物理模型概念

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　工程地质学报　１００４—９６６５／２０１０／１８（６）一０８８０－０７　

关于物理潜蚀作用及其概念模型的讨论木　

李喜安①②③　黄润秋②　彭建兵①　陈志新①　

（①长安大学西安７１００５４）　（②成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室成都６１００５９）　（③西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安７１００５４）　

摘要在对国内外物理潜蚀作用相关文献进行调研的基础上回顾了潜蚀作用的研究历史，对目前物理潜蚀作用研究中存　在的问题进行了总结。指出潜蚀工程地质问题在各类工程建设活动中已经变得越来越突出，但由于潜蚀作用发生环境的多　

样性、作用方式的复杂性、发生过程的随机性等原因，造成实际应用中将各种潜蚀作用尤其是物理潜蚀作用过程的概念经常　混淆。对“管涌”、“渗透压密”、“接触管涌”、“接触冲刷”、“流土”、“突涌”、“接触流土”、“流砂”、“流滑”等物理潜蚀作用的　发生机理进行了深入细致的分析，在此基础上对目前一些界定不严格的物理潜蚀相关概念进行了辨析和澄清，初步建立了清　晰的物理潜蚀作用概念模型，为潜蚀工程地质进一步研究奠定了基础。　关键词物理潜蚀管涌渗透冲刷流土突涌流砂概念模型　

中图分类号：Ｓ１５７．１，Ｓ１５１．９２　文献标识码：Ａ　

ＥＳＴＡＢＬＩＳＨＭＥＮＴ　ｏＦ　ＣｏＮＣＥＰＴＵＡＬ　ＭｏＤＥＬＳ　ｏＦ　ＰＨＹＳＩＣＡＬ　ＳＵＢ－　

ＧＲｏＩ　ｉ］Ｄ　ＥＲｏＳＩｏＮ　

ＬＩ　Ｘｉ，ａｎ①⑦③ＨＵＡＮＧ　Ｒｕｎｑｉｕ②ＰＥＮＧ　Ｊｉａｎｂｉｎｇ￣ＣＨＥＮ　Ｚｈｉｘｉｎ①　

（￣Ｃｈａｎｇ　ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ　ａｎ　７１００５４）　（（￣Ｓｔａｔｅ１６ｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆＣ，ｅｏ一日　Ｐｒｅｖｅｎｔｏｎ　ａｎｄＧｅｏ—ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００５９）　（￣Ｋｅｙ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｗｅｓｔｅｒｎ　Ｃｈｉｎａ＇ｓ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｘｉ　ａｎ　７１００５４）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ　ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ　ｒｅｖｉｅｗ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｉｓｓｕｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｗｏｒｋ　ｏｆ　

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动力学中几个常见物理模型分析

作者：沈赟

来源：《中学生数理化·教与学》2016年第01期

物理问题依赖于一定的物理模型，中学阶段涉及的物理模型众多，其中动力学中典型模型比较多.一般情况下，熟练地运用牛顿第二定律处理这些模型背景下的物理问题，是学生能力的体现.本文选择斜面模型、等时圆模型等物理模型进行分析和探讨.

一、斜面模型

物理中的斜面，通常不是题目的主体，而只是一个载体，即处于斜面上的物体通常才是真正的主体，斜面既可能光滑，也可以粗糙；既可能固定，也可以运动.

二、等时圆模型

1.质点从竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到环的最低点所用时间相等.

2.质点从竖直圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑到下端所用时间相等.

3.两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点，质点沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到下端所用时间相等.

解析：本题考查等时圆知识，亦可用牛顿运动定律结合运动学知识解析，意在考查考生灵活选用物理规律解答物理问题的能力.由题可知A、B、C、D恰好在以AC为直径的圆上，且C为最低点，由等时圆知识可知三小球在杆上运行时间相等，A对.

