新课程背景下的物理模型构建策略及有效教学新课程背景下的物理模型构建策略及有效教学袁洪林（常青藤实验中学）摘要：近年来江苏高考中出现了一些以实际生活问题为背景立意命题的试题，旨在考查学生在解决实际问题当中如何构建物理模型、运用数学方法处理物理问题的能力，而这些题也恰恰是学生失分最多的一类题，通过两个具体的案例来探讨如何培养学生的建模意识和提高学生自主探究、自主建构、自主创新的能力，提高高三物理复习的有效性。关键词：物理模型；自主探究；创新迁移；有效教学物理模型是典型的物理问题，是同一类基础知识、物理过程、思维过程的高度概括；是同一类问题，经过人们去粗取精后找出来的最本质的知识、能力、思维的结合体。学生认识了它、掌握了它，就可以利用它去分析、理解和解决同一类问题。虽然新课程一直强调理论联系实际，但是学生解决实际问题的能力仍然很低，原因在哪里？高考中的实际生活问题，是命题者在物理模型的基础上精心加工编拟新的背景而成。试题在可能的情况下向学生提供原始的材料，要求学生"从实际问题中抽象出物理模型",考查学生"分析问题、解决问题能力"和"理论联系实际能力".而学生所缺的"解决实际问题的能力"实际上就是将实际问题变成合适的物理模型的能力。如何通过教师的引导让学生学会自主探究、自主建构，从而培养学生的建模意识，提高学生的创新思维能力，下面就通过两个具体的案例来阐述。一、抓住物理模型本质特征，通过迁移构建物理模型在某些实际问题中，我们可以发现实际问题中的原型A与我们已知原型B有着许多共同或相似的联系，由此我们可以用类比、等效的方法来推测出原型A与原型B的物理模型也应该相似或相近，从而来建立原型A的物理模型。【例题1】如图所示，一比荷为105C/kg的带正电粒子A以速度v0=104m/s从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B=1T的圆形匀强磁场区域（图中未画出），磁场方向垂直纸面向外。粒子飞出磁场区域后，经过一段时间又从P处经过x轴，速度方向与x轴正方向的夹角为30°，同时进入场强为E=4/3×103V/m、方向沿与x轴正方向成60°角斜向上的匀强电场中。粒子的重力不计，试问在A进入电场的同时，在电场中适当的位置由静止释放另一与A完全相同的带电粒子B,可使两粒子在离开电场前相遇。求所有满足条件的释放点的集合（不计两粒子之间的相互作用力）。【经典实验】在研究平抛运动的规律时，有个非常经典的实验：如图（1）所示，用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，改变小锤的打击力度，两球总能同时落到地面，这个实验说明什么规律？仔细分析发现题中的原型与上述原型存在许多相似的运动规律。【模型应用】如图（2）所示，用线悬挂的圆环链由直径为5cm的圆环连接而成，枪管水平放置，枪管跟环5在同一水平面上，且两者相距100m,子弹初速度为1000m/s.若在开枪的同时烧断悬线，子弹应穿过第几个环（）A.5B.4C.3D.2【模型拓展】如图（3）所示，若在A球以某一初速度v0水平射出的同时，在空中适当的位置由静止释放另一与A完全相同的小球B,可使两球在落地前相遇。求所有满足条件的释放点的集合。解析：在AB之间的任意位置释放小球B,可使两小球在落地前相遇。【创新迁移】由于粒子B与A完全相同，所以只需在A离开磁场时速度方向的直线上PQ′之间任一点释放粒子B,可保证两者在离开电场前相碰。即在直线上满足条件的点释放小球B,都能满足要求，其中x的取值范围：0.3m≤x≤1.05m.评析：本题是带电粒子在电场中的类平抛运动问题（PQ），通过对平抛运动经典实验的回忆及其模型拓展的探究，构建平抛运动中的相遇问题模型。本题实质上是图（3）所示模型在电场中的创新迁移，注重对学生灵活迁移能力的培养。二、抓住物理模型本质特征，通过创新整合构建物理模型在某些实际问题中，我们可以发现不同的物理模型之间具有相似的本质特征，为此，我们可以在原型的基础上，通过创新整合构建新的物理模型。【例题2】如图所示为电子显示仪器（如示波器）的核心部件。阴极产生的热电子由静止开始经加速电压u1加速后，进入板长为l1,间距为d,电压为u2的偏转区域，距偏转区域右侧为l2的位置是荧光屏，电子轰击荧光屏能够显示出光斑。已知电子的质量为m、电量为-e,依据上述信息，求：（1）若偏转电压u2为稳定的直流电压，试推导电子射到荧光屏时的速度方向（tanθ）及y的表达式；（2）若u2=kt,光斑在荧光屏上做什么运动？速度多大？（3）若u2=βt2,光斑在荧光屏上做什么运动？加速度多大？【经典模型】本题以电子显示仪为背景命题，考查学生熟悉的模型：电子的直线加速和类平抛运动。【模型拓展】若u2=u0sinωt,为了能在荧光屏上看到做简谐运动的光斑，应对上述装置作何改进？【简谐运动模型】单摆往复运动的轨迹是一条直线