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1、谈谈培养学生建立物理模型的能力 在高中阶段我们研究很多的方法是经过抽象的，是一种理想化的模型。在实际物理教学过程中，对解决与实际相结合的物理问题的能力，特别是对物理模型的建立能力要求越来越高。随着高考改革的深入，新高考更加突出对考生应用能力及创新能力的考查，大量实践应用型、信息给予型、估算型命题频繁出现于卷面，由此，如何于实际情景中构建物理模型借助物理规律解决实际问题则成了一个重要环节。这类题型能有效地考查学生分析问题能力和解决问题的能力，因此我们必须重视对学生建模意识的培养。在教学过程中，要提高学生建立物理模型的能力。教师应充分发挥主导作用，以及学生的主观能动性。合理安排教学过程，有目的进行
2、建立物理模型的训练，使学生理解所学物理知识与模型，使学生分析问题，解决问题的能力得到提高。学习物理，单单靠教材上建立物理模型的一次实践，就想熟练掌握建立物理模型的方法，是不可能的，必须经过多次的实践才能真正掌握方法。所以除了教材上的实例外，还应补充一些相关的练习，让学生通过应用知识解决实际问题来提高分析问题、解决问题的能力。教师可以根据实际情况补充一些典型的题目。下面通过几道典型的例题，探讨如何正确地建立物理模型。例1 人的心脏每跳一次大约输送的血液，正常人血压（可看作心脏压送血液的压强）的平均值约为，心跳约每分钟70次。据此估测心脏平均功率约为_ W。 分析 本题从形式上看是全新的，学生感到
3、非常陌生而无从下手。解题时，我们不能只停留在原有问题上，而应将原问题转换成我们所熟悉的问题来解决，即通过认真读题后，把实际问题加工改造成相关的物理模型来处理。如图1所示，将心脏每跳动一次输送的那部分血液视为 一长为L，横截面积为S的液柱。血液柱受到心脏的推力为F，每次心脏推动液柱前进的位移为L。由压强公式P=FS可知，心脏每跳动一次，推动血液做的功为：W=FL=PSL=PV 其中V为心脏跳动一次输送血液的体积。每分钟心脏跳动70次，心脏的平均功率应为：例 2（1994年上海高考题）跳绳是一种健身运动，设某运动员的质量为50kg，他1min跳绳180次，假定在每次跳跃中，脚与地面接触时间占跳跃一
4、次所需时间的2/5，则运动员跳绳时克服重力作功的平均功率（指对跳绳的整个过程取平均笔者注）是W（g取10 m/s2）解析 本题直接取材于人们都很熟悉的生活现象，许多学生感到无从下手难度很大这里的关键有两点，第一是经分解、简化、抽象建立正确的物理模型第二是用功能关系理顺解题的思路首先，把跳绳的运动分解成脚脱离地面和脚接触地面两段过程在人脚跳离地面到落回到地面这段时间，由于运动速度比较小，空气阻力可以忽略，而且主要是身体（或质心）上下的平动，故可以建立竖直上抛运动的简化模型然后再考虑到，运动员跳绳时人体消耗生物能转化为跳起时的动能，而且正因为具有该动能才能克服重力作功，二者的数值应当相等这样，只要
5、根据题中给出的条件和竖直上抛公式，求出跳起时的动能和平均跳一次的时间，就可以求出题中所要求的平均功率运动员平均每跳一次的时间为T= t/N = 60/180s = 1/3s，则每次在空中停留时间为T=（12/5）T =1/5s由竖直上抛公式，上升到最高点的时间t1= v0/g = T/2可得v0 = Tg/2 =1/21/510m/s= 1m/s故运动员跳绳时克服重力作功的平均功率为例：3（年上海高考物理试题第题）一高度为h=0.2m的水平面在A点处与一倾角为=30的斜面连接，一小球以v0=5m/s的速度在平面上向右运动。求小球从A点运动到地面所需的时间（平面与斜面均光滑，取g=10m/s2）
6、。某同学对此题的解法为：Ahv0小球沿斜面运动，则2，由此可求得落地时间t。问：你同意上述解法吗？若同意，求出所需时间；若不同意则说明理由并求出你认为正确的结果。解析：这是近年高考命题的新型题辨析题，是将生活中类似的情景抽象处理后的辨析题。命题中明确设置这一情景引导考生对这一问题进行质疑，考查考生正确建立物理模型的能力。题目给出的解法是错误的，不能令人同意。原因在于没有正确地建立物理模型。一个物体做什么性质的运动，是由下列两点决定的：一是运动的初始状态，二是物体在运动过程的受力情况。小球应在点离开平面具有水平初速度，并只在重力作用下，因而小球做平抛运动，而不是沿斜面下滑，不同意。小球应在A点离
7、开平面做平抛运动，而不是沿斜面下滑，正确做法为：落地点与A点的水平距离，而斜面底宽l=hcot=0.35m，sl，小球离开A点后不会落到斜面，因此落地时间即为平抛运动时间，=0.2s 从上面的例题看出，建立物理模型的方法就是要针对物理问题的特点，抓住其主要因素、排除次要因素、提出物理模型，将对具体问题的研究转化为对物理模型的研究。这种方法的思维过程是，分析物理问题的条件、研究对象、物理过程的特征，建立与之适应的物理模型，通过模型思维进行推理。把握好物理模型的思维，是学生学习物理的困难所在之一。然而，在中学物理学习的过程中，建立物理模型占有重要的地位，必须适应并掌握这种思维形式，具备掌握物理模型的思维能力。总之，在学生的实际学习中，建立物理模型方法的学习不如物理模型知识的学习那么明确，简单。需要教师把这种建模意识贯穿在教学的始终。要循序渐进的启发学生，使学生逐渐掌握这种科学研究的思维方法，养成良好的思维品质。教师平时应留心和收集生活、生产以及科学技术中存在的实例，包括当今前沿科学发展的最新情况，为物理教学提供丰富的材料，并把这些材料有机地融入到平时的教学活动中，提高建立物理模型的能力。我们就一定能培养出一代具有创新能力的适合现代化建设的新型人才。