物理建模在教与学实践中的应用

邹永荣

(福建省上杭县第二中学 364200)

物理建模是用物理知识解决物理问题的具体体现.授课中为使学生搞清楚相关物理模型的来龙去脉应做好建模过程的引导，把握物理建模相关的细节.同时，为提高学生物理建模意识以及应用物理模型解题的灵活性，教学中应注重做好相关例题的讲解.

一、行星运动模型的教学与应用

行星运动是高中物理的重要知识点，是高考的必考内容.教学中应注重结合常见的问题情境，做好建模过程的教学.实践中引导学生结合所学的圆周运动知识、牛顿第二定律、万有引力定律，尝试着推倒行星运动的相关模型，明确各个参数之间的内在关系，并注重记忆一些常见的结论以更好的应用于解题中.不仅如此，应做好历年来高考中有关行星运动问题的汇总，向学生展示相关的问题情境，引导学生运用所学的行星运动模型进行求解，更好的提高学生的物理模型应用能力.如下题：

如图1已知A为地球赤道上的一个建筑物，在赤道所在平面内卫星B的运动周期为T，运动方向和地球自转方向相同.若地球质量为M，自转周期为T0(T

图1

A.卫星B的高度高于同步卫星的高度

B.由题干条件无法求出卫星B的向心加速度

二、物体碰撞模型的教学与应用

物体碰撞模型应用的知识主要有动量定理、动量守恒定律、动能定理、机械能守恒定律.教学中为使学生清晰的认识物体碰撞模型，应注重结合具体的案例与学生一起分析构建物体碰撞模型时应注意的细节，如应注重选择正方向，选择合理的研究对象等.同时通过在课堂上与学生互动，使学生掌握物体碰撞模型的适用条件，避免在解题中张冠李戴.另外，为使学生更加清晰的掌握物体的运动情境，课堂上可借助多媒体技术，为学生动态的展示物体运动的具体过程，降低其理解难度，更好的把握物体的物体模型的本质.如下题：

如图2，在光滑水平面上放置一足够长质量为3m的木板C，其上表面粗糙和光滑段间隔排列，每段的长度均为L.一可视为质点的小物块A放在小木板的最右端，两者质量均为m.某时刻两者一起以v0的速度在光滑水平面上向右运动.B和C发生碰撞的时间非常短，碰撞后B以v0/2的速度反弹.若B、C有着相同的厚度，A和C各粗糙段间的动摩擦因数均为μ.重力加速度为g.

图2

(1)若B、C碰撞经历的时间为t，求碰撞过程中C对B的平均作用力F.

三、带电粒子在电场中的运动模型的教学与应用

带电粒子在电场中的运动是高中物理的常考题型.授课中为使学生更好的突破该类题型，在构建相关模型过程中应引导学生回顾所学的平抛运动知识，理清带电粒子在电场中的运动与物体平抛运动情境之间的区别与联系，而后为学生专门预留一定的讨论时间，要求学生尝试着构建相关模型.同时，给予学生建模过程中的引导与启发，确保其构建模型的正确性.另外，为学生提供运用模型解题的机会，锻炼学生思维的灵活性，使其在解题中能够以不变应万变.如下题：

图3

(1)匀强电场的场强E0；

(2)若所加的匀强电场按照如图3(b)所示周期性变化，t=0时刻按照上述方式抛出小球，小球通过直线x=L时速度方向恰好和x轴平行，则小球通过x=L时纵坐标的可能值；

高中物理教学中应认识到物理建模的重要性，通过理论知识的深入、系统讲解为物理建模做好铺垫.同时通过与学生一起构建相关的物理模型，使其更好的体会与掌握建模的相关过程，尤其通过例题的讲解、习题的训练，夯实学生所学的同时，提高其运用物理模型解题的意识与能力.