中学物理习题建模教学的课堂实践

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1、中学物理习题建模教学的课堂实践摘要：物理情境设计源于生产生活实际素材，源于实验所取得数据是近几年高考物理试题命题的特点[1]，学生遇到这类题目，往往不知道如何着手。利用物理模型实现习题教学是适应新课程条件下物理课堂有效教学的一个重要手段，模型是理论和实验的中介，是发展物理概念、推理和问题解决的基础[2]，模型的构建有助于培养学生的创造性思维，挖掘物理情境的本质，有助于学生对知识的深化。中国9/vie　　关键词：物理模型；习题教学；相遇和追及；轨迹模型；问题模型　　一、物理习题模型化教学　　习题模型化教学理论的核心观点是认为物理学家是基于模型开展推理的，通过应用图形

2、、图表、数学方程等来表征具体的物理情境，从而开始模型建构过程[3]，而物理习题是实际物理问题和物理现象的科学简化、科学抽象和理想化过程。在解决问题时根据构建的物理模型，通过阅读题文和题图，想像物理情景，弄清楚题目中所涉及的物理过程，排除非本质因素的干扰，突出反映物理问题的本质特征，从而找出解决问题的有效方法及途径。关于模型化教学的环节，不同的课型、不同的模型构建过程会经历不尽相同的环节，使用不同的要素。笔者认为针对习题课型在实施课堂教学过程中可以分为四个阶段：创设问题情境、表征模型构建、物理模型分析、物理模型应用。　　二、“相遇和追及问题”的课堂教学实践　　1.疑

3、难困惑和教学策略　　相遇和追及问题是指两物体能否在同一时刻到达空间的同一位置，本节课是作为匀变速运动规律的运用特例而编排的。通过本节课的教学，目的使学生进一步巩固匀变速运动规律的知识，为学习牛顿第二定律的两类动力学基本问题奠定基础。由于相遇和追及类问题涉及的是两个物体的运动关系，这对高一新生来说是一个很难掌握的知识点，在遇到实际物理问题时，学生往往不知道如何着手。究其原因个人认为还是在学习过程中，学生没有构建系统的物理知识框架和物理问题的解题思路，只会生搬硬套老师上课讲授的个别例题，无法灵活地分析和解决遇到的实际问题。因此本节课的教学笔者尝试由简单的追及和相遇类问

4、题入手，构建相遇和追及问题中常见的轨迹模型和问题模型，帮助学生比较全面地掌握此类问题可能的命题方向和解题策略，促进学生在“相遇和追及问题”这节课学习上的进阶发展。　　2.创设问题情境　　中学生的思维特点是从直观形象型向逻辑抽象型过渡，思维过程仍需具体形象的材料支持[4]，所以，建构模型时，创设（模拟）物理情境非常重要。相遇和追及问题有两个关键点：一是同时；二是同一位置。解决此类问题时，首先对两物体的运动情况分别进行研究，然后列出两物体的位移方程；再利用时间关系、位移关系、速度关系来建立两物体的运动关系，所以首先应建构系统的�迹模型确定两物体的位移关系、时间关系。从

5、简单的实际问题开始分析，如研究两辆可看成质点的小车或其它实体模型的运动情况，老师可通过呈现实物运动轨迹的形式，让学生观察两辆小车在不同条件下的运动量关系，帮助学生建立初步的模型情景。　　模型特征：相遇时两物体运动的位移绝对值之差等于初始时刻两物体的距离，两物体运动的时间之差等于两物体先后运动的时间间隔。　　轨迹模型的构建有助于学生在给定的各种复杂的条件信息中提取物理客体的共同属性[6]，找出解题的关键点即两物体的位移关系和时间关系，然后通过类比和归纳等方法回归题设，从而实现高效解题。　　3.2问题模型的构建过程　　以具体的例题为载体，归纳相遇和追及模型可能设置的问

6、题和相应的解题策略，利用情境分析法实现一题多问及一题多变，逐渐扩展加深，最终达到通过一或少数的几道例题将各种相遇和追及类问题联系起来，从而实现问题模型的构建。　　例题情境创设：　　一辆值勤的警车停在平直公路边，当警员发现从他旁边以v=10m/s的速度匀速驶过的货车有违章行为时，警车立即启动，并以加速度a=2m/s2做匀加速运动：　　问题模型1-涉及相遇时的物理量分析：警车发动起来后要多长的时间才能追上违章的货车？　　解题策略：①根据题目条件画出物体运动的轨迹模型，利用轨迹模型找出两物体运动的位移关系和时间关系；②分析物体运动的规律，选择适当的运动公式利用位移关系和

7、时间关系求解，先求时间后求其它运动物理量。　　解析：本题由题目条件可知应为同向运动的同时同地模型，轨迹模型如图所示：　　由轨迹模型的位移关系得：12at2=vt，解得t=10s或t=0s（舍去）.　　问题模型2-涉及相距最近（远）的物理量分析：在警车追上货车之前，两车间的最大距离是多少？　　解题策略：函数法、图象法、结论法　　①利用两物体末速度相等求两物体运动的时间；②求出在运动时间内两物体运动的位移；根据条件画出两物体运动的轨迹，利用轨迹模型找出两物体的最近（远）距离关系。　　解析：在警车追上货车之前，两车速度相等时，两车间的距离最大，设警车发动起来后经时间t′

8、两车速度相