高中物理解題中建模思想的應(yīng)用研究

李春桃

摘要：高中物理題型較多，對(duì)學(xué)生能力方面的要求較高，尤其邏輯推理及抽象思維方面。所以，快速準(zhǔn)確地解題是學(xué)生們應(yīng)該具備的技能。學(xué)會(huì)解題技巧可以節(jié)省做題時(shí)間，提升應(yīng)試能力，提高物理科成績(jī)。通過(guò)解題實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)學(xué)生如果把建模思想應(yīng)用于高中物理解題能起到很好的效果。所以在相應(yīng)物理教學(xué)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)物理模型的構(gòu)建實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生相應(yīng)思維方式的正確培養(yǎng)，促使學(xué)生在進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練時(shí)能夠挖掘題目的本質(zhì)含義，聯(lián)系已學(xué)知識(shí)，推進(jìn)知識(shí)的遷移，進(jìn)而簡(jiǎn)化復(fù)雜的物理問(wèn)題，快速完成解題過(guò)程。下面就高中物理解題中建模思想的具體應(yīng)用策略進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：高中物理;解題過(guò)程;建模思想;應(yīng)用策略

中圖分類(lèi)號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

建模解題方法就是利用建構(gòu)模型的方法，嘗試解決高中物理實(shí)際問(wèn)題。當(dāng)學(xué)生遇到題目時(shí)，先通過(guò)已知的條件，提取信息進(jìn)行抽象概括，后用模型的形式表現(xiàn)出來(lái)。然后老師做好引導(dǎo)，促使學(xué)生在高中物理問(wèn)題解決過(guò)程中更好的應(yīng)用到建模思想，先收集題干信息并弄清物理情境，再調(diào)出大腦儲(chǔ)存的與之相關(guān)的物理知識(shí)，這個(gè)環(huán)節(jié)需要指導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)起各個(gè)物理基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，而不是孤立地、分散地運(yùn)用物理基礎(chǔ)知識(shí)，然后再幫助學(xué)生梳理知識(shí)和構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，也有利于學(xué)生找出用來(lái)解題的知識(shí)點(diǎn)，從而找到解題的思路?，F(xiàn)實(shí)生活的物體所發(fā)生的物理過(guò)程，大都很復(fù)雜，為了能把實(shí)際問(wèn)題解決好，往往要忽略次要因素，抓住反映物體或過(guò)程的本質(zhì)，然后處理要做到科學(xué)抽象化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物理模型的合理構(gòu)建。常見(jiàn)的相應(yīng)物理模型有：質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、理想氣體、彈性碰撞等。教師在教學(xué)中，特別是高考備考之中，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)閱讀、觀察、理解，提煉出題目所給的信息和主要因素，對(duì)它們進(jìn)行遷移、分析，建立適當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ汀＞唧w的應(yīng)用策略分析如下：

一、從已學(xué)的知識(shí)出發(fā)，創(chuàng)設(shè)解題模型

物理知識(shí)來(lái)源于生活實(shí)際，并最終應(yīng)用于生活。2019年全國(guó)Ⅰ高考18題涉及到物理知識(shí)在生產(chǎn)勞動(dòng)和體育中的應(yīng)用，考查的是運(yùn)動(dòng)規(guī)律，解題的關(guān)鍵是將一個(gè)具體的物理情境提煉成比較常見(jiàn)的物理模型。在接觸這類(lèi)題目時(shí)，學(xué)生會(huì)先在腦海里搜索學(xué)過(guò)的相關(guān)物理知識(shí)，然后建立模型，在此基礎(chǔ)上來(lái)分析解題思路和方法，最終把問(wèn)題解決。

例1 建筑工人經(jīng)常進(jìn)行磚塊搬運(yùn)，也有徒手拋，磚塊拋到最高處時(shí)，樓上師傅能夠及時(shí)接住，進(jìn)而用來(lái)砌墻，假如豎直向上拋出磚塊的速度是10m/s，上邊的師傅未能接住，g取10m/s2，可忽略空氣阻力，則[1]

