高二物理復(fù)習(xí)方法：如何構(gòu)建中學(xué)物理理想模型

2023-05-23 16:13:13網(wǎng)絡(luò)資源

　　構(gòu)建模型是科學(xué)研究的基本方法之一，模型在物理學(xué)中也得到了廣泛的應(yīng)用，物理模型是物理學(xué)理論體系的基石，物理模型的構(gòu)建當(dāng)然地也是物理學(xué)研究的主要方法之一，構(gòu)建物理模型，可以采用多種方式方法，本文只對(duì)物理模型的構(gòu)建中的理想化方法構(gòu)建，提出一些粗淺的看法。望對(duì)同學(xué)們有所啟發(fā)！

　　理想化方法是構(gòu)建物理模型最主要的一種方法，他是將復(fù)雜的物理過程、物理現(xiàn)象中最本質(zhì)具有共性的東西抽象出來，將其理想化、模型化，略去其次要因素和條件，抓住主要因素，即將其理想化，找出他們?cè)诶硐霠顩r下所遵循的基本規(guī)律，并構(gòu)建出相應(yīng)的物理模型。這是研究物理問題的重要思想方法。

　　1、構(gòu)建理想的物理模型是科學(xué)理論的依據(jù)

　　縱觀物理學(xué)發(fā)展史，許多重大的發(fā)現(xiàn)與結(jié)論，都是由科學(xué)家們經(jīng)過大膽的猜想構(gòu)思，創(chuàng)建出科學(xué)的理想化的物理模型，并通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)或?qū)嵺`驗(yàn)證，模型與事實(shí)基礎(chǔ)很好吻合的前提下獲得的。

　　伽利略讓小球從彎曲的斜槽上自由下落，當(dāng)斜槽充分光滑時(shí)，小球可沿另端斜槽上升到初始高度，如果另端斜槽末端越接近水平，小球?yàn)檫_(dá)到初始高度,將運(yùn)動(dòng)很遠(yuǎn)。如果末端完全水平，小球?qū)⒁恢边\(yùn)動(dòng)下去，永不停止。正因?yàn)橘だ锫詷?gòu)建了光滑這一理想化的模型，才有慣性定律的重大發(fā)現(xiàn)。

　　法拉第在1852年，對(duì)帶電體、磁體周圍空間存在的物質(zhì)，設(shè)想出電場(chǎng)線、磁感線一類力線的模型，并用鐵粉顯示了磁棒周圍的磁力線分布形狀，從而建立了場(chǎng)的概念，對(duì)當(dāng)前的傳統(tǒng)觀念是一個(gè)重大的突破。

　　1905年愛因斯坦受普朗克量子假設(shè)的啟發(fā)，大膽地建立了光子模型，并提出著名的愛因斯坦光電效應(yīng)方程，圓滿地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象。

　　盧瑟福以特有的洞察力和直覺，抓住粒子轟擊金箔有大角度偏轉(zhuǎn)這一反�，F(xiàn)象，從原子內(nèi)存在強(qiáng)電場(chǎng)的思想出發(fā)，于1911年構(gòu)思出原子的核式結(jié)構(gòu)模型。

　　倘若離開了物理模型，不僅物理研究無法進(jìn)行，而且對(duì)物理學(xué)科的縱深發(fā)展必然會(huì)起阻礙束縛的作用。

　　2、在中學(xué)物理中應(yīng)用的理想化模型構(gòu)建歸納起來有以下幾種

　　一是將物質(zhì)形態(tài)自身理想化，如質(zhì)點(diǎn)、系統(tǒng)、理想氣體、點(diǎn)電荷、勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)等。二是將所處的條件理想化，如光滑、絕熱等;三是將結(jié)構(gòu)理想化，如分子電流、原子模式結(jié)構(gòu)、磁力線、電力線。三是將運(yùn)動(dòng)變化過程理想化，如勻速圓周運(yùn)動(dòng)、等壓過程等溫、等容、等壓過程;勻速、勻變速直線運(yùn)動(dòng);拋體運(yùn)動(dòng);簡(jiǎn)諧振動(dòng);穩(wěn)恒電流等。其四是將物理實(shí)驗(yàn)理想化，包括將實(shí)驗(yàn)條件理想化、實(shí)驗(yàn)器材理想化等。

　　用理想化方法建立起來的物理模型，是對(duì)物理原型在理想化狀況下所遵循的基本規(guī)律的反映，而在現(xiàn)實(shí)的物理問題中，這些相應(yīng)的理想狀況并不存在，但這并不影響理想物理模型在實(shí)際物理問題中的應(yīng)用，因?yàn)橛泻芏鄬?shí)際的物理現(xiàn)象在一定的條件下，或在一定的范圍內(nèi)近似于理想狀況，由相應(yīng)的理想物理模型所得到的結(jié)論也是非常準(zhǔn)確的。比如由理想氣體模型所得到的理想氣體狀態(tài)方程在常溫常壓下是完全適用的。

　　3、教師在教學(xué)過程中要重視對(duì)學(xué)生建模意識(shí)的培養(yǎng)

　　理想的物理模型，既是物理科學(xué)體系中光輝的典范，也是解決現(xiàn)實(shí)物理問題不可或缺的依據(jù)，其重要性不言而喻。所以，教師在傳授知識(shí)的過程中，要根據(jù)實(shí)際課時(shí)的內(nèi)容安排，及時(shí)向?qū)W生強(qiáng)調(diào)基本物理模型建立的過程和條件，并要求學(xué)生牢固把握住這些基本的物理模型，并且在具體應(yīng)用解決物理問題時(shí),引導(dǎo)學(xué)生如何根據(jù)題設(shè)條件，從物理規(guī)律出發(fā)，通過分析、綜合、類比等，突出對(duì)所要研究問題起主要作用的因素，略去非本質(zhì)的次要因素，使思維從紛繁復(fù)雜的具體問題中抽象、構(gòu)造出我們熟悉的物理模型，然后應(yīng)用掌握的相關(guān)知識(shí)予以解決。當(dāng)然，對(duì)學(xué)生這種能力的要求并非一朝一夕就能培養(yǎng)出來的，需要教師把這種建模意識(shí)貫穿在教學(xué)的始終。要循序漸進(jìn)地啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生，使學(xué)生逐步熟悉并掌握這種科學(xué)研究的思維方法，養(yǎng)成良好的思維品質(zhì)，使構(gòu)建物理模型的意識(shí)真正成為學(xué)生思考問題的方法與習(xí)慣。