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巧借生活模型速解物理問題
巧借生活模型速解物理問題文/田志波
摘 要：高中物理學(xué)是一門集邏輯思維能力、空間想象能力、數(shù)字建模運算能力等眾多能力要求于一體的學(xué)科，是學(xué)生普遍認(rèn)為難學(xué)的課程，特別是對于農(nóng)村薄弱中學(xué)的學(xué)生更是如此。對此做了一定的嘗試，現(xiàn)就如何借助生活模型幫助學(xué)生解決物理問題舉例予以說明，以供交流學(xué)習(xí)。
關(guān)鍵詞：物理；力學(xué)；問題
一、巧借漩渦模型，速解部分圓周運動問題
圓周運動，特別是天體的圓周運動因其涉及公式多且情景相對陌生而讓學(xué)生心存畏懼，不敢動手。筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，其中很多定性問題若借助漩渦模型進(jìn)行講解學(xué)生極易接受。因農(nóng)村孩子對水的漩渦非常熟悉，看得多了也就知道一個泡沫在水中隨漩渦運動的情況。以下舉一個成功借助這一模型進(jìn)行類比教學(xué)，學(xué)生反映非常容易接受的例子。
例1.（2004年上海）火星有兩顆衛(wèi)星，分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們的軌道近似為圓，已知火衛(wèi)一的周期為7小時39分，火衛(wèi)二的周期為30小時18分，則兩顆衛(wèi)星相比（ ）
�、倩鹦l(wèi)一距火星表面較近 ②火衛(wèi)二的角速度較大 ③火衛(wèi)一的運動速度較大 ④火衛(wèi)二的向心加速度較大
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
析：此題是2004年上海市高考試題，難度不是很大，但要學(xué)生正確解答，必須對r、T、v、w、a的關(guān)系式非常熟悉，而問題往往就在公式的記憶上。如果借用漩渦模型，注意到題中火衛(wèi)一的周期小于火衛(wèi)二的周期，必定馬上就有火衛(wèi)一距火星表面近、線速度大、受向心力大等，由此選擇B答案。根本用不著記憶公式。
類似的我們還可以把這一模型應(yīng)用到電子繞核的圓周運動、帶電粒子在點電荷場中的圓周運動及玻爾理論中原子的躍遷問題等定性問題中，非常簡單易懂。
二、巧借蛋殼模型，速解相關(guān)力學(xué)問題
雞蛋對農(nóng)村的孩子來說并不陌生，都知道蛋殼從外面敲破較之從里面敲破費力（一只弱小的雛雞就能破殼而出），但對下面這個問題就摸不著頭腦了。
例2.古今中外的建筑家們?yōu)槲覀兞粝铝艘恍┬螤罟之惖慕ㄖ�，其中較引人關(guān)注的是球形建筑，其超強的防振、抗拉性是我們沒有想到的。并且這種建筑用料省、空間大，最近我國正在興建的國家大劇院就是這種建筑。請你利用所學(xué)的知識回答一下這種建筑結(jié)構(gòu)的仿生學(xué)依據(jù)是什么？其力學(xué)原理是什么？為什么這種建筑在最省料的同時能獲得最大空間？由此你是否明白很多物體成球形的道理？
析：此問題實際上集中了力學(xué)的、幾何的、建筑的等多種知識，要很輕易地做出解釋是件困難的事，但是如果我們平時注意觀察雞蛋構(gòu)造、思考“蛋殼理論”背后的東西，則此問題也就好處理了，至少不再感到陌生了。
三、巧借爬坡模型，速解波的傳播問題
機械振動和機械波的問題是整個力學(xué)知識的綜合應(yīng)用，由于該部分內(nèi)容綜合程度高、抽象且富于變化，學(xué)生普遍反映難學(xué)。特別是機械波的傳播問題既涉及機械振動的相關(guān)知識又涉及波的傳播問題，更是讓學(xué)生倍感頭痛。如何更通俗易懂地講授這一問題呢？各種資料（參考書）上提供的方法可謂數(shù)不勝數(shù)，譬如，平移法、作圖法、活塞法、特殊點法等，這些方法筆者在教學(xué)實施過程中發(fā)現(xiàn)：盡管教師講解起來似乎挺容易的，但學(xué)生掌握的效果并不理想。平移法難在圖象平移之后的作圖（圖象法也如此），教師往往忽視了作圖就是我們的孩子天生畏懼之所在；活塞法也是筆者自己創(chuàng)的一種方法（假想在波形圖的上方懸掛著可以上下自由移動的活塞，在波形圖移動的過程中勢必頂動活塞上下運動，活塞的上下運動及波形圖的推動就反映了波的傳播方向和質(zhì)點振動方向的關(guān)系，示意圖如下圖1），但該法要求學(xué)生有較好的空間想象能力；特殊點法則要求學(xué)生在熟知波峰、波谷、平衡位置、周期、波長等概念的前提下學(xué)會選點并選好點，這又談何容易呢？
通過反復(fù)的教學(xué)實驗，筆者借助農(nóng)村孩子的生活體驗（爬坡）汲取他人教學(xué)模式創(chuàng)立了“爬坡逐陽法”。即：假想在波傳播方向的反方向有一輪太陽，我們爬坡去追趕太陽，學(xué)生都有體會：追趕太陽就是面朝太陽，這時上坡下坡自然就很清楚了（示意圖如下圖2）。反映的規(guī)律則是“上則上，下則下”，學(xué)生一聽就懂，一用就會。多年來我一直采取此法教學(xué)，學(xué)生反映很好。
其實可以用來幫助學(xué)生輕松自如地建立物理模型的生活現(xiàn)象很多。筆者曾在講解熱力學(xué)第二定律（ΔE=W+Q）時就借助一個人的得失體會來描述這一公式，不僅很容易就讓學(xué)生掌握了符號規(guī)則，還能輕易滲透德育；而在講解光電效應(yīng)中入射光頻率與光電子最大初動能及入射光強度與光電流強度的關(guān)系時就借用了生活中扔沙袋和扔沙子的生活事例等，學(xué)生很快就能掌握，這里由于版面關(guān)系就不再贅述了�？傊�，只要我們善于去發(fā)掘，生活中有很多現(xiàn)象和模型是可以用來輔助教學(xué)和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣的。
（作者單位 湖南省桃源縣第四中學(xué)）
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