2014年10月第32卷第20期 淺談中學物理模型構建的種類及意義 王先梅 (山東省青島市黃島區(qū)銀珠街道辦事處中心中學) 1 物理模型的內涵 物理學是研究物質運動規(guī)律的學科，而實際的物理現(xiàn)象和物理規(guī)律一般都很復雜，涉及的因素很多。舍棄次要因素，抓住主要因素，從而突出客觀事物的本質特征就叫構建物理模型。構建物理模型是研究問題的一種科學的思維方式。從本質上講，分析和解決物理問題的過程就是構建物理模型的過程。《課程標準》指出，要通過概念的形成、規(guī)律的推導、模型的建立、知識的應用等過程，考察學生對實際問題的分析、還原和構建物理模型的能力。解決問題時要“理清物理過程，建立清晰的物理圖景”。關鍵是要求學生正確地還原和構造物理模型。學生構造模型的情況直接反映學生的理解能力、分析綜合能力和獲取知識等能力。2 物理模型構造的幾種常見類型2.1 構造數(shù)學模型從原理上講，客觀世界的一切規(guī)律都可以在數(shù)學中找到。物理學在研究客觀世界時，通常采用抽象、概括的方法，對客觀情況進行建模，用數(shù)學形式表達物體的性質和運動規(guī)律，從而使物理學成為一門定量的、精確的科學。2.1.1 構造方程（不等式）模型力學、電學中的計算題，經常需要構造方程（或不等式）模型來求解。構造方程（或不等式）模型可以快速地解決復雜問題。例1 在圖1所示的電路中，電源電壓U=6 V。將電壓表接在圖中0、c點之間時，讀數(shù)為4 V。將其接在圖中b、d點之間時，讀數(shù)為4 V。
讀數(shù)為3V。若該電阻器的阻值是4Ω，那么三個電阻器中阻值最大的電阻器的Q值是多少？分析并建立方程（組）模型。設R，R2，R3分別有電壓為U，U2，U3。根據問題可得U1+U2+U3=6V。解上述方程（1）、（2）、（3）可得R2R3=3V，U1=3V，U2=1V，R3=2V。所以通過的電流為3=0.5（A），，l=J2=13=0.5A，所以=：減6（n）初中物理滑輪模型，：_2（n），R3=4n。顯然三個電阻器中阻值最大的電阻器為R=6Q。點評：本題根據串聯(lián)電路電壓相等的特性進行求解。構建了方程·96·（組）模型。可以看出，這種方法可以快速解決問題。2.1.2 構建函數(shù)模型一些物理問題可以用一次函數(shù)、二次函數(shù)、正比例函數(shù)、反比例函數(shù)等來建模。例2 一個氣球（靜止）停在一片平靜的湖面上，用來監(jiān)測空氣質量。在湖面以上20 m處放置的儀器測得氣球的仰角為30°。
，測得氣球在水中虛像的俯角為60°（如圖2所示），那么氣球距離湖面的高度是多少？ 圖2 水面分析 這道題可以用三角函數(shù)模型構造。 如圖2所示，設氣球距離湖面的高度為h（即AD=h）。 根據題意，AC=h-20，BC=h+20。 在RtA中ACO，tan30==，在RtA中BCO，將以上兩個方程相除可得h=40m，即氣球距離湖面的高度為40m。 評論 這道題用三角函數(shù)模型構造，利用平面鏡的成像特性和三角函數(shù)相結合來解決問題。 2.2 原理（定律）模型的構建 物理學中很多原理或定律都可以用來構建模型。例如杠桿原理、二力平衡條件、牛頓第一定律、凸透鏡成像定律等等，均可構造出來。 例3 如圖3所示，一根質量分布均勻的2公斤木棍AOB，懸掛于0點（AO=30B）網校頭條，當在B端吊一重物初中物理滑輪模型，使木棍在水平位置平衡，請問重物的質量是多少？ tan60. = 鼉= , ： }_ _ , 圖3 圖4 分析如圖4所示，AOB為一個杠桿，由題知，木棍的重心在D點，OD=OB。根據杠桿原理F。
f. ：Fz Z： ，有 × OD = × OB ，所以 Gwood = ，所以 m = m 評論：這道題是構造杠桿模型，能否從給定的圖片中提取杠桿模型是解答這道題的關鍵。 2.3 構造圖形模型 凸（凹）透鏡、滑輪、光學中的構造、力學中物體的力分布 將木棍AOB視為杠桿，構造杠桿模型。 且 = 2公斤。
