高中物理力学模型的归类与总结
福建省沙县金沙高级中学　365500
  物理模型是高中物理知识的重要载体，其中绝大多数内容都是以物理模型为基础和载体向学生传递知识的。物理模型不仅是学生获得物理知识的一种基本方法，更是一种培养学生应用能力和创新能力的重要工具。本文主要讲述了物理模型的概念及分类方法，并结合整个高中物理中的重点和难点知识对物理模型进行分类与总结，最后指出运用物理模型教学的意义。
  解决物理问题最重要的方法是建立物理模型，可以将物理问题总结为这样的一句话：处于某种物理状态或某种物理过程中的某物理研究对象在某物理条件下的问题。
  在物理学中，不论是解决什么样的问题，都应遵循以下的四个原则：
  其一，明确研究和学习的对象。
  其二，明确研究和学习的对象所处的状态。
  其三，明确状态的变化过程及此过程中的特征。对象模型是什么
  其四，选择正确的方式解决该物理问题。
  由以上对物理问题的特点及解决物理问题方法的思考，拟分高中物理模型为以下三类：
  1.对象模型：对象模型是由用来代替实际物体的具体物质组成，且能代表研究对象本质的实
物系统。
  2.条件模型：高中物理模型中的条件模型就是将研究对象所处的外部条件理想化，舍去条件中的非本质因素，抓住其本质因素，将所研究的问题化难为易而建立起来的一种模型。
  3.过程模型：过程模型是将物理过程理想化、纯粹化后抽象出的新的物理过程。分清影响物理过程的主要因素和次要因素，只保留其中的主要因素，忽略次要因素，即得到了过程模型。
  根据以上对物理模型的分类，本文从力学从以上三种模型对高中物理模型进行归类与总结。
  一、在力学中常见的对象模型
  1.质点：把物体看成是没有质量，只有大小的点。在研究物理问题时，若物体的形状和大小对所研究的问题影响很小或没有影响时，我们就可以把所研究的对象看成质点。那么，在何种的情况下，物体的形状和大小是不是对所研究的问题影响很小或没有影响呢？通过观察可以发现，在以下的三种情况下可以将研究的对象看成质点：（1）物体只做平动；（2）只研究物体的平动，而不考虑其转动效果；（3）物体的位移远远大于物体本身的尺寸，如远航的巨轮，人造卫星等。
  2.轻弹簧、轻绳、轻杆、橡皮绳、轻滑轮、滑环：不计质量以及与质量有关的重力、动能、动量。下面就其中一些重要的模型，进行详细说明。（1）轻弹簧模型：同一根弹簧上各点弹力大小处处相等，因弹簧形变需要一段时间，瞬间内的形变量可以忽略不计，即弹簧上的弹力不能突变。（2）轻绳模型：“轻绳”在物理学上是个绝对柔软的物体，它的质量可忽略不计，只产生拉力，一段轻绳上的拉力处处相等，且拉力的方向沿着绳的方向并指向绳收缩的方向。因轻绳的劲度系数很大，所以轻绳在受力的时候形变非常微小，可以看做是不可伸长。与轻弹簧模型最大的区别是轻绳上的拉力可以突变。在高中物理中所涉及的绳子问题中，除有特别的说明或有明显的暗示是弹性绳外，一般都可以视为轻绳模型。（3）轻杆模型：轻杆的劲度系数和轻绳一样，非常大，均可以看做是不可伸长或压缩。轻杆模型是高中物理中的一个重点也是难点所在。所以这里特别说明一下。在具体的题目中要注意去判断杆是“活杆”还是“死杆”，如果杆是固定的，我们认为杆是“死杆”，它可以产生拉力、压力和侧向力，力的方向不一定沿着杆的方向；如果杆是可以绕铰链转动的，我们认为杆是“死杆”，杆只能产生沿杆方向的力，这个力可以是拉力，也可以是压力。（4）橡皮绳：质量和重力均可视为零，只能受拉力，不能受压力，受力形变明显。同一根橡皮绳中各点张力大小相等，沿绳方向，不可突变，但被剪断时弹力立即消失。（5）轻滑轮：一般与轻绳组合，不计质
量和重力，滑轮两侧轻绳拉力相等。（6）滑环：光滑圆环，忽略物体所受到的阻力，既可施加拉力，又可承受压力，力的方向沿环径向。
  3.弹簧振子：带有小孔的小球穿在光滑的杆上并装在弹簧的一端，使其能够自由地滑动，弹簧的质量与小球相比可忽略不计。小球能在平衡位置附近做一种往复运动的机械运动，这样的系统称之为弹簧振子。
  4.单摆：用不可伸长的、质量可忽略的细线悬挂着可视为质点的小球在竖直平面内摆动。
  二、在力学中常见的条件模型
  1.光滑平面：物体在光滑表面上的运动，忽略了物体所受到的摩擦阻力。如物体在冰面上滑行，由于摩擦阻力很小，可近似认为冰面是光滑表面。
  2.真空：不存在任何物质的空间状态。在实际问题中，如果空气很稀薄或物体的重力远远大于其所受到的空气阻力，则可以忽略空气阻力，近似地认为物体所处的空间是真空。
  3.恒力：作用在物体上力的大小、方向保持不变。
  4.双星系统：双星是绕公共圆心转动的一对恒星。忽略其他星球对此双星的作用力，则这一对恒星在彼此引力的作用下其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。
  三、物理模型在中学教学中的作用
  在物理学发展过程中具有里程碑意义的是物理模型的产生，它是物理知识的载体。许多物理问题都是由基本的物理模型组合而成，只要我们能熟练运用这些基本模型，我们所遇到的物理问题就会迎刃而解。
  由此可见，正确运用物理模型已经成为中学物理教学的重要手段，其在教师教学中发挥的作用无可替代。

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