毕业设计(论文)高中物理解题研究概述

1、昆明学院2013届毕业论文（设计）论文（设计）题目 高中物理解题方法探究子课题题目 基于物理模型的构建姓 名 xxxxx学 号 xxxxxxxx所属院系 物理科学与技术专业年级 2009级物理学二班指导教师xxxx2013 年 5 月摘要物理学是一门来源于实践，紧密联系生产和生活的学科，以实践为基础，以应用 为目的是它的特点。高考制度改为“ 3 +综合”方式以来，物理与化学、生物一起组成 理科综合试题，更加具有重视基础，考查理论联系实际的特点。在物理解题中，如果 没有一定的思路，那就会恨麻烦，不知道要用哪种方法来考虑解答。本文主要从物理 模型构建的角度来探索高中物理解题方法。物理模型的构建，它

2、既是重要的学习方法， 也是重要的学习内容。如果我们掌握了这种方法，在解题过程中，就会省去很多功夫， 只要我们读懂题意，那么剩下的就是“带公式” ！把一道题装进我们脑海里的“模型” 里面，剩下的就是找数据和计算，如此一来，就节省了很多时间，对我们考试非常的 有利！关键词：物理模型解题方法建构AbstractPhysics is one comes from practice, closely linked production and life discipline, based on practice, to apply for the purpose of its features. Col

3、lege entrance examination system to a 3 + integrated approach since, physics and chemistry, biology together comprise comprehensive science questions and more with emphasis on infrastructure, examine the theory and practice characteristics. Solving problems in physics, if not necessarily the idea, i

4、t will hate trouble, do not know which method to use to consider the answers. This article from the perspective of building a physical model to explore the high school physics problem-solving approach. Physical model construction, it is both important learning method, but also an important learning

5、content. If we grasp this method, the problem-solving process, it will save a lot of effort, as long as we understand the meaning of problems, then the rest is with formula! To a question put our minds model of the inside, and the rest is to find data and calculations, this way, it saves a lot of ti

6、me, is very beneficial for our exams!Keywords: physical model Problem solving method Model construction目 录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 第一章物理模型 1 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 什么是物理模型 1 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 高中物理模型的分类 1物理实体模型 1物理状态和过程模型 1物理条

7、件模型 2 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 第二章构建物理模型的意义 2 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 高考动向分析22012物理试题的评 22013试题预测3 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 构建物理模型意识，提高应变能力 3抓住模型的结构特点，合理联想，活跃解题思路 4把握模型的运动特征，巧用类比联想，提高解题速 4从题目中获取新知识构建物理模型 4 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document

8、运用“物理模型联想法”解题的基本思路 5 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 第三章物理模型的准确构建 6 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 探究物理过程 6 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 紧扣关键词句，探究物理实质 7 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 探究问题的本质特征 8 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 探究隐含条件 8 HYPERLIN

9、K l bookmark39 o Current Document 结束语 10 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 参考文献 11 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 谢辞 12在高中的的物理学习中，很多同学都感到困难。高中物理包含内容比较多，繁杂，导致很多学生越学越难，越来越跟不上。对于物理解题方法，是有很多的种类的，文章关注关于物理解题方法中的“物理模型的构建” 。建立物理模型，就好比修盖楼房中的框架一样，只要框架弄好了，那么在中间的填充就会容易很多；一般在物理习题中，几乎每道题都会有一个潜在

10、的模型，所以，只要我们搞清楚基本的模型，让它成为另一个“公式” ，这样以来，在解答习题当中，就会轻而易举的拿下！ 如果是铺天盖地的直直往上面修造， 那样就会很吃力， 并且会做很多无用功， 浪费掉精力，降低了效率！所以，在物理习题解答中，建立物理模型是一个重要的方法，它也是我们高中物理学习中的一个主要内容，也可以谈得上是一门绝技！第一章 物理模型1.1 什么是物理模型在实际问题中，所包含的物理现象和物理过程往往是十分复杂的。为了形象、简捷的处理物理问题，人们经常把复杂的实际情况转化成一定的容易接受的简单的物理情境，保留主要因素、略去次要因素，从而形成一定的经验性的规律，即建立物理模型。物理模型可

