物理经典模型在高三校本作业研发中的应用

戴文龙

【摘 要】以学生学情为出发点，以考试大纲为指导，以经典模型为载体，有意识地控制好题量和难度梯次结合经典模型研发符合校情、学情的校本作业，提高学生解决问题的能力。物理学科的题目其呈现方式往往是基本模型+条件+算法。可以说经典模型是生活问题与物理知识间的一座重要的桥梁。从而使他们在面对新情境时，能灵活应用经典模型解释新现象。

【关键词】校本作业研发;经典模型;迁移能力

【中图分类号】G633.7  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2019）28-0181-02

随着人们对高质量教育的需求快速增长，各种复习材料应运而生，新物理试题铺天盖地而来，“题海”己不足以形容新题辈出的情况。从实践角度看，大量的解题对学生的学业水平的提高起到一定的促进作用，但同时也要清楚地看到大量刷题明显给学习者带来不小的课业压力。两者存在一定的矛盾，如何解决？怎样才能在题海之中，另辟蹊径？我们认为可以以经典模型为舟，畅游题海。近年来笔者与同事，尝试着以学生学情为出发点，以考试大纲为指导，以经典模型为载体，进行高三校本作业研发，有意识地控制好题量和难度梯次，得到师生的肯定，收到较好的效果[1]。

物理学科的题目其呈现方式往往是基本模型+条件+算法。可以说经典模型是生活问题与物理知识间的一座重要的桥梁。怎样才能发挥好这桥梁的作用？首先我们要对经典模型的属性、特征、规律有较为深入的理解。如以斜面经典模型为例，进行一些探讨。

1   模型分析

如图1斜面与滑块间滑动摩擦μ，斜面始终静止

（1）μ=0，滑块将做加速度为a=gsinθ的匀变速直线运动。

（2）以μ=tanθ，滑块将匀速下滑状态（υ0≠0）或恰好处于静止状态。（υ0=0），此时若在滑块上加一竖直向下的力或加一物体，滑块受到的合力还是为0，滑块将保持原来的状态。

（3）μ>tanθ，滑块一定处于静止状态（υ0=0）或匀减速下滑状态（υ0≠0），此时若在滑块上加一竖直向下的力时加速度变大，加物体时加速度不变。

（4）μ

不变。

（5）若滑块处于静止或匀速下滑状态，系统合力为零，可用整体法求出地面对斜面的支持力为（M+m）g，地面对斜面的摩擦力为0;若滑块处于匀变速运动状态，系统合力不为零，可用系统牛顿第二定律求出A地面对斜面体的支持力为（M+m）g-masinθ，地面对斜面体的摩擦力为macosθ;不论滑块处于什么状态，均可隔离滑块，抓住滑块的运动状态求斜面对滑块的弹力、摩擦力及作用力。

2   应用经典模型题例分析

在了解该模型的相关特征和属性后，我们可以结合学生的学情进行选题组合。

例1.（多选）如图2所示，将木块A放在粗糙的斜面体C上，木块A恰能沿斜面匀速下滑，斜面体C静止不动。若在木块A上再叠加一个质量相同的木块B，两木块一起沿斜面下滑，下列说法正确的是（   ）。

A.地面与斜面体之间没有的摩擦力作用

B.地面对斜面体的静摩擦力方向水平向右

C.两木块一定沿斜面向下做匀加速直线运动

D.两木块沿斜面向下仍做匀速直线运动

本题选题意图：本题不仅有单物块滑行，还在原有的基础上加滑块同速滑行，是基本模型的延伸。解析：对AB项、用整体法对A和C进行受力分析得，受重力等于地面的支持力，地面对斜面无摩擦力。对CD项，先对木块A隔离分析，其匀速下滑，受重力、支持力和滑动摩擦力，根据平衡条件，有：平行斜面方向：mgsinθ-f=0，垂直斜面方向：mgcosθ-N=0

其中：f=μN，联立有：mgsinθ-μmgcosθ=0，解得：μ=tanθ。

放上木塊B后，对A和B整体，其中重力的下滑分力G1=（2mg）sinθ与它的滑动摩擦力f′=μN=

μ（2mg）cosθ=（2mg）sinθ相等，则可推断整体将做匀速直线运动，故选：AD。

可视学情做条件变化：如加B木块质量可以与A的不同结果会怎样？或者释放后的滑块是以加速度a匀加速下滑的，则情况会是怎样的？一步一步引导学生了解模型特性。当然到一定阶段，我们还可以加一些生活化的题型，训练学生模型的迁移能力。

例2.（2019福建省省检物理试题第17题）如下图3，某实践小组在沙料场中发现沙子堆积时会形成圆锥体，且堆积过程中圆锥体的底角保持不变。他们测得某堆沙子的底部周长约为30 m，沙子之间的动摩擦因数约为0.8，则这堆沙子的体积约为（圆锥体体积公式）。

A.1×102 m3      B.2×102 m3

C.3×102 m3      D.8×102 m3

设沙堆底面半径为r，高度为h，底面周长l=2πr。沙堆底角不变，可将沙子抽象成在斜面滑块且处于平衡状态，此时摩擦力可视为最大静摩擦力，受力如图4，则有mgsinθ=μmgcosθ，得tanθ=μ=0.8，又h=rtanθ，故这堆沙子的体积，选项A正确。

如上例将经典模型与校本作业研发相结合，搭配老师的物理模型的教学，可以使学生对复杂的物理现象、问题形成多维度、更深入的理解，从而使他们在面对新情境时，能灵活利用经典模型解释新现象，想出解决问题的办法。同时通过实际问题与经典模型的对接会极大激发学生学习物理的积极性。这样不仅提高了学习的质量和建模能力，还使学生从根本上掌握解决物理问题的办法，从而顺利到达题海的彼岸。因此，结合经典模型研发符合校情、学情的校本作业，提高学生解决问题的能力是行之有效的方法[2]。

【参考文献】

[1]江欣力.编制高中物理校本练习的着力点[J].福建基础教育研究，2011（8）.

[2]胡生青，陈刚.从"问题情境"到"物理图景"的关键——建立合理的物理模型[J].中学物理教学参考，2008（z1）.