A. 磚塊上升的最大高度10m

B. 經(jīng)2s后磚塊回到出發(fā)點(diǎn)

C. 回到拋出點(diǎn)前0.5s時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)距離是3.75m

D. 在被拋出后，豎直向上升的過(guò)程中，做變減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)

該題是將勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律與生產(chǎn)勞動(dòng)實(shí)踐結(jié)合命題，由公式可以得到上升的高度h=5m，選項(xiàng)A排除;由運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱(chēng)性可知，物體上升時(shí)間等于下降時(shí)間，全程時(shí)間，B選項(xiàng)正確;根據(jù)上升階段和下降階段距離的對(duì)稱(chēng)性，磚塊回到出發(fā)點(diǎn)前0.5s時(shí)間內(nèi)通過(guò)的距離與剛剛拋出0.5s的距離大小相等，，選項(xiàng)C正確;在整個(gè)過(guò)程中，磚塊離手時(shí)有豎直向上初速度，對(duì)應(yīng)的加速度g是保持不變的，其方向是拋出速度的反方向，因此，磚塊做的運(yùn)動(dòng)是變減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)屬于錯(cuò)誤的。本題結(jié)合工人師傅拋磚塊這個(gè)實(shí)際情境來(lái)考查豎直上拋運(yùn)動(dòng)，將試題聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐，把磚塊視為質(zhì)點(diǎn)，將磚塊拋出后的運(yùn)動(dòng)抽象為豎直上拋運(yùn)動(dòng)，建立物理模型，抓住上升階段和下降階段的時(shí)間和位移的對(duì)稱(chēng)性特點(diǎn)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)公式進(jìn)行求解，則計(jì)算過(guò)程會(huì)變得簡(jiǎn)單很多。此外，在以排球比賽和乒乓球比賽為情境的命題中考查平拋運(yùn)動(dòng)，在以斯諾克比賽為情境的命題中考查牛頓力學(xué)、動(dòng)量守恒定律、摩擦和碰撞等，在以鏈球比賽為情境的命題中考查圓周運(yùn)動(dòng)等等，都能將物理學(xué)科對(duì)應(yīng)的核心素養(yǎng)“科學(xué)思維”體現(xiàn)出來(lái)。

二、以建模思想為引導(dǎo)，梳理解題思路

學(xué)生在采用建模思想解決高中物理問(wèn)題時(shí)，應(yīng)該在知識(shí)構(gòu)建體系下梳理出解題思路，使得問(wèn)題更加清楚明白，更容易建立規(guī)范化模型。

例2 A、B兩個(gè)球沿著同一直線(xiàn)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，并且正碰，下圖為碰撞前后對(duì)應(yīng)的位移-時(shí)間線(xiàn)，a、b分別是A、B兩球在進(jìn)行碰前對(duì)應(yīng)的位移-時(shí)間線(xiàn)，對(duì)應(yīng)的c是兩球碰后共同的運(yùn)動(dòng)位移-時(shí)間圖線(xiàn)，若已知A球的質(zhì)量為m=2kg，則下列結(jié)論正確的是[2]

A. A、B碰撞前的總動(dòng)量為3kg·m/s

B. 碰撞前A對(duì)B施加的沖量大小為4N·s

C. A球碰撞后動(dòng)量增加4kg·m/s

D. A、B組成的系統(tǒng)在碰撞過(guò)程中損失2J動(dòng)能

該題是結(jié)合圖像對(duì)碰撞、動(dòng)量守恒定律、能量守恒等進(jìn)行考查。利用x-t圖中直線(xiàn)的斜率物理意義，求出碰撞前后球A、球B運(yùn)動(dòng)的速度。由圖得到碰撞前A、B的速度分別為：和，碰后兩球一起共同的速度，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得：，得，A球?qū)球的沖量，碰前系統(tǒng)A、B的總動(dòng)量，碰撞過(guò)程中系統(tǒng)損失的動(dòng)能，選項(xiàng)BC正確。

根據(jù)已知的圖像獲得解題信息的這類(lèi)題型是高考熱點(diǎn)題型，本題的分析計(jì)算采用數(shù)學(xué)方法和圖像的結(jié)合，通過(guò)兩球在同一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情境來(lái)構(gòu)建碰撞模型，之后由兩球相互作用推理得到動(dòng)量變化量的關(guān)系。學(xué)生遇到這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，在仔細(xì)觀察和認(rèn)真思考的基礎(chǔ)上找出題目中解決問(wèn)題的關(guān)鍵，再根據(jù)建模思想建立模型，可以比較容易來(lái)解決問(wèn)題。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，學(xué)生在平常的解題訓(xùn)練中，除了研究經(jīng)典的物理試題外，還要主動(dòng)尋找情境新穎的題目練習(xí)，并且要研究透徹。學(xué)生在遇到此類(lèi)情境新穎的題目，不要害怕，對(duì)題目進(jìn)行詳細(xì)研讀，對(duì)題目中相應(yīng)情境進(jìn)行深入剖析，研究其符合哪種高中物理模型，構(gòu)建出物理模型，再選用對(duì)應(yīng)的規(guī)律去處理問(wèn)題。在高中物理解題中拿高分，死記硬背是不行的，需要對(duì)物理各種相應(yīng)的解題模型吃透，關(guān)鍵是理解相應(yīng)解題技巧及方法。因此，學(xué)生如果學(xué)會(huì)合理構(gòu)建解題模型，不但可以提升解題的準(zhǔn)確性，還能降低解題的難度，提高物理科的成績(jī)。

參考文獻(xiàn)

[1]杜志建 主編.試題調(diào)研 第1輯 物理[DB].烏魯木齊：新疆青少年出版社，2019.6：18.

[2]杜志建 主編.試題調(diào)研 第2輯 物理[DB].烏魯木齊：新疆青少年出版社，2019.7：43-44.