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中学物理中的理想模型


1.牛顿万有引力定律与质点模型(质点模型引入解 决天体之间距离) 2.伽利略的惯性定律与理想实验模型(克服外力 对实验的影响) 3.热机效率与卡若的热机模型(循环模型由两个等温 过程和两个绝热过程组成,忽略工质温度变化和外 界热交换)
4.人类对原子结构的认识 与原子模型(汤姆逊根 据伦琴X射线提出枣糕模型 卢瑟福根据α粒 子散射提出原子核式结构 玻尔量子性的定 态核式模型 电子云原子模型)
所谓“建模”就是将带有实际色彩的物理对象或 物理过程通过抽象、理想化、简化和类比等方法转 化成理想的物理模型。正确构建物理模型应注意以 下几点: (1)养成根据物理概念和物理规律分析问题的思维 习惯。结合题目描述的现象、给出的条件,确定问题 的性质;同时抓住现象的特征寻找因果关系。这样能 为物理模型的构建打下基础。 (2)理想化方法是构建物理模型的重要方法,理 想化方法的本质是抓住主要矛盾,近似的处理实 际问题。因此在分析问题时要养成比较、取舍的 习惯。
5.气态方程与理想气体模型(气体分子极小之间无 相互作用,后来又提出有吸引力的刚性球模型推 导出范德瓦尔斯方程)
6.光的波动说和粒子说(两种模型最终提出光的“波 粒二象性”)
物理学的发展就是一个个模型的提出过程,模型的 提出是物理概念和规律得到了建立。那么我们学习 物理解决物理问题,从本质说就是探究、构建物理 模型的过程我们通常所要求的解题时应“明确物理 过程” 、“头脑中建立一副清晰的物理图景”,其 实就是要指导正确构建物理模型
(3)要透彻掌握典型物理模型的本质特征、不断积累典型 模型,并灵活运用他们。如研究碰撞时,总结出弹性碰撞和完 全非弹性碰撞两个模型,但后来发现一些作用时间较长的非碰 撞类问题,也有相同的数学形式,这就可以把这些问题也纳入 到这两个模型中去,直接应用这两个模型的结论。在粒子散射 实验中,粒子与重金属原子核的作用是非接触性的静电力作用, 由于动能守恒也可纳入弹性碰撞模型。
解决问题的一般方法总结: 审视物理情境 还原物理结论 构建物理模型总结
1.高中物理设计的基本理想化模型 (1)实体理想化模型:质点,轻杆,轻绳,轻弹簧, 点电荷,弹簧振子,单摆,理想气体,点光源,光 滑轨道,匀强电场,匀强磁场,理想变压器等;
(2).过程化理想模型:匀速直线运动,匀变速直 线运动,平抛运动,匀速圆周运动,简谐运动,等 温变化,等压变化等;
v0 v0 1 v0 A B A B
v0
M
L
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A
3.高中物理的动态模型
共点力作用下的动态平衡模型,直流电路动态分析 模型,变压器电路动态分析模型等。
四.运用模型处理问题
准确地建立模型,把握模型的要点使用好模型解 决问题的关键。这就需要我们在平时的学习中熟悉, 积累基本模型,这些模型来源于课堂老师讲授的基本 物理过程和典型问题,在此基础上要充分考虑题目给 出的条件和限制,也就是模型的要点,从而利用模型 顺利解题。 解决问题的过程实质就是建立模型的过程
在高中物理学习的过程中,正确理解物理概念和物理规律的 基础上,分析物理过程,构建物理模型;启发培养学生多向思 维的意识和习惯,并使学生认识到解决问题的途径不是单一的, 而是多种的,即开放式的。这对推进素质教育,提高教学质量, 是非常重要的。
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3.物理模型的特征:物理学是研究物质最普遍、最基本 的运动形式的基本规律的一门学科。这些运动形式包 括机械运动、分子热运动、电磁运动、原子及原子内 部微观粒子的运动等。由于自然界的物质种类繁多, 运动情况错综复杂,相互作用的物理过程常包含许多 矛盾,且各具特征,几乎任何一个具体问题都会牵涉 到诸多因素。因此在物理学的研究中为了抓住主要矛 盾,忽略次要矛盾,就必须要采用理想模型的研究方 法。理想模型是根据物理研究对象和问题的特点.撇 开、舍弃次要的、非本质的因素,抓住主要的、本质 的因素,从而建立起的一个易于研究的、能反映研究 对象主要特征的新形象。实际上.物理学中的研究客 体。许多都是利用科学抽象和概括的方法
五.学好物理还需要掌握几种常见的物理思想方 法和处理问题的技巧
1.思想方法:理想模型法,整体法与隔离法,图像 法,等效法,微元法,猜想与假设法,临界分析法, 类比的思维方法,极限思维法,对称法,守恒的思 想方法,逆向思维法等
2.处理问题的技巧:估算法,求极值法,微元法,等效 法,极限法,递推法,对称法,类比法等
(3)形象化理想模型:电场线,磁场线,等势面 等;
(4)理想化:结构模型:原子核式结构,氢原子能 级等。 2.高中物理常见复杂模型 追击相遇模型,小船渡河模型,机车启动模型,卫 星变轨模型,双星模型,碰撞模型,子弹打击木块 模型,人船运动模型,导电滑轨模型,远距离输电 模型,传送带模型等
S2
S1 20m
1.物理模型是人们按照科学研究的特定目的,在一定的 假设条件下,用物质的形式或思维形式再现原型客体 的某种基本特征,诸如关于客体的某种结构(整体或 部分的)、功能、属性,关系,过程等等。通过对中 物理模型的研究,来推至客体的某种性质或规律。这 种借助构建模型来获取关于客体的认识的方法,就是 物理学研究常用的模型方法。 2.理想化方法是构建物理模型最主要的一种方法,他是 将复杂的物理过程、物理现象中最本质具有共性的东 西抽象出来,将其理想化、模型化,略去其次要因素 和条件,抓住主要因素,即将其理想化,找出他们在 理想状况下所遵循的基本规律,并构建出相应的物理 模型。这是研究物理问题的重要思想方法。
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