11、以分为直接模型和间接模型两大类。 1. 直接模型：如果物理情景的描述能够直接在大脑形成时空图象，称之为直接模型. 如经典练习的传统研究对象，像质点、小木块、小球等； 2. 间接模型：如果物理情景的描述在阅读后不能够直接在大脑形成时空图象，而是再通过思维加工才形成的时空图象，就称之为间接模型. 显然，由于间接模型的思维加工程度比较深，从而比直接模型要复杂和困难。物理考题都有确立的研究对象，称之为“物理模型” ，确立研究对象的过程就叫“建模” 。模型化阶段是物理问题解决过程中最重要的一步，模型化正确与否或合理与否，直接关系到物理问题解决的质量。培养模型化能力，即是在问题解决过程中依据物理情景的描述

12、，正确选择研究对象，抽象研究对象的物理结构，抽象研究对象的过程模式。物理模型是形象思维和抽象思维的统一，是物理学研究的常用方法。运用物理模型解题的基本程序为：1）通过审题，摄取题目信息如：物理现象、物理事实、物理情景、物理状态、物理过程等2）弄清题给信息的诸因素中什么是主要因素3）寻找与已有信息（熟悉的知识、方法、模型）的相似、相近或联系，通过类比联想或抽象概括、或逻辑推理、或原型启发，建立起新的物理模型，将新情景问题转化为常规问题.(4)选择相关的物理规律求解1.2高中物理模型的分类物理实体模型质点、轻弹簧、完全弹性体、理想气体、点电荷、薄透镜、弹簧振子、单摆、理 想气体、理想变压器、理想电

13、压表、理想电流表、点光源、电场线、磁感线等。物理状态和过程模型力学中的自由落体运动、匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、抛体 运动、简谐运动、弹性碰撞；电学中的恒定电流、等幅振荡等。物理条件模型力学中的光滑斜面、热学中的绝热容器、电学中的匀强电场、匀强磁场等。第二章构建物理模型的意义高考动向分析2012 物理试题的评析2012 年高考早已过去，2013高考即将到来。对去年高考而言，总体来说，物理试题稳中有变，难度适中，区分度合理，无偏题、怪题和超纲题，与2011年和2010年全国新课标卷相近，整份考题与考纲契合度较高，着重基础，紧依考纲，主干知识重点 考擦。但是对细节部分知识的考查力度

14、有所加强，更加注重了对教材的考查，对过程 的考查，对理论联系实际的考查。在选择题部分，从题目上看，分为四道力学问题、四道电磁学问题。其中第14题侧重了物理学史的考查，考查对惯性的理解，体现了新教材中的人文精神。第15题考查了平抛中的运动时间和射程，很基础。实验题部分，第22题是螺旋测微器的读数，较容易；第 23题是一个很好地创新实 验，通过测安培力来测磁场大小和方向，情景十分新颖，很有创造性，是本卷最大的 亮点。两个实验题都很好的考查了学生的动手能力、设计实验能力和综合分析的能力， 充分体现了新教材中重视过程、重视综合素质的精神。计算题部分，第24题和往年考法截然不同，从2009年到2011年

15、都考查运动学知识； 而今年转变来考查平衡的知识，这是今年考题最大的变化。2012年的题目是关于拖地的拖把平衡问题，情景取材于生活，让考生在日常生活 中找得到原型，使之觉得题目倍感亲切，很放松，有利于缓解考场紧张情绪。这是本 套试卷的又一大亮点。考生在完成这道题时会因为少分析推力而出错，导致整道题丢 分，其次是因为考生审题时容易浮躁，找不清临界条件而丢分，再者本题要用到极限 思想也会引起丢分。对考生而言本题属于较难的题目。选修题部分，三道选修的第一问都较容易，第二道题各有不易之处，但整体难度 差不多。第二道题可用气体定律解决，只是要找准不变的量列方程即可。选修 3-4,首 先要正确地画出光路图，

16、再用全反射思想求出临界角，再由几何关系找出边与边的关 系，即可求出结果。但考生容易在题目的理解及画图上出问题导致解不出。总之，此次物理试题稳中有变，重视基础，坚持考纲，重点突出，考点明确，与 生活联系较为紧密，创新型题目很有新意，亮点突出2013 试题预测.试题的结构和题型可能会有所微调，选择题明确单选和多选，5+3模式。.试题的难度应与2012年持平。选择题2012年较之2011年设问角度新颖；实验题2012 年全新创新性非实验所列选；计算题 2011年较之2010年思维难度、运算难度都有所 下降；2011年压轴题稍易。.考查点注重主干知识的考查，突出核心知识。除了力和运动、功能关系、场和路

