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浅议高中物理的组合模型 《高中物理思维方法集解》随笔系列 山东平原一中 魏德田 本文首先高中物理解题中常用的物理模型及其应用，谈几点粗浅的看法，进而对高中物理思维方法——组合模型法，通过几则典型问题的解析说明其重要应用。 一．谈谈理想模型问题 人们在观察自然现象时，常会发现要研究的对象中的一些性质，对于现象的过程及其最终结果具有决定性的影响，而另外的一些性质则起次要作用。为了便于研究，人们在观察和实验的基础上，运用思维能力，忽略次要因素和过程，只考虑起决定作用的主要因素和过程，把研究对象形化、纯粹化，这就是理想化的方法。建立模型是科学方法的一种形式。　　理想模型是以客观实体为原型进行科学的产物，是客体主要特征的反映。例如力学中研究的刚体是固体的形状、体积不易改变的突出反映；分子物理学中研究的理想气体是一定质量的真实气体分子本身的体积和气体体积相比，以及分子之间的作用力在低压、高温下都显得十分微小这一特征的反映；光学研究中的绝对黑体是某些物体几乎能够全部吸收外来电磁辐射而很少发生反射的折射的这一特征的反映。　　理想模型是研究解决实际问题的基础。建立理想模型代替实际的研究对象，可以使研究的问题大为简化。例如研究抛体运动，可以忽略抛射体的形状和大小，把它看成“质点”，只研究它具有一定的初速度和只在重力作用下的平动运动的情况，而不考虑它自身可能的转动及受空气阻力的影响等，这对速度不大的真实抛射体来说，它的实际运动情况和理想情况是很接近的。在解决如炮弹飞行弹道这类实际问题时，仍是以理想模型的研究为基础，然后考虑实际对象在运动过程中其他因素的影响，把研究结果作各种修正，便能较好地解决实际问题。 由理想模型建立起来的相应理论有一定的适用范围。例如库仑定律只适用于“点电荷”的情况，对于两个靠得很近的带电体间存在的相互作用力，就不能简单地直接应用库仑定律。又如理想气体状态方程只能近似描述真实气体在低压、高温下各状态参量间的变化关系，而在高温、低压情况下，则必须考虑由于分子间作用力和分子体积的实际存在而进行修正 如前所述，既然习题解决需要应用物理模型，应用物理模型解决习题，又有着那么多的优越性，具体应用时还应注意到不要超出它们的适用范围，那么，还应注意些什么问题呢？ 因此，就必须回答如何灵活、准确地选择物理模型和恰当、熟练地应用物理模型的两个不需解决的十分重要的问题。 二．欲灵活、准确选择物理模型应学会等效法 笔者以为，欲应用物理模型解决问题，必须解决一个如何选择物理模型的问题。选对了物理模型，习题解决才有正确的方向、方法、灵活的技巧和策略，否则解题必将陷入盲目性、片面性，进而导致无的放矢，事半而功倍。 而要解决灵活、准确地选择好物理模型，就必须在一题多解、多题归一等发散、求异思维的基础上，学会和使用前文所述的等效思维方法。 由于在高中物理的课堂教学、习题教学和复习训练等过程中，通过老师的传授和自己的努力，理所当然的在我们的每个同学的头脑中建立了几十个物理模型。 许多朋友遇到问题，茫然迷失，束手无措，不知从何处入手，怎样去读审、构思，除其他原因外，大多不知道题目属于什么形象题型，需用什么逻辑模型，问题就出在物理模型的选择上面。 如果我们通过前面一题多解法、多题归一法的学习，已经掌握等效思维的方法，当我们遇到具体问题时，就完全可以应用等效思想做好所需模型的灵活、准确地选择的事情。 三．欲敏捷、熟练应用物理模型应学会模型法 选择正确、适用物理模型的之后，接下来解题需要的就是如何应用该物理模型的问题。 也就是模型方法当中所讨论的一系列相关问题。亦即由形象题型到逻辑模型，再由逻辑模型到数理模型或者甚至于用到系统模型的一系列问题解决的过程。 物理思维论，历经形象思维、逻辑思维、数理思维和系统思维的发散思维、求异、求同思维、系统的抽象思维，一路坎坷走来，直到到等效法和模型法，方才逐渐丰满、成熟而至于臻美阶段。 综上所述，习题解决需要物理模型，应用物理模型解决问题，必须解决好灵活、准确地选择模型和恰当、熟练地使用模型的两大问题，我们才会具有百步穿杨的解题功夫和游刃有余的思维能力。 四．解题实践需要各种物理模型的组合 实际上，我们解决问题时，往往不是仅仅需要单一的物理摸型，或者对象模型、条件模型，或者状态模型和过程模型，而是几个、有时许多个单一模型所组成的模型的有机组合。 这样的组合，我们可称作组合模型，或者模型组合。 下面，我们用较多的篇幅和大量的文字，集中讨论组合模型的问题。 抽象物理模型是解答物理问题的关键。在对简单问题进行模型化处理时，常可把它抽象为一个已知的物理模型，然而在对某些比较复