教研經(jīng)緯
淺談物理建模在物理學(xué)習(xí)中的重要性
在物理學(xué)習(xí)中，有的學(xué)生經(jīng)常拿到物理題目無從下手，造成這種情況的原因是多方面的，但其中一個(gè)重要原因，就是這部分學(xué)生基礎(chǔ)不牢，沒有掌握好一些基本的物理模型。總認(rèn)為只要多做一些題目就能把物理學(xué)好，就能在考試中得高分，其實(shí)不然。物理是一門培養(yǎng)思維的學(xué)科，它特別強(qiáng)調(diào)一個(gè)“悟”字，思考的越多，感悟的越多，屬于自己的東西也就越多。因此，我們在平時(shí)解題中千萬不能貪多求快，要能概括出題目所屬的物理模型，這樣做不僅能達(dá)到舉一反三的目的，久而久之，物理建摸的本領(lǐng)也會得到很大的提升。而一旦具有了自主建模的本領(lǐng)很多看似復(fù)雜的題目就會迎刃而解。
下面舉兩個(gè)例子說明“物理建模”的重要性。
[例1]自由下落的小球從接觸豎直的彈簧開始，到彈簧被壓縮到最大形變的過程中：
A．小球動能逐漸減小
B．系統(tǒng)的勢能逐漸減小
C．小球在最低點(diǎn)時(shí)加速度的大小等于g
D．小球在最低點(diǎn)時(shí)加速度的大小大于g
[分析和解]本題如果僅僅分析過程而不能看透其物理本質(zhì)，就會增大題目的難度。反之，如果分析對路，得出小球接觸彈簧之后做的是簡諧運(yùn)動，然后找出簡諧運(yùn)動的平衡位置、端點(diǎn)，緊扣簡諧運(yùn)動過程的受力特點(diǎn)、運(yùn)動特點(diǎn)及簡諧運(yùn)動的對稱性，就會茅塞頓開，感到題目很簡單。
該簡諧運(yùn)動裝置的回復(fù)力是由重力與彈簧彈力的合力提供，平衡位置在重力和彈簧彈力等大反向時(shí)的位置，如圖中的O點(diǎn)，下端點(diǎn)是其運(yùn)動的最低點(diǎn)D點(diǎn)，在其從A向著平衡位置O點(diǎn)運(yùn)動時(shí)，由簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)可得：速度在增大，動能在增大，勢能在減??；而由平衡位置向下端點(diǎn)運(yùn)動時(shí)，速度在減小，動能在減小，勢能在增大。從以上分析知：從小球開始接觸A點(diǎn)到下降到最低點(diǎn)D的過程中，動能和勢能均不是單調(diào)變化的。故A、B答案均錯(cuò)。
在小球剛開始與彈簧接觸的A點(diǎn)，設(shè)其速度為v，由于此時(shí)彈簧的作用力為零，小球只受重力作用，因此其加速度為g，與它對稱的一點(diǎn)應(yīng)在O點(diǎn)下方的B點(diǎn)，B點(diǎn)到O點(diǎn)的距離與A點(diǎn)到O點(diǎn)的距離等間距，抓住簡諧運(yùn)動的對稱性可知：B點(diǎn)的速度也為v，加速度的大小為g。而由B向D運(yùn)動的過程中，由于其繼續(xù)遠(yuǎn)離平衡位置，故加速度的大小將繼續(xù)增大，因此小球運(yùn)動到最低點(diǎn)時(shí)加速度的大小應(yīng)大于g。故C答案錯(cuò)，D答案對。
本題選D。
[例2]如圖所示，一根粗細(xì)均勻的金屬棒放在光滑的水平面上，在水平向右的恒力F作用下做勻加速直線運(yùn)動，這時(shí)棒中自左向右的各橫截面上的張力的大小
A． 都等于F
B． 逐漸增大但不會大于F
C． 都為零
D． 逐漸減小但不會小于F
[分析和解]本題看上去好象無從下手，但如果任取一個(gè)截面EF就可以看出它是一個(gè)連接體的物理模型。設(shè)金屬棒的質(zhì)量為M，EF截面左邊部分的質(zhì)量為m，則先用整體法得出加速度a=F/M，再對左邊部分用隔離法得截面EF上的張力為F'=mF/M，從左向右m逐漸增大，因此F'逐漸增大，但由于m<M，故張力F'<F，因此本題答案為B。
本題選B。
通過以上兩道例題的分析，我們可以更深刻的體會到物理建模在物理學(xué)習(xí)中的重要性。
