破解物理的复习精要——从2001年高考理科综合卷谈高中物理典型模型，本文主要内容关键词为：精要论文,模型论文,高中物理论文,典型论文,物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
前言：一砂一世界，一水一海洋。物理典型模型就是物理世界中的一粒砂、一滴水。每一个典型模型都与一定的物理原理、定理或定律相联系；典型模型所给出的物理机制往往是许多物理现象共同的本质和基础；典型模型既是物理知识的综合，又是能力和方法的载体。伟大的物理学家们，在各自的研究领域里都建立了一系列自己“最拿手”的物理模型。当遇到一些陌生的、复杂的问题时，就可联系上相应的模型，从而迅速地把握问题的实质。中学生学习物理，解决物理问题的过程也就是选用物理模型、使用模型方法的过程。抓住典型模型就能有效地进行知识积累和深化，提高分析和解决问题的能力。在中学物理教学中，特别是高三复习中，用典型物理问题的模型带动复习，能达到以一当十的效果。正确识别、建立物理模型，熟练使用模型方法也是高考的重要内容。
一、2001年高考理科综合试卷出现的物理典型模型（如下表）
*指高级中学试验课本第一和第二册
综合卷中属于物理试题的有：16—24题，29题，30（1）题，31 题。共12题。分值116（6×9＋20＋14＋28）。 如果把运用到物理知识解答的化学实验问题28题（1）（2）两题共16分算在里边，那么涉及物理内容的就有132分，占试卷总分的44％。由表可看出2001 年理综的物理题具有以下几个特点：①典型模型是高考选拔具有学习潜能的考生的重要内容。②典型模型全部源于课本。③所选模型具有基础性，如第16题的薄膜干涉，第17题的理想气体状态方程，第18题物体的平衡和胡克定律，第19题运动合成分解，第20题波动图与振动图，第21题电容器与电场力的功，第22题光的折射，第23题冲量的矢量性、相互作用力的功，第24题力的平衡、流量概念、电阻定律，第29题电表量程合理选择、欧姆定律，第30题动能定律、牛顿第二定律，第31题万有引力定律、核反应方程、质能方程，这些考查了物理学的基础知识、主干知识。④所选模型具有应用性、现代性、综合性，出现了跟现代科学技术相联系的、立意高、落点低、富有时代气息、具有较强启发性的试题。如第16题的“冷光灯”，第19题的抗洪抢险，第24题的电磁流量计渗透了静电力、电势差、洛仑兹力、受力平衡、流量定义和电阻定律等一系列知识点，以“信息题”形式出现，要求考生能够灵活地驾驭这些分散的知识点，并使它们有机地结合在一起。电磁流量计实质是“导电流体”中的霍尔效应，而华人物理学家崔琦于1998年获得诺贝尔物理学奖，就是因为他在“分数量子霍尔效应”研究中所取得的成果。霍尔效应在高科技方面应用非常广泛，课本习题中就介绍了磁流体发电、电磁流量计。2000年的高考理科综合第29题就考查了对霍尔效应的解题能力，2001年的高考理科综合第24题的电磁流量计的出现，又上升了一步，充分考查了学生对自然科学基本知识的应用能力。
二、课本中蕴涵着丰富的物理模型
理想化模型如质点、光线、理想气体、点电荷、理想变压器、薄透镜、点光源、电场线、磁感线，综合模型如小船过河、人船模型、子弹打木块、弹簧振子、单摆、弹簧连接体、波的干涉、人造卫星、交流发电机、示波器、质谱仪、磁流体发电、粒子速度选择器等。正是有了这些模型高中物理才成为一棵枝繁叶茂茁壮挺拔的大树。
三、如何进行物理典型模型的复习
以2001年高考理科综合试卷物理题为例进行说明。
