1。2物理模型的一般分类
因此,在物理研究中,模型的分类没有明显的界限,可以从不同的认识角度进行分类。在中学教学中物理模型一般可分为三类:物质模型、状态模型、过程模型。【1】
1。2。1物质模型
一般而言,物质可分为实体物质和场物质。实体物质模型有质点、轻质弹簧、弹性小球、点电荷、平行板电容器、密绕螺线管等;而像匀强电场、匀强磁场等都是空间场物质的模型。在这类模型的研究中,我们要对这个物质进行简化,在突出其主要特征的基础上理想化。
另外也可以将系统模型归入此类模型中,比如说我们所研究的一个热力学系统,力学系统。在研究这个系统的过程中,我们常常研究系统中物质之间的相互作用,而忽略其他物体对它们的影响。比如双星系统运动的研究中,我们常常只考虑这两颗星球之间的相互作用,而忽略了其它星体对他们的影响。
1。2。2状态模型
状态模型主要反映的是物体的一个状态。物理学在实体定量的研究基础上,还要学会灵活的掌握其变化量,也就是这个实体的一个状态。研究理想气体时,气体的平衡态就属于状态模型。也要学会用一些物理学的定量来描述实体的状态,比如我们在研究小车运动状态时,常常引入时间、位移、速度、加速度等等这些参量。
1。2。3过程模型
在研究质点运动时,如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、简谐运动等;在研究理想气体状态变化时,如等温变化、等压变化、等容变化、绝热变化等;还有一些物理量的均匀变化的过程,如某匀强磁场的磁感应强度均匀减小、均匀增加等;非均匀变化的过程,如汽车突然停止都属于理想的过程模型。模型是对实际问题的抽象,每一个模型的建立都有一定的条件和使用范围学生在学习和应用模型解决问题时,要弄清模型的使用条件,忽略次要因素,抓住本质要素,根据实际情况加以运用。
1。3中学常见的物理模型的归纳
在中学科学、物理教学过程,教师们为了帮助学生更好的理解概念,往往会引入物理模型,进行解释。所以一般而言,物理模型是物理思想的产物,也是进行物理研究的一种良好的方法。
(1)物理对象模型
物理中的某些客观实体,如质点,我们往往忽略了物体的形状、大小、转动等性能,而突出了它的位置和质量的特性,用一个有质量的点来描绘,是一种对事物的简化。【5】这种忽略物体本身的大小,构建模型的方法,在物理学习中有着广泛的应用,除了质点,还有刚体、弹簧振子、理想气体、点电荷、透镜等等。
(2)过程模型
这类模型反应的是一些物理过程,比如常见的自由落体现象、匀变速直线运动、简谐运动、弹性碰撞等等。还有一些物理量的均匀变化的过程,如某匀强磁场的磁感应强度均匀减小、均匀增加等;非均匀变化的过程,如汽车突然停止都属于理想的过程模型。论文网
(3)状态模型
物质所处的某一个状态,比如研究理想气体时,气体的平衡态;研究原子物理时,原子所处的基态和激发态就属于状态模型。
(4)物理中的数学模型
比如说在研究欧姆定律的时候,我们往往会设计实验,需要电源、导线、灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表等等,测得一系列数据之后,我们往往会用U-I图来处理数据,这就是一种数学的手段,所呈现出来的图像也可以说是一个数学模型。同样,研究力和加速度的关系的实验中,我们也会采取类似的方法。