紧扣物理模型突破思维障碍.doc

紧扣物理模型 突破思维障碍不少同学反应：物理课听得懂但课后作业难。这是什么原因又如何解决呢？首先，必须弄清中学物理学习特点：中学物理中研究的基本问题都是理想模型问题，先将大量实际问题科学抽象，简化成理想化问题，然后研究这个理想化问题，得出有关物理规律，再运用这些规律去分析和解决具体的实际问题。其次，掌握科学的学习方法：夯实基础知识，通过对具体问题的审题、画图，借助基本模型的类化和移植，巧妙地突破思维障碍，顺利地解决问题。一、深刻理解基本模型的本质特征深刻理解基本模型的本质特征是审题的要点，解题的关键，同时又可以防止机械地套用；且物理试题常是多个基本模型的整合，只要进行适当的细化即可。现分类说明中学物理中常见的基本模型及本质特征。（一）理想研究对象1. 质点：不计物体形状、大小和转动的有质量的点；2. 轻绳、轻杆、轻滑轮、轻弹簧：不计质量及与质量有关的重力、动量、动能等；3. 不可伸长的细线：线可产生拉伸弹力、但不计伸长，线中张力的变化在瞬时完成；4. 理想气体：分子可看成质点，除碰撞外无相互作用力，故分子间无分子势能，一定质量的理想气体的内能只与温度有关；5. 点电荷（光源）：可看成质点的电荷（光源）；6. 检验电荷：体积足够小能精确地研究电场中某点的情况，体积足够小，电量足够少不影响原电场的分布；7. 理想电表：电压表的内阻无穷大，电流表的内阻等于零；8. 理想二极管：正向电阻为零，反向电阻无穷大；9. 理想变压器：不计铜损、铁损，输入功率等于输出功率；10. 匀强电（磁）场：场中各点的电场强度（磁感应强度）都相同，场线是一组间距相等的平行直线；11. 纯电阻用电器：遵循欧姆定律，电流做功使电能全部转化为电热；（二）理想条件在分析物理问题时常常要排除物体所处外部条件的次要因素，突出主要方面，如：接触面光滑不计摩擦阻力；恒力力的大小和方向保持不变；平行板电容器板间电场是匀强电场，不考虑板边缘处的非匀强电场；带电粒子在电磁场中的运动不考虑粒子的重力等。这样处理会使研究的问题变得非常简单。（三）理想研究过程和运动状态1. 匀速直线运动：不变；2. 匀变速运动：a恒定不变自由落体运动：；竖直上抛运动：方向相反；平抛运动：方向水平，a=g，a与v0方向垂直；3. 圆周运动：a0且方向变化匀速圆周运动：合力（合力是变力，其中恒力的合力等于零）始终指向圆心，提供向心力，产生向心加速度，变速圆周运动：合力一般不指向圆心，必须结合能量守恒定律分析；4. 简谐振动：受力特点：F=kx；运动特征：变加速运动，具有周期性、对称性和往复性；5. 碰撞：作用时间极短，不考虑位置变化，遵循动量守恒定律；弹性碰撞还遵循动能守恒定律；6. 等温、等容、等压变化：分别指温度、体积、压强不变；绝热变化：Q=0；二、抓住模型本质特征，实现模型类化移植解题的过程，实质上是还原物理模型的过程：明确研究对象、弄清物理过程、建立物理图景。物理试题情境新颖，实际上也是在我们熟知的理想模型的基础上发展和变化而来的，只要我们深刻地挖掘其隐含共性，实现解法的类化和移植，就可以缩短分析推理路径。（一）相似模型的类化试题：根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置电磁炮，其原理如图所示，把待发射的炮弹（导体）放置在强磁场的两平行导轨上，给导轨通入强电流，使炮弹作为一个载流导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去，如果想提高电磁炮的发射速度，理论上可怎么办？解析：本题是一道实际问题，学生往往看不懂题目内容而无从下手。此类问题的关键并不在解题，而是先将实际问题转化为基本模型，再运用物理知识求解。学生对恒力作用下的匀变速直线运动这一基本模型掌握得非常好。仔细审题后解题思路自然就有了：电磁炮在磁场的安培力（恒力）作用下做匀变速直线运动，由动能定理得：又F=BIL则。由此可见：增加B、I、L、s，减少m均可提速。（二）相近模型的移植不同单元、不同属性、不同要素的物理现象间常貌似相异，实质相近，在处理方法上往往具有同一规律，巧妙移植，可以达到事半功倍的效果试题：如图所示为探照灯，MN为水平云层。开始时一束光垂直向上射出，现使光束在竖直平面以角速度匀速旋转，当从开始旋转60时射到水平云层上的亮斑的速度多大？解析：本题是一道光学题，大部分同学看后却百思不得其解。但在力学中有一个模型很熟悉，（如图所示）汽车A通过细绳跨过光滑定滑轮牵引物体B匀速上升，当绳从竖直位置旋转60时，车速多大？仔细分析，比较发现它们很相近，遵循同一规律（如下表）研究对象汽车光斑运动规律汽车的运动使绳OC旋转和增长光斑的运动是由光束SS”的旋转和增长引起的处理方法从等效角度出发，由运动的合成与分解可得：。显然，用联系的观点，灵活、巧妙移植相近物理模型，用等效的方法把握问题的本质和规律，可以达到“柳暗花明又一村”的结果。这种移植素材还有很多，如：光的反射与弹性碰撞，单摆振动与电磁振荡，库仑定律与万有引力定律，天体运行与原子模型，天体双星与双电荷运动，电流场与静电场等等。同学们在学习中可以多多体会、应用。三、模型化处理问题时要具体情况具体分析随着对某些模型的认识逐渐加深，还要防止面对具体问题的知识变化，思维单一，生搬硬套。此时应具体问题具体分析，忽略次要因素，突出主要方面。如在研究地球绕太阳公转问题时，地球的大小、自转都是次要因素，可将地球看成质点，而对于“用弹簧在两极及赤道上称量物体重量时，示数为何不一样？”的处理时，地球的大小、自转就成了主要因素，地球就不能看成质点。再如：当两平板间接交变电压，讨论带电粒子在其间运动时，通常借助于v-t图象进行分析，但当带电粒子穿越电场的时间远小于交变电压的周期时，又将交变电压（场）理想成恒定电压（场）处理（84年全国高考试题）。因此，在解决具体问题时，一定要注意对相关模型的属性、特征、规律等全面的比较和考证