基于“輕繩、輕彈簧的力學(xué)分析”為例探討高中物理解題模型設(shè)計

李玉兵

【摘 要】在“輕繩、輕彈簧的力學(xué)分析”物理知識的模型建設(shè)時，要按照模型建設(shè)的原則來進(jìn)行，能夠在簡化理論知識的基礎(chǔ)上，構(gòu)建理想模型。教師在建設(shè)模型時，要將物理題中的干擾項排除，找出實際求解條件，設(shè)計統(tǒng)一的模型來進(jìn)行答題，提高物理教學(xué)水平。

【關(guān)鍵詞】高中物理；模型構(gòu)建；力學(xué)

現(xiàn)代教育不僅是教授學(xué)生知識，更將學(xué)習(xí)內(nèi)容與生活相連，滿足社會對人才的需求，高中物理也是如此，教學(xué)知識的實踐性增強(qiáng)，就目前高中物理教學(xué)現(xiàn)狀觀察，教學(xué)的實踐性不斷增強(qiáng)，主要表現(xiàn)在物理題解的模型構(gòu)建上，通過構(gòu)建模型，將理論化知識應(yīng)用在具體實踐過程中，利用立體化物理模型，降低物理知識難度，將抽象化的知識形象化，在學(xué)生腦海中構(gòu)建知識模型，提高物理學(xué)習(xí)的效果。高中物理力學(xué)知識教學(xué)中，構(gòu)建模型是最常見的解題方法，尤其是在輕繩、輕彈簧的力學(xué)分析上，將抽象化的“力”通過模型形象化，將力的相互作用表現(xiàn)出來。

一、高中物理知識模型的構(gòu)建

高中物理知識模型的構(gòu)建主要是將抽象的物理知識形象化，降低抽象理論的理解難度。模型構(gòu)建是受到學(xué)生想象力的限制作用，現(xiàn)代教育要求發(fā)散學(xué)生的思維，使學(xué)生能夠在模型構(gòu)建的過程中，不斷豐富自身的空間想象力和邏輯思維能力，同時要注意構(gòu)建模型并不是毫無原則，模型的構(gòu)建要遵守以下幾個原則：

首先，模型的構(gòu)建要突出主要問題。物理模型構(gòu)建的主要目的是要實現(xiàn)物理解題，在構(gòu)建模型時，要注意將最基本的知識簡化為模型，能夠通過構(gòu)建的模型經(jīng)要解決的問題表現(xiàn)出來。在構(gòu)建模型時，注意區(qū)分干擾因素，盡可能構(gòu)建關(guān)鍵詞，減少不必要詞語的干擾，盡量簡化模型，簡化物理問題。

然后，模型的構(gòu)建是客觀存在的。物理知識的嚴(yán)謹(jǐn)性很強(qiáng)，在模型的構(gòu)件上，應(yīng)該將模型與知識相關(guān)聯(lián)依附于問題本身，不能使構(gòu)建的模型脫離實際問題；還有在構(gòu)建模型時，切忌主觀臆測，憑借主觀判斷進(jìn)行模型構(gòu)建，這種做法導(dǎo)致模型無法發(fā)揮本身的解構(gòu)作用，最終造成模型構(gòu)建不準(zhǔn)確。

最后，模型構(gòu)建遵循科學(xué)原則。模型本身的構(gòu)建過程就是科學(xué)實踐的過程，在模型的構(gòu)建上，要注意不違背科學(xué)原則，不能夠追求降低知識難度，忽視客觀理論。

二、輕繩力學(xué)分析的模型構(gòu)建策略

構(gòu)建“輕繩”模型首先要了解力學(xué)的相關(guān)知識，對于相關(guān)假設(shè)進(jìn)行模型構(gòu)建和分析，物理力學(xué)知識的相關(guān)假設(shè)有：力量傳遞介質(zhì)的自身質(zhì)量忽略不計的前提下，彈力或拉力方向與輕繩或輕彈簧平行；輕繩不會受自身拉力影響，不會出現(xiàn)彈力的變化，長度變化的情況，一般都是在可控范圍內(nèi)，能夠隨意改變輕繩的自身的拉力、彈力。

關(guān)于輕繩的結(jié)點問題，若無結(jié)點，那么拉力在同根繩任何位置上恒等；若有結(jié)點，則將輕繩看作兩條獨立的繩，拉力的大小則要看實際數(shù)據(jù)。

1.輕繩無結(jié)點，拉力恒等

模型如圖1所示：

解析：作用于彈簧秤的兩個外力不相等，拉力做勻加速運(yùn)動，隔離外殼及彈簧秤鉤，其秤鉤及彈簧是輕質(zhì)的，M=0，彈簧的手里作用如圖6所示：

具體的運(yùn)動過程如下：

F1-T=Ma=0 計算T與F2的關(guān)系，計算公式為T-F2= ma，由于ma=0，將0帶入式子中可得T=F2，由此可知彈簧兩端的作用力皆為F2，同根彈簧各張力點的作用力相等。

結(jié)語

在現(xiàn)代物理解題中應(yīng)用模型解構(gòu)，降低物理知識的難度，有效的實現(xiàn)知識的實踐化，能夠?qū)⑽锢碇R與模型實踐結(jié)合起來，提高物理學(xué)習(xí)的質(zhì)量。模型構(gòu)建的用途之一就是力學(xué)的相關(guān)知識，通過輕繩、輕桿和輕彈簧的理想化模型的構(gòu)建，解決力學(xué)問題。

【參考文獻(xiàn)】

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