物理学中的模型化思维结构

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1、高三物理总复习文字情景审题直接条件间接条件临界条件草图环境时空关系模型对象模型过程模型规律受力分析运动分析质点动态分析确定对象决策系统力对空间积累（动能定理）动力学与运动学规律力对时间积累（动量定理）动量守恒能量守恒机械能守恒做功分析能量分析场分析物理环境场环境条件表达运算结果模型化思维结构forthequalityofreviewsandreview.Article26threview(a)theCCRAcompliance,whethercopiesofchecks;(B)whetherdouble

2、investigation;(C)submissionofprogramcompliance,investigationorexaminationofwhetherviewsareclear;(D)theborrower,guarantorloans17一、物理模型与物理模型的条件物理学是“模型”的科学，条件分析是学科的必然要求。物理模型，主要包括对象模型（如质点）和过程模型（如匀速运动）。它们往往是在对一些现实物理过程或对象进行科学地分析后，抓住事物的主要矛盾（决定性因素），忽略次要矛盾（次要性因素）

3、后得到的，这样做能够更加清晰地反映事物的本质规律。因此，物理模型的建构是在某些条件下抽象出来的简化近似结果。物理学概念、规律都是对物理模型而言的。从某种意义上讲，物理学理论的发展进化过程，就是物理模型发展进化的过程。在高中阶段，主要涉及了几种基本物理过程模型和典型物理情景。它们是：直线运动模型、平抛类平抛运动模型、圆周运动模型、碰撞反冲爆炸模型、简谐振动模型和简谐横波模型，以及天体运动情景、汽车启动情景、弹簧双振子情景、板块情景等。我们在应用物理学知识解决实际问题时，就需要将实际问题简化为上述几种基本物

4、理模型或情景，再运用相应的规律加以描述。而这一简化的过程，就需要将与现实对象或过程相关的种种条件和物理模型的条件加以分析比对，从而判定出现实对象或过程与哪个物理模型是最为相近的，这样才能正确地判断它的核心规律并正确地加以描述。对中学的众多物理习题分析发现，占有很大比重的，是运用演绎的思维过程分析求解问题。这是一个从“一般”到“特殊”的过程。即通过分析模型成立的一般条件，正确抽象基本物理模型，再依据题目中给定的时空关系条件、边界条件、临界条件等特定条件，决策恰当的模型所对应的物理规律，以建立已知条件和未知

5、量间的关系，求解出特定的解。所以，无论题目如何变化，只要我们能够依据模型成立的条件正确抽象对象与过程模型，恰当选择合理的物理规律对模型加以准确描述，同时正确表达情景中的一系列特定条件，这个问题就一定能够求解。概括而言，物理问题中的条件分为两类：模型成立的条件和物理情景中的特定条件。二、核心物理规律在高中物理中，我们学习认识了众多物理规律，如定义、定理、定律等等。但归纳起来，经典物理学中的核心规律只有六个。它们是：动力学及运动学规律、对时间积累规律（动量定理）、对空间积累规律（动能定理）、动量守恒定律、机

6、械能守恒定律和能量守恒定律。它们的关系如图：力对空间积累牛二律F=ma动量守恒力对时间积累条件条件能量守恒系统机械能守恒条件：只有保守力做功牛三律牛一律力运动经典牛顿力学规律体系其中，前三个是针对单质点或可视为单质点的质点系的规律，后三个是针对系统的规律。（限于高中知识水平限制，目前不考虑对质点组的描述。)每一种基本物理模型都可以运用这些核心规律加以描述，每一种规律在运用时都应遵循一定的思维操作规范（详述见后）。forthequalityofreviewsandreview.Article26threv

7、iew(a)theCCRAcompliance,whethercopiesofchecks;(B)whetherdoubleinvestigation;(C)submissionofprogramcompliance,investigationorexaminationofwhetherviewsareclear;(D)theborrower,guarantorloans17在解题时，我们应该根据题目所给的条件和设置的问题恰当选择最优规律，以求高效地求解。这也就是为什么在解题过程中需要有一个“决策”的过

8、程。三、情景的建立情景是一个物理事件在头脑中的形象化反映，建立情景是解决物理问题的前提和重要的思维过程。构成情景的要素有：对象、环境及时间与空间关系。环境主要指场和对对象产生影响或约束的物理结构，如：电场、磁场、斜面、圆轨道、绳、杆、高台等。时空关系即谁在什么时间出现在什么位置。通常指某个运动对象在多个运动阶段的时间和空间位置关系，或多个运动对象在一个物理事件中的时间和空间位置关系。建立正确的情景就是要分析发生的物理事件所处的环境及事件中的