解决物理问题有两个重要的环节一是构建物理模Word格式文档下载.docx

解决物理问题有两个重要的环节一是构建物理模Word格式文档下载.docx

《解决物理问题有两个重要的环节一是构建物理模Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《解决物理问题有两个重要的环节一是构建物理模Word格式文档下载.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

一般情况下，物理模型的建立过程是一个抽象思维和形象思维相结合的过程，而建立的物理模型本身又是抽象性和形象性的统一体。

所以，老师必须为学生提供必要的形象材料。

这可以从这几个方面入手：

①做好演示实验；

②利用各种实物模型；

③利用多媒体课件；

④画出各个角度的图象。

比如电场线和磁感线就可这么处理。

没有这些形象材料来支撑，建立电场线和磁感线模型是很难的。

另外物理模型还有一个特点，即它是物理概念和规律的结合体。

比如电场模型的理解和建立，就首先要掌握电场强度和电势这两个反映电场基本属性的物理量，随后还要掌握用形象化的电场线和等势面来描述的各种电场，然后在脑中方可形成电场的模型——电场线从正电荷出发到负电荷终止，电场线（等势面）密集处场强大，电场强；

电场线（等势面）稀疏处场强小，电场弱；

电场线的切线方向（等势面的法线方向）就是电场的方向，顺着电场线方向电势降低。

再如带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的模型，首先要知道洛仑兹力始终与速度方向垂直，并用来提供向心力，然后利用牛顿运动定律结合向心加速度公式列方程，求出轨道半径公式和周期公式。

这仅仅是用抽象思维的方向来建立这个模型。

我们可以做演示实验使它形象化。

另外一个帮助学生建立模型的好方法就是类比和比较。

比如电场中的类平抛运动模型可以和重力场中的平抛运动类比；

再如磁场中的匀速圆周运动模型可以和电场中的类平抛运动模型作比较。

比较或类比不仅要发现他们的相似或相同之处，更要发现它们之间的不同点。

（二）在解决物理问题时怎样依据题意建立物理模型

解决物理问题的过程首先它是一个建构物理模型的过程。

物理模型的建构过程通常需要三个阶段：

（1）科学的抽象：

学生在读题审题中发现的各种解题信息进行分析、判断，抽象出物理研究对象、状态和过程的本质特征和问题的实质含义。

（2）模型的再认：

将学生头脑中活跃着的有关的各种模型（包括解决相似问题的整体形象模式），与问题情景中抽象出来的物理对象、状态和过程的特征进行比较（或是与问题的实质含义进行比较），从中鉴别出适当的模型，对研究对象、状态和过程等进行表征（或是对问题作出整体表征）。

（3）合理的想象：

根据模型特征搜索出必要的物理概念和规律，在概念和规律的指导下展开对模型形象、过程和相互关系的想象，在头脑中形成三维的动态（或静态）图象。

这一经过科学抽象后在学生头脑中形成的图象就是物理情景，而这物理情景的形成过程就是物理模型的建构过程。

一般物理模型的构建，只是对以前学习过的模型的回忆和重现，是一种属于感知水平的再生性形象思维过程。

而物理问题解决活动中的物理情景的形成、物理模型的建构，则是一个概念、规律和各种表象的有机结合，是抽象思维和形象思维有机结合的思维过程。

这是学生常感到解物理问题难的症结所在，也是物理问题解决活动中能有效地促进学生智力发展的有利因数。

下面以06年高考题为例来说明。

有个演示实验，在上下面都是金属板的玻璃盒内，放了许多用锡箔纸揉成的小球，当上下板间加上电压后，小球就上下不停地跳动。

现取以下简化模型进行定量研究。

如图所示，电容量为C的平行板电容器的极板A和B水平放置，相距为d，与电动势为ε、内阻可不计的电源相连。

设两板之间只有一个质量为m的导电小球，小球可视为质点。

已知：

若小球与极板发生碰撞，则碰撞后小球的速度立即变为零，带电状态也立即改变，改变后，小球所带电荷符号与该极板相同，电量为极板电量的α倍（α＜＜1）。

不计带电小球对极板间匀强电场的影响。

重力加速度为g。

（1）欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动，电动势ε至少应大于多少？

（2）设上述条件已满足，在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动。

求在T时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量。

点评：

考生必须通过读题审题发现信息，并对问题情景作进一步分析，可以抽象出问题的特征：

小球电性改变；

小球向上或向下做匀变速直线运动；

小球把下极板电荷带给上极板，又把上极板电荷带给下极板。

将这些特征与考生头脑中已有的模型进行比较，确定可以用质点、匀加速直线运动这两个模型对研究的对象、过程来进行表征。

因此可以用质点做匀变速直线运动的运动学规律和动力学规律来指导考生进行想象小球的整个运动情景：

小球在下极板获得负电荷，受到向上电场力作用，在电场力和重力作用下向上做匀加速直线运动，然后和上极板碰，速度突减为零，并获得正电荷，受到向下电场力，在电场力和重力作用下向下做初速为零的匀加速直线运动，然后和下极板碰，速度突减为零，获得负电荷，然后重复前面的过程。

当考生在头脑中建立了小球的这一动态的情景，解题的方向也就明朗了。

所以平时教学中帮助学生多形成一些正确的物理模型形象，帮助学生养成形象化思考问题的习惯（画出物体的运动过程图，标出位移、速度、加速度等等，画出受力图，画出立体图、各个不同侧面的平面图），理想化方法是构建物理模型的重要方法，理想化方法的本质是抓住主要矛盾，近似的处理实际问题。