17、必 考之外，不能妄加猜测。注意全面复习。.试题立意角度新颖，思维价值高。新高考试题素材采用大量新资料，采用多种方式呈现，设问角度灵活多样。考查考生对基础知识与基本技能的理解和灵活运用的能力； 对科学探究的过程、方法的掌握；信息获取、分析、处理及应用的能力；知识拓展延 伸的能力；多角度、全方位思考、分析问题、解决问题的能力。5、加强对实验能力和表述能力的考查，熟练掌握基本仪器的使用、实验的基本原理和 方法以及实验设计的基本思路，强化实验数据的获得和处理方法。6.试题背景生活化，注重试题选材，突出物理模型从实际情景中的抽象和建立近年高 考中题目的情景设置不断创新，利用新情景考查学生分析综合能力。要

18、求考生通过阅 读试题理解，并提取有用的信息，结合已学过的知识和方法解决问题。7、继续加强图形、图像在物理学中的应用。图形、图像问题年年必考。8、数学运算能力要求仍然较高。试题总会在某些方面创新，复习和模考要不断突破定 势思维。选择题除了数量稳定之外，多选题数目、选题数目、题目难易排布都有变数。实验题一大一小，但谁大谁小不确定。计算题考点不能押宝构建物理模型意识，提高应变能力新的物理教学大纲明确提出了 “应变能力的培养”，它指出“要通过概念的形成、规律的得出、模型的建立、知识的运用，培养学生抽象和概括、分析和综合、 推理和判断等思维能力”。“要求学生能运用所学的概念、规律和模型等知识对具体问 题

19、分析，弄清物理过程和情景，明确解决问题的思路和方法，逐步学会灵活的分析和 解决问题”。并且要“培养学生收集、鉴别、处理信息的能力，获取新知识的能力”。我们知道，为了研究物理问题的方便，往往通过抽象思维和形象思维，运用理想 化、简化和类比等方法，建立起描述某一物理问题的模型，物理习题就是依据一定的 物理模型进行构思、设计而成的。具体地说：“物理模型联想法”在物理解题中应该怎 样实施，具体有哪些作用？抓住模型的结构特点，合理联想，活跃解题思路。使我们在抓住其主要明确模型的结构特点,对一个物理问题，通过多方位的联想，可以丰富知识背景， 特征与已有信息进行迅速的收集比较中，揭露知识的内在联系， 迅速把

20、握解题方向。例 在离坡底15m的山坡上竖直地固定一长15m的 直杆AQA端与坡底B点间连有一钢纯，一穿心于钢 稣 纯上的小球从A点由静止开始沿钢绝无摩擦地滑下，如图1所示，求其在钢绳上滑行的时间。本题，运用常规的动力学思路不易求解，我们可 口 以从问题的情境中的两个“ 15M出发，把AO延长至 C,并使OC=OA=15mW A、B、C三点均以。为圆心、：以OA为半径的圆周上，如图2所示。从而使我们联 想到圆有关性质，同时也容易联想起“在竖直圆的顶点沿任何弦由静止开始无摩擦下 滑的物体所用的时间相等”的已知模型，从而迅速得到答案：t=tac= (2AC/g) 1/2 = 2.45s 2.2.2

21、把握模型的运动特征，巧用类比联想，提高解题速度。类比在处理与已有的物理模型相近的运动状态或性质的物理问题时是极其有效 的。我们可以用已熟悉的事实、经验，寻找彼此间的相互联系，把解决问题的思维方 法纳入到已有的解题模型中去，从而把新的、甚至是不易建立的物理模型变换成已知 的物理模型，缩短推理的路径。例一个带正电的小球固定，另一个带电小球质量为m,绕它做匀速圆周运动。问两一个小球带何种电荷，处于处于带正电小球的何方？通过分析另一个小球作匀速圆周运动，具向心力肯定指向圆心，而这小球既受库 仑力又受重力，很容易使人联想到圆锥摆，这样问题就很快得到结果；另一个带电小 球相当于圆锥摆中的小球，就很容易得出

