大学力学的理想模型法的物理例子
摘要:理想化模型就是只考虑事物本身及其影响的主要因素,而忽略其次要因素的理想想象。它是为了我们更好的分析研究对象而采用的一种方法。 通过理想化使物理规律简单、明晰,易于理解。
关键字: 理想模型 条件模型 主要因素 次要因素
物理世界是纷繁复杂的,正如我们所感受到的一样。事物之间,总是存在着千丝万缕的联系,在我们研究这个纷繁的事务之间的千丝万缕的联系时,难免会被各种因素所困扰。但我不希望那些无关紧要的因素去左右我们的想法。这就是理想化模型的动机!保留对所研究问题起决定影响的主要因素,以突出物质的基本特征及其基本规律。这种科学抽象的产物就是理想化模型。什么是理想化模型呢? 就是对一个客观的事物,只考虑事物本身及其影响的主要因素,而忽略其次要因素,对客观事物的存在条件、属性、状态等的一种理想的想象。物理模型的理想化是为了我们更好的分析研究对象而采用的一种方法,它的原则是突出主要矛盾!它的目标是忽略次要因素,展现问题的本质!
对象模型是什么一、理想模型的种类
1、物理对象模型
实际物体在某些特定条件下往往可抽象为理想的研究对象,即物理对象模型。物理中常见物理对象的理想模型有:质点、刚体、弹性体、理想流体、弹簧振子、单摆、点电荷、试验电荷、无限大平板、点磁荷、纯电阻(纯电容、纯电感)、光线、薄透镜、点光源、绝对黑体、汤姆逊模型、卢瑟福模型等。如研究竖直放置在光滑圆弧形轨道上的物体作小幅度运动时就可以把它等效为单摆模型处理;研究跳水运动员时就要把跳水运动员看作全部质量集中在其重心的一个质点模型。
2、物理过程模型
将实际物理过程进行处理,忽视次要因素,考虑主要因素;忽略个性,考虑共性,使之成为典型过程,即过程模型。比如:匀速直线运动,匀变速直线运动,抛体运动,匀速圆周运动,简谐运动,质点运动的自由落体运动,完全弹性碰撞,电学中的稳恒电流,等幅振荡,热学中的等温变化、等容变化、等压变化、绝热变化等等都是物理过程、物理状态的模型。比如:发射炮弹时炮弹在炮筒里的运动,火车、汽车等交通工具在开动后或停止前的一段时间内的运动,石块从不太高的地方下落的运动等。由于它们的运动都很接近匀变速直线运动,
我们可以把它们的运动当作匀变速直线运动来处理。
3、理想化实验模型
在实验的基础上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,根据逻辑推理法则,对过程进一步分析、推理,出其规律。伽利略就是从斜槽上滚下的小球滚上另一个斜槽,后者坡度越小,小球滚得越远的实验基础上,提出了他的理想实验,从而推倒了延续两千年的“力是维持运动不可缺少的原因”的结论,为惯性定律的产生奠定了基础。
4、模拟式模型
物理概念和规律在形式上是抽象的,在内容上是具体的,因此,我们可以用模拟式模型来描述。比如:关于电场和磁场中引入的电场线、等势面和磁感线等就是模拟式模型。其实,电场线、等势面和磁感线都是为了研究电场和磁场而引入的一系列假想曲线(面),但是这些曲线(面)并非人们单凭主观愿望臆造出来的,用电场线、等势面和磁感线这些模拟式模型能使一些看不见、摸不着的客观事物变得具体化、形象化。
5、条件模型
物理过程总是在一定条件下发生的,条件模型将条件理想化,以便突出主要的物理现象和过程。例如:“光滑“、”弹性碰撞”、“均匀”、“轻质”、“理想电表”、“薄透镜”等都属于条件模型。条件模型往往隐含着已知条件,如表面光滑隐含摩擦系数为零;弹性碰撞隐含全过程不仅动量守恒;理想电表隐含内阻为零……。在解题过程中注意条件模型中隐含条件的发掘,无疑对于正确解题是很重要的。

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