粗糙平面上的受力分析得知，代入数据算得动摩擦因素。（3）要计算小木块在t=0.6s是的瞬时速度v，首先需要判断其是否经过B点。那么可以假设小木块在时间为时恰好经过B点，且其瞬时速度为VB。那么根据题意有，。将这两个算式联立求解，得，。因此在=0.6s时，小木块已经经过B点且正在做匀减速运动，其速度计算得出为2.3m/s。除了要对典型物理模型有所了解外，高中生还要对不同物理模型进行分析和比较，从而加深建模理解。再加上大量练习相关习题，可以帮助学生强化建模实践，能够更加得心应手地构建物理模型。值得注意的是，高中物理习题大多是对实际问题进行模型化处理而来，本身就已经是实际情况的简化和理想化。学生在实际生活中还要从这种建模惯性思维中跳脱出来，不能将物理模型直接等同于实际情况。结束语对高中而言，建构物理模型是学习物理知识的有效方法。特别是在解决物理问题时，建构科学而合理的物理模型，往往能起到事半功倍的效果，简化问题，从而更加简单有效的解决问题。因此高中学生在学习物理知识时，应当具备良好的建模意识，对典型物理模型进行分析和比较，强化对物理模型的理解，并依靠习题来强化建构物理模型的实践。如此一来，高中生学习物理知识会变得更加简单、有效。参考文献1杨子秀.模型法在高考物理解题中的研究D.云南师范大学,2017.2戴伟.物理习题解决中物理模型的影响研究D.南京师范大学,2017.