22、另一小球带负电位于带正电小球的下方。从题目中获取新知识构建物理模型获取新知识是培养学生终身学习的基本要求，物理模型的构建也是学生获取新知识的一种手段。例 物体从地球的逃逸速度为 J2GM ,G为引力常量，M为地球质量，R为地球半径, 对任意大体都存在着这种逃逸速度。当逃逸速度大于真空中的光速而不能脱离天体的 束缚，外界就根本看不见从这个天体上射出的任何物质。这就是经典物理学上所讲的“黑洞”。某种天体的质量是 m=1.98X 1030kg时，它的最大半径为多少才能成为黑洞？假设宇宙是一个大球体，其密度使得逃逸速度大于光速c,任何物体都不能脱离 宇宙，物质的平均密度p =1.0 X 1027kg/

23、m3。则宇宙的半径至少多大？解析：本题中的逃逸速度公式 V22GM/R是中学物理没有的知识,而题中关于经 典物理学上“黑洞”的阐述是构建物理模型的关键，“即任何物体包括光子都因速度达 不到逃逸速度而不能脱离天体的束缚”，则有：cV1)由于c/3 = 3x 108/ V8X6.67X 10-11 X3.14X 1.0 x 1027/3=4.0X 1026m= 4.23 乂101 光年运用“物理模型联想法”解题的基本思路唯物辩证法告诉我们：任何事物都不是孤立的、静止的和一成不变的，不同的事 物间存在着相互沟通、相互依存的关系，在一定条件发生相互转化，从而推动事物的 发展。美国科学家G.波利来也曾经

24、说过：从某种观点来看，解题中的进展被看着是对于先获得的知识进行动员和组织的结果，我们必须从记忆中汲取某些元素，并把它放 于当前的问题中，使之有利于我们去吸取这样的元素。可见，运用“物理模型联想法” 解题的基本程序为：(1)明确题目描述的物理情景、运动形式的变化过程；(2)弄清楚题给的诸因素中什么是起主要作用的的因素；(3)在寻找已有信息(某个知识、方法和处理过程)的相似、相近和联系，并进行有 选择、有针对性的联想、类比 中把握解题的关键，确认题目描述的物理模型；(4)用恰 当的描述物理概念和规律的物理、数学模型进行解答。因此，从，某种角度来说，解题的过程实质上就是分析和还原物理模型的过程。 运

25、用“物理模型联想法”解题时，通过所给模型与已有模型间快速的对比、校正，在 近乎跳跃性思维活动中，缩短了思维的途径，迅速将之等效简单、明了的另一种物理 模型或分解成一些基本模型的组合，从而别开生面、独辟蹊径、化繁为简、化难为易， 收到事倍功半的效果。实际物理问题通常并不是以模型的形式出现的，要求学生要能够将复杂的实际问 题进行分析和处理，抓住主要因素忽略次要因素，还原出物理模型，进而运用物理理 论进行分析与解答。第三章物理模型的准确构建3.1探究物理过程例：两块大小不同的圆形薄板(厚度不计),质量分别为M和m1 (M=2rh,半径分别为R和r,两板之间用一根长为L=0.4m的轻质纯相连结，开始时

26、，两板水平叠放在支架C上方高h=0.2m处，如图示a示。以后，两板一起自由下落支架上有一个半径为 R (rR R)的圆孔，两板中心与圆孔中心在同一直线上，大圆板碰到支架后跳起，机械能无损失。小圆板穿过圆孔，两板分离，试求当细绳绷紧的瞬间两板速度(如图示b) (取 g=10m/s2)C ab点评：本题的整个过程可分为以下几个阶段：(1)两板自由下落。(此时两板作为一个整体可抽象为一个质点模型；其自由下落运动过程作为一个自由落体运动模型)(2)大圆板与支架相碰，且无能量损失，该瞬间的行为可作为一次“弹性碰撞” 运动模型，而小圆板继续下落。(3)细绳绷紧瞬间，两板通过绳的相互作用获得共同速度，可作为

27、一个“完全非 弹性碰撞运动模型。求解：两板落至支架C时的速度： Vo = %：须=810，0.2 =2m/s大圆板与支架C碰后以速度为初速度竖直跳起，设至细绳绷紧前历时ti,绷紧前的速度为vi,上跳高度为(离支架的C的高度)为hi,则： TOC o 1-5 h z vi= v o g t i i 即该瞬间两板获得向下的共同速度为 -m/s =Vo2 2ghi 小圆板穿过圆孔时的速度为V。，设落至细绳绷紧前历时t2,速度为V2,下落高度(离 支架C的高度)为h2,则：2= Vo + g t 222=v。2 2gh2据题意有：ti=t2, hi+h2=L= 0.4m,故由两式有:v i +V2=2

