构建物理模型优化解题策略.doc

构建物理模型，创新解题思路欧阳遇实验中学单柏荣物理模型，是一种理想化的物理形态、指物理对象，也可以指物理过程，或是运动形式等 它是物理知识的一种直观表现科学家作理论研究时，通常都要从“造模型”入手，利用抽象、 理想化、简化、类比等手法，把研究对象的本质特征抽象出來，构成一个概念、实物、或运动 过程的体系，即形成模型从本质上讲，物理过程的分析和解答，就是探究、构建物理模型的过程，我们通常所要求 的解题时应“明确物理过程”、“在头脑中建立一幅清晰的物理图景”，英实就是指要正确地构建 物理模型探究、构建物理模型，对于某些简单的问题并不困难，如：“小球从楼顶自由落下”，即为 一个“质点的自由落体运动模型”「'带电粒了垂直进入匀强磁场”，即为“质点作匀速鬪周运动 模型”等，但更多的问题中给出的现象、状态、过程及条件并不显而易见，隐含较深，必须通 过对■问题认真探究、细心的比较、分析、判断等思维后才能构建起花一般说来，构建物理模 型的途径有四种：1、採究物理过程，构建准确的杨理僕型例1.两块大小不同的圆形薄板（厚度不计），质量分别为M和m, （M=2m）,半径分别为 R和r,两板之间川一•根长为L=0.4m的轻质绳相连结，开始时，两板水平叠放在支架C上方高 h=0.2m处，如图示a示。

以后，两板一起口由下落支架上有一个半径为R‘ （r

设两板共同速 度为U,取竖直方向为正，由动量守恒定律有：mv2— Mv）= （m+M）v 得mv^ -Mv. 3 x /« -1 x 2m 1 z ,、 u =——= = =—(m/ s)m + M 2m + m 3即该瞬间两板获得向下的共同速度为-m/s.32、紧扣关键词句，採究炀理卖质，构建炀理模型例2.如图示，一个U型导体框架，宽度为L=lm,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B=0.2T,今冇一根导体棒ab, 其质量m=0.2kg,有效电阻R=0」Q,跨放在U型椎架上，并能无摩擦滑动，求导体ab卜•滑的 最大速度Vmo丘督：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宜线运动据此，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杲：导体ab开始下滑 吋，速度vo=O,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，故导体的加速度越來越小，而速度仍然越來越人，当下滑速度人到使安培力和卜-滑力平衡时，加速度为零，速度不再增加而以此最人速度作匀速直线运动。

据上述模空分析，导体ab平衡的条件为：mgsin a =F 安而 F 安二BIL, 1= £ /R, 又 £ =BLv3、採究问題的本质特征，构建扬理濮型例3.如图示，在竖肓平曲内，放置一个半径R很人的圆形光滑轨道，O为其最低点，在 0点附近P处放一质量为m的滑块，求滑块由静止开始滑至0点时所需的时间丘督: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--段圆弧，其运动与受力单摆相同，则只要滑 块满足从P点到0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： .4由单摆的周期公式有，滑块由p点滑到o点的时间为 / I4. 採究隐含条件，构建物理僕型例4.质最为ni,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（）（弧度），AB弧长为s,则A、B两点间的电势差 B= , AB弧中点场强大小己= c丘评：对此题，不少同学曾认为题日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，其实该题己给出了较隐蔽的条件。

因为此质点只在 静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空”，这样，隐含条件挖掘了出 来，物理模型也就清晰了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° 乂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mv2―r 而 R"・・・E”&qs。