模型建构资料

关于“模型建构”的认识及思考

一、什么是物理模型？

根据所研究的物理问题需要，从客观存在的事物中抽象出来的一种简单、近似、直观的模型。

是对事物的各个物理因素加以分析，忽略与问题无关或影响较小的因素，突出对问题作用较大的主要因素，从而把问题简化。

物理模型是一种理想化模型，是实际问题的简化，是抽象思维的结果。

二、物理模型的特征

近似性：是以一定的客观实体为基础，反映了事物的主要性质、特点、结构等。

抽象性：与实体不同，在实际生活中并不存在，是抽象思维的结果，具有抽象性。

局限性：任何理想化模型都是在一定条件下建立起来的，离开这一条件这一模型就不能使用，因此有其局限性。

相对性：某个事物在不同情况下，有时能做理想化处理，有时不能理想化处理，即相对性。

三、物理模型的分类

物质模型（实体物质、场物质）

状态模型

过程模型

物质模型

对象模型：

力学：质点、轻质弹簧、弹性小球、杠杆、滑轮等

电磁学：点电荷、螺线管等

气体：理想气体

光学：点光源、平行光源、薄透镜、均匀介质条件模型：光滑、轻杆、轻质球、轻绳等

结构模型：原子结构模型、串并联电路图

模拟模型：光线、磁感线、受力示意图

状态模型：二力平衡状态模型，液片模型、液柱模型（也可

叫物质模型）

过程模型：匀速直线运动

四、如何建构物理模型，解决实际问题

用物理知识解决实际问题的过程就是把实际问题转化为课堂和教材上我们熟悉的物理模型加以解决的过程。物理学常常把实际的问题或实际的过程抽象成“物理模型”，从本质上说，分析和解答物理问题的过程，就是识别和还原物理模型的过程。要善于根据实际问题的具体特点，确定用哪种物理模型，从而找到解决问题的方法。

物理考题都有确立的研究对象，称之为“物理模型”，确立研究对象的过程就叫“建模”。模型化阶段是物理问题解决过程中最重要的一步，模型化正确与否或合理与否，直接关系到物理问题解决的质量。

运用物理模型解题的基本程序为：

1.通过审题，提取题目有效信息。如：物理现象、物理事实、物理情景、物理状态、物理过程等，明确研究的对象或问题。

2.弄清题给信息的诸因素中什么是主要因素。也就是分析影响问题的所有因素，这些因素中哪些是主要因素，哪些是次要因素或无关因素。

3.抓住主要因素，建立适当模型。寻找与已有信息（熟悉的知识、方法、模型）的相似、相近或联系，通过类比联想、抽象概括或原型启发，建立起新的物理模型。将新情景问题转化为常规问题，选择相关的物理规律求解。

4.例题分析

（1）考“模型建构”的思维过程

例题1．（宿迁市中考题）在研究物理问题时，一些次要的因素常被忽略。例如，在用滑轮组提升重物时，若动滑轮的重力远小于所

提重物的重力，讨论系统所受重力时，就可忽略动滑轮的重力。假如有一个苹果从树上掉下来，在研究苹果受到的力对其运动产生的影响时，可忽略哪个因素？并简要说明理由。

参考答案：苹果从树上掉下来时，速度较慢，它受到的空气的阻力和浮力都很小，远小于苹果的重力，所以可以忽略空气的阻力和浮力，从而仅考虑重力对苹果运动产生的影响。

例题2．研究平静水面产生的反射现象时，忽略的次要因素是__________，突出的主要因素是______________，可以将水面看成__________。

参考答案：镜面材质；能发生镜面反射；平面镜

例题3．物理学中常用光线来表示一束光。光线表示了光的传播路径和__________，而忽略了光的亮度、_________（写出一条即可）等其它性质。

参考答案：方向；色彩或颜色（横截面积）

例题4．如图是打开的汽车后备箱盖，它被液压杆支撑。关箱盖时，我们忽略掉__________等次要因素，抓住可以

绕固定点O转动的主要因素，它可看作一个

__________。

参考答案：后备箱的形状；杠杆

（2）考模型知识

例题1．在我们学习物理知识过程中，运用物理模型进行研究的是（ C ）

A．建立速度概念 B．研究光的直线传播

C．用磁感线描述磁场 D．分析物体的质量

解析：A用的是比值定义法，B用的是举例和实验的方法，C是用物理模型进行研究的，D还说不上是什么方法。

考模型知识和方法知识的题一般不会出。

（3）构建模型解决实际问题

例题1．像鱼类生活在水里一样，我们人类生活在地球大气的底

部，并且一刻也离不开大气。你能估算出地球周围大气的总质量吗？

分析：构建模型一：密度模型ρ=m/V，由于ρ不均匀，体积无法获知，所以不能解决问题。

构建模型二：压强模型p=F/s，F=G，G=mg。这个办法可行。

例题2．打台球是很多人喜欢的运动，如图1甲是打球过程中某时三个球的状态，请你运用光学知识画出打击A球，击中C球进袋的示意图。（若碰击B球要罚分）

解析：台球桌左、右两边都可看成平面镜，碰撞后A、C球运动的路线符合光的反射定律，因此，可利用光的反射定律确定A、C球运动的路线。

根据平面镜成像特点作图后可知，只有向台球桌左边击打A球，才能将C球击入台球桌的右上口袋内，向右击打A球不能将C球击入口袋内。

例题3．如图所示，小明从家A点到达学校C点必须经过一片平地和沙地（平地行走速度大于沙地行走速度），他应该选择怎样的路径最快捷？小明和小组同学利用光学知识确定应从__________处由平地进入沙地（选择“B点”、“B点左侧”或“B点右侧”），请你大致画出他的行进路线。

解析：小明从平地进入沙地的情形，与光从空气斜射入水发生折射的情形相似。根据光的折射规律确定光从A点到C点的光路AOC，就是小明从A点到C点最快捷的路径。故小明进入沙地的位置就是光