28、Vo=4m/s 由两式有：V22vJ=2gL=2X ioxo.4 =8 (m/s) 2由两式可得纯绷紧前两板速度大小分别为：vi=im/sV2=3m/s方向：Vi 向上V2向下由于细纯绷紧时间极短，重力的冲量可忽略，故绷紧过程中系统动量守恒。设两板共 同速度为u,取竖直向下方向为正，由动量守恒定律有：mv Mvi=(m+ M)v得mv2 - Mvi 3 m -12m i ,、 u = = = 一 (m / s)m M 2m m 3紧扣关键词句，探究物理实质例：如图示，一个U型导体框架，宽度为L=1m其所在平面与水平面成a =30 角其电阻可忽略不计。设匀强磁场与 U型框架的平面垂直，磁感应强度

29、 B=0.2T,今有 一根导体棒ab,其质量m=0.2kg,有效电阻R=0.1 Q ,跨放在U型框架上，并能无摩擦 滑动，求导体ab下滑的最大速度vm点评：题中求“最大速度”几个字，是提示物理模型的关键性词句，最大，即不可 增加，也就是导体ab将以此速度沿导轨斜向下作匀速直线运动。据此，通过自己的抽象思维，大家可以在头脑中构建这样一幅物理图景：导体 ab 开始下滑时，速度vo=0,在斜轨上受下滑力（重力沿斜面分力），产生的加速度最大； 随着下滑速度的增大一导体中感应电动势增加一感应电流增加一磁场对导体的安培力 也增加，由于安培力与下滑力反向，故导体的加速度越来越小，而速度仍然越来越大， 当下滑

30、速度大到使安培力和下滑力平衡时，加速度为零，速度不再增加而以此最大速 度作匀速直线运动。求解:据上述模型分析，导体ab平衡的条件为:mgsin a =F 安而 F 安=BIL, I= e/R,又 =BLvvmmgRsin ;B2l20.2 10 0.1 0.50.22 1= 2.5(m/s)探究问题的本质特征例：如图示，在竖直平面内，放置一个半径 R很大的圆形光滑轨道，O为其最低点，在O点附近P处放一质量为m的 滑块，求滑块由静止开始滑至 。点时所需的时间。点评：滑块m向圆弧最低处滑动不同于沿斜面的滑动， 这是一 个很复杂的变速曲线运动，显然，牛顿定律不能求解，但滑块 的运动轨迹是一段圆弧，具

31、运动与受力单摆相同，则只要滑块 满足从P点至U O点的圆弧对应的圆心角很小，小于 10 ,则 完全可以把滑块的运动等效为“单摆的运动模型”求解：由单摆的周期公式有，滑块由P点滑到。点的时间为,T 二 Rt =一二42 g3.4探究隐含条件例：质量为 解 电量为q的质点，在静电力作用下，以恒定速率 v沿圆弧从A点 运动到B点，其速度方向改变的角度为9 （弧度），AB弧长为s,则A B两点间的电 势差小a小b=? AB弧中点场强大小 E=点评：对此题，不少同学曾认为题目给出的条件模型不清，不能根据题目告诉的条件建立物理模型，因而后面的问题便无从下手，其实该题已给出了较隐蔽的条件。因 为此质点只在静

32、电力作用下以恒定速率 v沿圆弧运动，故可以，此质点作匀速圆周运 动，进而推断出此质点处，在点电荷形成的电场中，可以构建“电子绕核作圆周运动 模型”，这样，隐含条件挖掘了出来，物理模型也就清晰了。求解：由点电荷形成的电场的特点可知，同一圆弧上各点电势相等，故（|）a （|）B=0。又由于质点的电场力提供了向心力，则质点在中点受到的电场力E*qs2F =qE =吗而 R=s/9R结束语本文主要从建立物理模型的角度来探索高中物理解题方法。围绕着什么是物理模型，为什么要建立模型，主要有哪些模型，怎样准确建立模型这几个问题作一一的解 答。最后的一个问题，采用了用实际的习题讲解的方法来把它讲的透彻一些。模型就 是一个框架，拿到一道题，我们就用框架去装起来，合适的就没错，这样便于解答， 不浪费时间，但是一定要拿对框架，对号入座，这样，我们解题就会轻而易举。参考文献左雄.论高中物理教学中学生建模能力的培养.湖南科技学院学报，2007 (4): 28-32王世涛、彭得应.