由2013年安徽省高考物理最后一題壓軸題看應(yīng)用物理模型解決實際問題

朱孝奎

【摘要】模型是實際物體的近似，它僅突出物體的主要特征，是一種科學(xué)的抽象。文章通過對近幾年，安徽物理高考大題中相關(guān)物理模型的考查，介紹了在高中階段，學(xué)生常見的，同時也在現(xiàn)實生活中應(yīng)用較為廣泛的，幾類物理模型的特點、相關(guān)特征，并如何用它們相應(yīng)的規(guī)律解決實際問題，提出了自己的見解和看法，結(jié)合自己的教學(xué)實際，同時也對高中階段物理相關(guān)教學(xué)提出了一些建議。

【關(guān)鍵詞】高考 物理模型 思考 建議

【中圖分類號】G633.7 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）08-0155-02

近年，隨著物理高考試題出題思想—不斷加強對學(xué)生能力的考查力度，理論聯(lián)系實際的試題有逐年加強的趨勢。根據(jù)這幾年筆者對自己所帶的和本地區(qū)高考學(xué)生，試卷的得分情況的跟蹤分析發(fā)現(xiàn)，此類問題學(xué)生的得分情況并不理想，究其原因，其中很重要的一點是，學(xué)生欠缺將實際問題模型化的能力，對一個實際問題不會通過物理的思維、方法將它抽象成一個典型的物理模型和過程。下面我就近幾年安徽省高考中出現(xiàn)的相關(guān)考題，看看在高中階段我們所學(xué)的幾類常見的物理模型是如何解決實際問題的。

一、彈簧模型和簡諧運動模型

1.模型說明：

（1）此類模型力學(xué)特征：彈力的大小符合胡克定律F=k△x

（2）彈力突變的特點：若釋放端未連接物體，則輕彈簧的彈力可突變?yōu)榱?。若釋放端仍連接物體，則輕彈簧的彈力不發(fā)生突變，釋放的瞬間仍為原值。

（3）簡諧運動模型的動力學(xué)特征：質(zhì)點所受到的力與它偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位置，回復(fù)力總滿足F=-kX的形式。

3.解析：見2014版5年高考物理真題。

4.思考和建議：

彈簧類模型，在安徽省新課程改革7年高考中，只在2012年和2013年二年高考中最后一題考過，因為彈簧模型問題物體運動狀態(tài)復(fù)雜，彈力做功為變力做功，這樣會無形的增加學(xué)生高考的壓力，不過這兩年的高考題主要考察的是運動和力的關(guān)系，不牽涉能量轉(zhuǎn)化，這樣不至于難度過大。通過近二年連續(xù)考到彈簧模型說明一方面它具有廣泛的適用價值，如機動車的彈簧緩沖裝置與我們的生活息息相關(guān)，體現(xiàn)了應(yīng)用物理知識解決實際問題，也為高中理科學(xué)生進入大學(xué)進行更為復(fù)雜的過程分析與研究打下基礎(chǔ)。

拓展練習(xí)1：2013年四川卷，理綜物理第10題。

二、質(zhì)點模型和平拋運動和圓周運動模型

1. 模型說明：

（1）質(zhì)點模型：不考慮物體的形狀和大小，用來代替物體有質(zhì)量的點，可以忽略次要因素突出主要因素。

（2）平拋運動模型：

①力學(xué)特征： 物體只受到重力作用。

②軌跡：拋物線。

③處理方法：運動的分解，由運動學(xué)公式和牛頓第二定律列式求解。

（3）圓周運動模型：

①力學(xué)特征：一個力（或某個力的分力）或多個力的合力提供向心力 。

②軌跡：圓。

③處理方法：用牛頓第二定律或平衡條件建立方程求解。

（1）甲乙兩球碰撞后，乙恰能通過軌道的最高點D，求乙在軌道上的首次落點到B點的距離；

（2）在滿足（1）的條件下。求甲的速度υ0；

（3）若甲仍以速度υ0向右運動，增大甲的質(zhì)量，保持乙的質(zhì)量不變，求乙在軌道上的首次落點到B點的距離范圍。

3.解析：見2011版5年高考物理真題。本題考查了：質(zhì)點、平拋和圓周運動三個物理模型，運用運動和力的觀點、能量觀點和動量觀點綜合解題。

4.思考和建議：

2010年安徽高考物理最后一題壓軸題，將重力場中的過山車模型遷移到電場和重力場的復(fù)合場中?？疾榱藦?fù)合場中最高點臨界條件、考查類平拋運動規(guī)律，是對2009年安徽高考最后一題壓軸題過山車的進一步深化和拓展。功能關(guān)系與圓周運動、平拋運動模型相結(jié)合在歷年高考中受高度關(guān)注，在近幾年安徽省高考及全國其他很多省份高考中均有出現(xiàn)。例如：2009年浙江卷、2009年安徽卷第24題，最后一題壓軸題、2011年江蘇卷第14題…等等。這三個模型，是我們高中階段最為典型、最為重要的三個模型，在工農(nóng)業(yè)、氣象和軍事上都有廣泛應(yīng)用。如：過山車、汽車飛越、電子顯像管、回旋加速器、衛(wèi)星在軌運行及變軌、洗衣機脫水筒、離心干燥機…等等，體現(xiàn)物理學(xué)來源于實際，應(yīng)用于實際的特點，這部分模型為什么會作為各省必講、必考的知識點就可見一斑了，所以這部分模型，在我們各位高中物理教師平時在對此部分教學(xué)時，一定要引起足夠的重視。

拓展練習(xí)2： 2011年福建卷第21題。

研究物理問題離不開模型，學(xué)習(xí)高中物理，從某一角度理解就是學(xué)生建立物理模型和應(yīng)用物理模型的過程。這就要求我們教師在教學(xué)中，注意培養(yǎng)學(xué)生的模型意識，使構(gòu)建物理模型的意識真正成為學(xué)生思考問題的方法與習(xí)慣，真正學(xué)會物理模型的交換與應(yīng)用，才可能使學(xué)生學(xué)以致用，解決實際問題。

參考文獻：

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[2]陳俊. 5年高考真題[J].北京：首都師范大學(xué)出版社，2007-2011：16-20，42-46.

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