运用交流电模型巧解难题

摘 要：使用模型解题，可化抽象为形象，突出物理本质，使学生能深刻体会物理的规律性与系统性，从而得心应手地解题。

关键词：物理模型； 巧解难题

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2014）01-014-002

所谓物理模型，是指物理学研究的最基本单元。为了抓住事物的主要矛盾，透过现象看本质，在物理学研究中，通常把实际问题理想化。物理学中的理想模型可以分为四类：对象模型、结构模型、过程模型和环境模型。高中物理中，对象模型有质点、理想气体、点电荷、电源等；结构模型有卢瑟福原子模型等；过程模型有匀速直线运动、匀加速直线运动、平抛运动、圆周运动、简谐运动、机械波、碰撞等；环境模型有匀强电场、匀强磁场、真空环境、无摩擦环境等。除此之外也有把经过对各种特点和规律进行归纳后的常见典型过程称为某种物理模型。在高中物理中，经典的物理模型大约有四五十个，大家熟知的有斜面模型、弹簧模型、圆周运动模型、滑块与传送带模型、平抛运动模型、万有引力模型、渡河模型、人船模型、子弹打木块模型、碰撞模型、电荷在电场中的运动模型、电荷和导体在磁场中的运动模型、光电效应模型等等，在此不一一例举。这些模型都是高考命题的重点与难点，也是学生学好物理的关键，应当引起足够重视。

高中物理学习的主要任务是运用模型来解决物理问题。高考试题中出现的所有问题都是有模型依据的。学生所要完成的工作是：一、将具体问题转化为物理模型；二、将该物理模型所对应的全部规律都找出来。第一个过程即为物理抽象的过程，在此步骤中，需要提取题中有用信息，去除干扰信息，将问题理想化，抓住事物的本质，与脑海中积累的物理模型进行关联。第二个步骤中，需要找出抽象出的模型与学生记忆中已知模型的相同点与不同点，如果相同，则套用已知模型规律，如不同，则需要思考为何不同，原来的物理模型需做何完善。

在交流电这一章中，矩形线框在匀强磁场中绕轴匀速转动产生正弦交流电也是一种模型。但平时在练习中接触少，学生对此模型不熟，有时很难下笔，下面笔者谈谈该模型的应用，希望对大家有所帮助。

（1）导体棒从O点到d点的整个过程中力F做的功。

（2）导体棒从O点到c点的过程中流过电阻R1的电量。

解析：本题是利用正弦变化的导轨来产生交流电

（1）金属棒切割的有效长度设为L，则有：

（2）对于求导体棒从o点到c点的过程中流过电阻R1的电量，学生们由于数学知识的限制，本问无法用常规方法处理，但我们如果将此模型等效成单匝矩形线框在匀强磁场中绕轴匀速转动来求解，问题将十分简单，导体棒在O点时相当于矩形线框处于中性面，导体棒在c点时相当于矩形线框在匀强磁场中转动了180°，再一次处于中性面，金属棒的电阻又不计，用流过R1的平均电流来求电量。

使用模型解题，可化抽象为形象，突出物理本质，使学生能深刻体会物理的规律性与系统性，从而得心应手地解题。模型法可以强化对“双基”的掌握，亦可减轻学生的学习负担，可谓一举两得。