基于物理模型思维方法的研究

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1、基于物理模型思维方法的研究基丁物理模型思维方法的研究摘要：科学的基本活动就是探索和制定模型，模型方法在建立物理规律、解释物理现象、做出科学预言中发挥了重大作用，建模能力也是学生思维能力的核心能力之一。因此在物理教学中，一定耍重视学生的建模能力培养。关键词：物理模型建模能力思维方法物理模型是对实际的问题进行科学抽象的处理，用一种反映原物本质特征的理想物质或过程或假设结构，去描述实际的事物或过程。建模既是一种思维过程，也是一种思维方法，其实质就是将隐藏在复杂的物理情景中的研究对象或物理过程进行简化、抽象、类比、提炼。因此，建模的目的就是根植于具体的物理情景并将其

2、准确地呈现出来,从而分析、处理和解决物理问题。物理教学的目的不仅是让学生学习必要的物理基础知识，更重要的是让学生学会思维，掌握处理实际问题的方法，培养学生分析、解决实际问题的能力。物理学科教育中的学科方法很多，而模型方法可以说是其中很重要的一种方法。当今教育大力提倡素质教育，倡导培养学生创新能力和实践能力，物理教学中应重视方法教育和能力培养。物理学中的每一个知识点都是通过适当的物理模型而获得，物理建模过程实际上就是科学探究能力和创新能力提高的过程，因而在物理教学过程屮应加强对学生建立物理模型能力的培养。一、物理模型在物理学中的作用模型方法乃是人们所说的科学方

3、法的核心，纵观物理学的发展史,模型方法在物理学的产生发展过程中发挥了重大的作用。物理学中的概念、规律和公式等几乎都是借助于物理模型进行抽象概括而来的。可以说，不了解和不掌握物理模型的方法，就学不好物理。物理模型的建立使许多抽象的物理问题变得直观、具体、形象。所以应充分重视物理教学中的物理模型1.物理模型是建立物理规律和理论的基础物理学是现代科学技术的基础，它的成就和研究方法已渗透到了儿乎所有的科学领域，而但在培养思维能力和实验能力等方面有不可替代的作用。理想模型是物理学研究的主要方法之一。理想模型是为便于研究而建立的…种高度抽象的理想客体，它抓住物质的主要特

4、征,忽略次要因素，形成一种经过抽象、概括了的理想化的模型。作为科学抽象的结果，理想模型也是一种科学概念，可是，它不同于-般的科学概念，如数学上的点与物理中的质点截然不同，因此我们一定要正确理解物理学中的理想模型，把握好这-概念的思维，掌握好这一概念的思维能力，就既能使问题得到了简化，乂不影响问题的木质，让问题迎刃而解。2.物理模型可以解释物理现象和实验定律利用物理模型可得出一些与实验事实相符合的理论结果，从而解释物理现象和实验定律。如我们可以从特鲁德的自由电子气模型出发,从微观上对欧姆定律和电阻定律进行解释。运用理想气体模型就可以从微观上对气体三个实验定律做

5、出合理的解释。爱因斯坦止是利用光的波粒二象性模型成功地解释了光电效应这一实验事实。3.利用物理模型可做出科学的预言物理模型的抽象过程中排除了大量的次要因素的干扰，突出了研究对象或物理过程（原型）的主要特征，充分发挥了逻辑思维的力量，可以使理想模型的研究结果超越现有的条件，并由此指出进一步研究的方向或做出科学的预见。海王星的发现就是物理模型的科学预见的一个精彩实例。法国学者布瓦尔发现据不同吋间的资料计算出的天王星运动轨道互不相同这一实验事实。徳国数学家贝塞尔为解释这一实验事实，利用开普勒行星轨道模型和牛顿引力理论大胆预言存在一颗新的行星。德国天文学家伽勒观测到

6、这颗行星（海王星），从而证实了贝塞尔预言的正确性。物理模型是物理思维的产物，是一种理想化形态。它的显著特点是舍弃原型中的次要因素，抓住原型中影响问题的主要因素，对研究对象作了极度的简化和纯化处理，从而使我们可以通过研究模型来认识原型的各种木质特征及其必然联系，建立物理概念，得出物理规律,形成物理理论，可以说，物理模型是物理规律和物理理论赖以建立的基础。如质点模型是万有引力定律、牛顿运动定律及力学理论建立的基础；点电荷模型是库仑定律以及电磁理论建立的基础；薄透镜、点光源、面光源等模型是几何光学的基础。二、物理模型的分类根据物理模型所反映的特定事物和特定问题的结

7、构特点，可以将物理模型分为以下儿种类型。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、理想流体、弹簧振子、单摆、点电荷、纯电阻（纯电容、纯电感）、点光源、汤姆逊模型、卢瑟福模型等。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Z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

8、物理过程、物理状态的模型。3.理想化实验模型在实验的