因此在分析问题时要养成比较、取舍的习惯，将会有助于学生顺利掌握建构物理模型这个环节。

二、归纳电磁学的“问题─方法”结构

在物理教学当中，每一章的基本概念和规律，以及这些概念和规律的相互联系所形成的物理知识结构，往往得到比较多老师的重视。

但是“问题——方法”结构较容易被忽视。

物理方法和物理问题之间并非是孤立的，而是互相联系的，一种类型的物理问题，通过“一题多解”和“一题多变”，也可以相互联系起来，形成结构。

因为形成结构才有整体功能，因此，帮助学生形成“问题——方法结构”，才能使学生在解题的另一个重要环节——选择解题思路和方法上有章可循。

下面以几个实例加以说明。

（一）带电粒子在电场中的运动问题。

带电粒子在电场中的运动有两个基本模型

（1）加速：

①从能量角度分析：

（动能定理

或能量守恒定律）

②从牛顿第二定律来分析；

在匀强电场中，带电粒子做匀加速直线运动

（2）偏转：

①从运动的合成与分解来分析：

②从能量角度来分析：

接下来我们可将模型中的条件进行变化，从而归纳出解决此类问题的方法。

1、由恒定电场到交变电场；

2、由慢速穿越到快速穿越；

3、由荷质比确定的粒子到荷质比变化的粒子；

4、由单一粒子到多个粒子；

5、由重力忽略到考虑重力

（二）带电粒子在磁场中的运动问题

课本介绍的模型是带电粒子在磁场中做完整的匀速圆周运动，并得一个规律：

洛仑兹力用来提供向心力，两个重要推论：

轨道半径公式和周期公式。

那么我们可以从这个基本模型出发，通过改变各种条件，从简单到复杂进行各种变化，来归纳出这类问题的解决方法。

（1）改变磁场：

①无限边界到有限边界（单边界、双边界、三边界、四边界、圆边界等）；

②由单磁场到双磁场；

③由磁场边界确定到磁场边界待定；

④由磁感应强度恒定到磁感应强度变化

（2）改变速度：

①改变速度方向而大小不变；

②改变速度大小而方向不变；

③速度大小和方向都改变；

（3）由一个粒子的运动变为两个粒子相遇

（三）带电粒子在复合场中的运动问题

分析这类问题先要先做好两个方面的重要知识的归纳：

1、重力、电场力和洛仑兹力三者的特点和区别

电场力

洛仑兹力

重力

力的大小

1F=Eq

2与电荷的运动情况无关，在匀强电场中为恒力

1与速度大小和方向有关，电荷静止或速度方向平行于磁场方向时不受洛仑兹力

2电荷运动方向与磁场方向垂直时洛仑兹力最大。

f=qBv

1G=mg

2与物体的运动状态无关，在地球表面附近可以看成一个恒力。

力的方向

1正电荷受到电场力方向与E方向相同

2负电荷受到电场力方向与E方向相反

③F与E方向互相平行

1仑兹力方向垂直于磁场方向和速度方向所决定的平面

2用左手定则确定洛仑兹力的方向。

应注意电荷的正负。

1方向总是竖直向下。

2与重力加速度方向相同

作用效果

可以改变速度的大小和方向

只能改变速度的方向，而不能改变速度的大小。

做功特点

做多少功与路径无关，而与初末位置之间的电势差有关。

电场力做正功，电势能减少；

电场力做负功，电势能增加

洛仑兹力对电荷不做功，因为洛仑兹力方向总是和速度方向垂直。

做多少功与路径无关，而与初末位置之间的高度差有关。

重力做正功，重力势能减少；

重力做负功，重力势能增加

冲量特点

都会对受力的带电粒子产生冲量：

1对匀强电场，则电场力为恒力，其冲量电场力方向相同，可用I=Ft计算

2重力为恒力，其冲量重力方向相同，可用I=Ft计算

3洛仑兹力往往是一个变力，其冲量一般不用I=Ft计算

2、带电粒子在电场、磁场中的运动形式、规律和研究方法的比较：

带电粒子在匀强电场中加速（v0与电场线平行或为零）

带电粒子在匀强电场中偏转（v0⊥E）

带电粒子在匀强磁场中匀速运动（v0与磁感线平行）

带电粒子在匀强磁场中偏转（v0与磁感线垂直）

受力

特点

受到恒定的电场力；

电场力做功

不受磁场力作用

受磁场力作用；

但磁场力不做功

运动

特征

匀变速直线运动

类平抛运动

匀速直线运动

匀速圆周运动

研究

方法

牛顿运动定律

匀变速运动学规律

匀变速运动学公式

正交分解法

匀速直线运动公式

向心力公式

圆的几何知识

表达

方式

如何求运动时间、速度和位移

如何求飞行时间、偏移量和偏转角

如何求时间和偏转角

用匀变速直线运动的基本公式、导出公式和推论求解

时间：

飞出电场t=x/v0

打在极板上

偏移量：

偏转角：

tanα=vy/v0

时间（θ是圆心角，T是周期）

偏转角（是磁场宽度，R是粒子轨道半径）

情景

那么带电粒子在电场、磁场和重力场中的两个或三个组成的复合场中的运动，可以由以上的四种情况去拓展。

下面从四个角度进行变化分析：

1、有理想分界线