★★★高考物理模型及模型组合讲解

高考物理模型建构与模型组合讲解

太原市第十二中学姚维明

前言：

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来，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”，其实就是指要正确地构建物理模型。

解答物理题是学生巩固深化、迁移发散、活化创新物理知识的有效途径之一。物理习题的设置是千变万化的，但一般来说，这些习题都已经是命题者依据某个物理模型，创设出必要的物理情景景，给出已知量、未知量、隐含量，进而提出需要求解的问题。因此，对于学生来讲，整个解题的过程就是在命题者设置的物理情景中，充分考虑有用信息和已知条件，从原有的认知结构中提取、抽象、深化已学过的物理模型来构建新的物理模型的过程。当它与命题者设计给出的物理模型一致时，问题即可迎刃而解了。所以，解题过程可以培养学生应用并迁移物理模型的能力。

传统的物理习题往往已给出简化的物理对象、物理情景，以致学生在解题过程中不需要再对物理现象和情景做理想化处理，于是难以对学生解决物理实际问题的能力进行考查或考查较少。学以致用是中学物理教学的重要目标，当前的“综合考试”则突出强调以问题立意，考查学生的处理实际问题的能力。它体现在两个方面：明确物理对象、提取有用信息环节(建模准备、迁移、假设)和构建解题模型环节。可以说解答物理题的过程大体上是：分析题意，确定研究对象模型；参考对象所处的环境挖掘有用信息，剔除干扰信息，确定条件模型；依据对象的变化情况，确定其状态与过程模型；将对象、条件、状态、过程模型转化为相应的数学模型，从而解决实际问题。

本书从基本物理模型出发，对往年高考物理题进行物理模型的拆解，从而将复杂问题简单化，消除学生学习物理的畏难情绪；将基本物理模型进行重新组合，设计出新问题，帮助学生对物理知识融会贯通。

本书所选例题都是精选往年相关高考试题，克服了以大量习题进行简单重复训练的“广积粮”，彻底告别题海战术；摒弃了以繁、难、偏、怪题误导学生能力训练的“深挖洞”，立足基础知识，注重过程分析，强化思维训练，帮助学生构建清晰的知识体系，理顺流畅的解题思路，使广大学生在有的放矢解决问题的过程中感受温故知新的成就感，增强备考的实用性和有效性，以提高考生的应试水平。

古人云:授人以鱼，只供一饭之需；授人以渔,则一生受用无穷。希望通过本书能让离高一高二学生对高中物理建立学习的基本框架，让高三学生在尽可能短的时间内提高物成绩，信心百倍地迎接高考!

资料。。更精彩完美的“高考物理模型解题这是我下载和整理的部分“高考物理模型解题

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思想方法思想方法”

”正在编辑与完善中。模型组合讲解——磁偏转模型

［模型概述］

带电粒子在垂直进入磁场做匀速圆周运动。但从近年的高考来看，带电粒子垂直进入有界磁场中发生偏转更多，其中运动的空间还可以是组合形式的，如匀强磁场与真空组合、匀强磁场、匀强电场组合等，这样就引发出临界问题、数学等诸多综合性问题。

［模型讲解］

例.（2005年物理高考科研测试）一质点在一平面内运动，其轨迹如图1所示。它从A 点出发，以恒定速率0v 经时间t 到B 点，图中x 轴上方的轨迹都是半径为R 的半圆，下方的都是半径为r 的半圆。（1）求此质点由A 到B 沿x 轴运动的平均速度。

（2）如果此质点带正电，且以上运动是在一恒定（不随时间而变）的磁场中发生的，试尽可能详细地论述此磁场的分布情况。不考虑重力的影响。

图1

解析：（1）由A 到B ，若上、下各走了N 个半圆，则其位移

)

(2r R N x −=∆①其所经历的时间0

)

(v r R N t +=∆π②

所以沿x 方向的平均速度为

)

()

(20r R r R v t x v +−=∆∆=

π（2）I.根据运动轨迹和速度方向，可确定加速度（向心加速度），从而确定受力的方向，再根据质点

带正电和运动方向，按洛伦兹力的知识可断定磁场的方向必是垂直于纸面向外。

II.x 轴以上和以下轨迹都是半圆，可知两边的磁场皆为匀强磁场。

III.x 轴以上和以下轨迹半圆的半径不同，用B 上和B 下分别表示上、下的磁感应强度，用m 、q 和v 分别表示带电质点的质量、电量和速度的大小；则由洛伦兹力和牛顿定律可知，r

v m qvB R

v m qvB 2

02

0==下上

、，

由此可得R

r B B =下上，即下面磁感应强度是上面的r R 倍。

［模型要点］

从圆的完整性来看：完整的圆周运动和一段圆弧运动，即不完整的圆周运动。无论何种问题，其重点均在圆心、半径的确定上，而绝大多数的问题不是一个循环就能够得出结果的，需要有一个从定性到定量的过程。

回旋模型三步解题法：

①画轨迹：已知轨迹上的两点位置及其中一点的速度方向；已知轨迹上的一点位置及其速度方向和另外一条速度方向线。

②找联系：速度与轨道半径相联系：往往构成一个直角三角形，可用几何知识（勾股定理或用三角函数）已知角度与圆心角相联系：常用的结论是“一个角两边分别与另一个角的两个边垂直，两角相等或互余”；时间与周期相联系：T t π

θ2=；

③利用带电粒子只受洛伦兹力时遵循的半径及周期公式联系。［误区点拨］

洛伦兹力永远与速度垂直、不做功；重力、电场力做功与路径无关，只由初末位置决定，当重力、电场力做功不为零时，粒子动能变化。因而洛伦兹力也随速率的变化而变化，洛伦兹力的变化导致了所受合