三、水平传送带模型

总之，中学物理教材中有许多物理知识比较抽象难懂，往往不易被学生理解和接受.学生经常感到问题复杂，学习起来比较困难.但通过采用模型方法来实施教学，能突出问题的主要因素，简化其次要因素，帮助学生建立起清晰的物理情景，揭示物理过程，达到疏通思维渠道，使物理问题由难变易、由繁变简的效果.物理过程的处理和物理模型的建立，都离不开对物理问题的分析.在物理教学中，通过对物理模型设计思想及建模过程的探究性学习，能培养学生对复杂物理问题进行具体分析、区分主要因素和次要因素，抓住问题的本质特征，正确运用科学抽象思维的方法处理物理问题的能力，有助于学生思维能力的提高，有助于学生掌握物理学的研究方法.

热考培优(七)|概念模型、物理模型与数学模型

[热考解读]

模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式，模型一般可分为概念模型、物理模型和数学模型三大类。

1．概念模型

含义：指以图示、文字、符号等组成的流程图形式对事物的规律和机理进行描述、阐明。例如光合作用示意图、中心法则图解、免疫过程图解、过敏反应机理图解、达尔文的自然选择学说的解释模型、血糖平衡调节的模型等。概念模型的特点是图示比较直观化、模式化，由箭头等符号连接起来的文字、关键词比较简明、清楚，它们既能揭示事物的主要特征、本质，又直观形象、通俗易懂。

2．物理模型

含义：根据相似原理，把真实事物按比例放大或缩小制成的模型，其状态变化和原事物基本相同，可以模拟客观事物的某些功能和性质。如生物体结构的模式标本、细胞结构模式图、减数分裂图解、DNA分子双螺旋结构、生物膜流动镶嵌模型、食物链和食物网等。物理模型的特点是：实物或图画的形态结构与真实事物的特征、本质非常相像，大小一般是按比例放大或缩小的。

3．数学模型

含义：用来定性或定量表述生命活动规律的计算公式、函数式、曲线图以及由实验数据绘制成的柱形图、饼状图等。如组成细胞的化学元素饼状图，酶的活性受温度、酸碱度影响的曲线，光合作用中随光照强度、温度、CO2等条件变化时光合作用强度的变化曲线，有丝分裂和减数分裂过程中染色体、染色单体以及DNA数量的变化规律，碱基与氨基酸的对应关系，基因分离定律和自由组合定律的图表模型，用数学方法讨论种群基因频率的变化，探究自然选择对种群基因频率的影响，同一植物不同器官对生长素浓度的反应曲线，“J”型种群增长曲线的数学模型和公式Nt＝N0λt，能量金字塔等。

[命题设计]

1．模型可以简化生物学问题，有助于问题的解决。下列关于模型建立的说法，正确的是( )

A．可用计算机软件制作真核细胞的三维实物模型

B．用公式Nt＝N0λt表示单个种群的“S”型增长趋势

物理模型是对物理系统或现象的描述、表示或表达的抽象工具。它是通过使用数学方程、符号、图表或计算机模拟等方法，对物理系统进行简化和理论化的表示，以便进行研究、分析和预测。

物理模型可以分为几种类型：

数学模型：使用数学方程、公式和符号来描述物理系统或现象。数学模型可以是解析模型，如微分方程或代数方程，也可以是数值模型，如计算机模拟。

实验模型：通过实验观测和测量物理系统，从而得出对其行为和特性的理解。实验模型可以用来验证理论模型的准确性，并提供实际数据进行比较和分析。

计算机模型：利用计算机技术和数值方法，将物理系统转化为离散的数学模型。通过计算机模拟，可以对复杂的物理系统进行模拟和分析，以获得对系统行为和性能的预测。

缩尺模型：将真实物理系统的某些特征或比例缩小，以便进行实验或观测。例如，在风洞中进行的飞行器模型试验，可以通过缩小比例来研究其气动特性。

物理模型的使用有助于我们对物理系统的理解、预测和控制。它们可以帮助我们解释观测到的现象，推断出潜在的规律和关系，并提供对系统行为的定量描述。物理模型在科学研究、工程设计、技术开发等领域中起着重要的作用，帮助我们解决问题、做出决策和进行创新。