1.紧扣课本，挖掘典型模型，透析本质规律，抓住教学特征。如第16题求所镀薄膜的厚度最小值应为λ/4。在必修本230页有“当薄膜的厚度是入射光的薄膜中波长的1/4时，在薄膜的两个面上反射的光，路程差恰好等于半个波长，因而互相抵消。这就大大减少了光的反射损失，增强了透射光的强度。这种薄膜叫增透膜。”增透膜的厚度d ＝“λ/4”应挖掘它的来龙去脉。在薄膜的两个面上反射的光， 路程差恰好等于半个波长的奇数倍时，互相抵消；当光从光疏介质进入光密介质反射时有半波损失。上述两例反射波，一例是从空气到薄膜，一例是从薄膜到玻璃，都是从光疏介质进入光密介质，都有半波损失，即路程差为2d＝（2n＋1）λ/2（n＝0，1，2…）。所以有薄膜度d＝（2n＋1）λ/4（n＝0，1，2…）。增透膜增加了透射减少了反射， 所以也叫减反膜。对于增透膜要知道其原理为薄膜干涉，数学特征为d＝（2n＋1）λ/4（n＝0，1，2…）。作用效果为增强某种频率光的透射。 减少其反射。又如第18题弹簧振子，其动力学描述为F＝－kx，运动学描述为x＝Acosωt，或用振动图像描述为余弦函数，对照图像抓住力、位移、 速度、加速度、动能、势能关于振子位置的变化关系。在水平或竖直的弹簧连接体的运动问题中，讨论何时物体与弹簧分离，何时弹簧形变最大等问题，就可直接运用弹簧振子模型，迅速切入主题。再如第22题测玻璃折射率，在高级中学试验课本第一册319页，这是一个学生实验。 这个实验的点睛之处就是如何找出玻璃中的折射光线。原理用到了两点一线、光路可逆、折射定律。结论为对于两面平行的玻璃砖有出射光与入射光平行，但有一定的侧移。高考题将玻璃砖沿对角线分开，成为两个直角三棱玻璃砖沿对角线分开，成为两个直角三棱镜。两三棱镜间是均匀的未知透明介质。这是情景翻新，但属于窗户纸——一捅就破的题，实际上考的是折射发生的条件：光从一种介质斜射入另一种介质时发生折射。本题中的“均匀的未知透明介质”的折射率n[,1]， 与玻璃直角三棱镜的折射率n[,2]的大小关系有三种可能（n[,1]＞n[,2]，n[,1]＜n[,2]和n[,1]＝n[,2]）。大部分考生只考虑到（n[,1]＞n[,2]和n[,1]＜n[,2]而漏掉了n[,1]＝n[,2]这种情况。 围绕这个实验还可以挖掘：如改变玻璃砖的形状（变矩形为半圆形、梯形）、改变数据处理的工具（用圆规直尺代替量角器和三角函数表）等。再比如第31题太阳辐射模型，在必修本第二册251页第（6）题。关键是建立一个能量辐射的立体模型。比如一个球，太阳位于球心，地球是球表面上的一点，太阳光就是沿球半径从球心到球面辐射能量。总之，紧抠课本，发掘原始模型是模型复习的第一步。
2.将原始模型前后呼应、触类旁通。不同的事物要重在比同，而相似的事物则应重在比异。如第19题小船过河模型。小船在河水中行，河水又在流，小船同时参与两个运动，用到的原理为运动的合成分解。讨论的问题有怎样渡河时间最短、怎样渡河路程最短（当水速大于船速，当水速小于船速两种情况分别讨论）。这一方法在后继的平抛运动、带电粒子在电磁场中的运动、示波器原理乃至粒子速度选择器中都有巧妙的运用。再如运动学中建立的“质点”模型，发展到质点动力学中，万有引力定律中，以至单摆中的摆球、弹簧振子中的振子，甚至帮助我们建立电学中的点电荷模型，光学中的电光源模型。
3.模型的分解、重组、活化。如第24题电磁流量计可以分解为磁流体发电、霍尔效应、导体的电阻等子模型。这一题中有两个方向容易混为一谈，一个是流体的流向，一个是电流的流向。明确这几个问题以后，就可直接运用熟知的模型，缩短推理路径。又如第29题伏安法测电阻，最原始的模型是一个伏特表、一个安培表、一个电源来测一个未知电阻。一个伏特表可用一个电流表和一个已知电阻代替，一个安培表可用一个电压表和一个已知电阻代替，这样一个原始模型又可活化重组为三个模型。利用电压表的半偏和电流表的半偏又可发展出两种测量模型。如此分割、转换、移植，一个简单的模型可以生长为一个系列。在遇到具体问题时，通过所给信息与已有模型间快速对比、校正，在近乎跳跃性的思维活动中，缩短了思维的途径，迅速将那些物理过程复杂、已知条件隐晦的物理模型变换成与之等效的简单、明了的另一种物理模型，或分解成一些基本物理模型的组合，从而别开生面，独辟蹊径，化繁为简，化难为易，收到事半功倍的效果。