理想化模型在高中教学中应用

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“理想模型”方法在中学物理中的作用陈利华“理想模型”方法是物理学中研究事物的方法之一，它贯穿了整个中学物理，并在教学中发挥了重要作用。

一理想模型客观世界中物体间的相互作用相当复杂，进行物理研究时我们不可能面面俱到，在分析和研究物理现象时，为了研究问题的需要，我们常常忽略物理过程中的次要因素，抓住主要矛盾，抽象概括出“理想实体模型”、“过程理想模型”、“理想实验模型”等模型，使研究的问题得以简化，据此导出的规律能根实际物理问题相吻合或较好的吻合。

在教学实践中，使学生能深刻体会这种思维方法将有利于他们迅速把握解题方向。

通常物理理想模型包括：1．实体模型物理中的某些客观实体，如质点，舍去和忽略形状、大小、转动等性能，突出它具有所处位置和质量的特征，用一个有质量的点来描绘，这是对实际物体的简化，类似的实体模型，如：刚体、完全弹性体、理想气体、点电荷、薄透镜、弹簧振子、光滑平面（或斜面）、单摆、理想电表、理想变压器等等，都是属于将物体本身理想化，另外还有一些，如“光源、光线、电场线、磁感线等是属于人们根据它们的物理性质，用理想化的图形来模拟的概念。

2．过程理想模型实际的物理过程涉及的变量很多，一般比较复杂，为使过程简化，对于那些变化很小的物理量X,可以视为恒量，就可以得到理想化的物理过程。

如：匀速直线运动（V=S量）、匀变速直线运动（a= 恒量）、匀速圆周运动（量）、等温变化（丁=恒量）……等等，这些运动在实际当中是不存在的, 而是经过抽象的, 理想化的物理过程, 但是,据此研究而得出的规律与许多实际物理过程能较好的吻合,或在此基础上略加修正也能较好的吻合。

当我们计算飞机航程、时间和速度的关系时,就可以用匀速直线运动的公式进行计算,当近似地讨论地球公转运动时,我们可以用匀速圆周运动的有关公式,如果不用这种理想化的思维方式,即使最简单的物理过程都很难分析清楚,更不要说复杂的运动了。

3. 理想实验理想实验又叫思想实验,是揭示自然规律的科学方法之一。

高中物理思想方法总结1.微元法与极限法它本是高等数学中的知识领域问题,但在高中物理中只是思想方法领域的问题。

在高中也根本不可能把具体知识体系教给学生,但作为思想方法,它的地位反而更高。

虽然对问题的分析都是定性的,却反应了思维的质量和深度。

在处理匀变速直线运动的位移、瞬时速度,曲线运动速度方向、万有引力由“质点”向“大的物体”过渡、变力做功,等等,要大力向学生渲染这种思想方法。

2.隔离法除前面提到的对物体系统进行隔离的例子,还有对问题的过程或问题性质进行隔离的思想方法问题。

例如我们把电源隔离成无阻理想电源和电阻串联的两部分；把碰撞问题分隔成纯粹碰撞阶段和纯粹运动阶段──很多教师说“碰撞瞬间完成,还没来得及运动,忽略其位移”,其实这话不严密：不是没位移,而是把位移成分（哪怕很微小的位移）在运动阶段中体现了。

再如,在讨论卫星运行中的变轨问题时,往往分隔成变速、变轨,再变速、稳定在另一轨道等等几个理想段,实际中这些过程并不是界限分明分阶段进行的,而是交融在一起、伴随在一起的。

隔离法的运用,不是忽略了什么,也不是允许了什么误差,而是思维的一种方法与技巧。

运用这种方法,研究的结果是精确的。

3.忽略次要因素思想很多学生在讨论问题时,有两个误区：一是看问题不全面,类似的如电路中的功率等于电压与电流二者的积,电压增大为原来二倍时,有的学生就说功率就变为原来二倍；二是不知道多个因素影响中,需要忽略无穷小的和次要的因素。

例如随温度的增加导体的电阻究竟增加还是减小？再如在研究光学的成像时不用考虑色散、在研究干涉问题时不考虑衍射影响、在研究声速时不考虑温度影响等。

对此,应该让学生归纳出理性化的思绪：第一,精确度方面。

例如,研究铁球的自由落体运动,不做精确测量时,不考虑空气阻力。

但要进行精确研究,即便下落的是铁球,也要考虑空气阻力。

第二,在关注点方面。

例如还是铁球下落,看你关注的是什么。

如果你关注的是空气阻力影响,就不能忽略空气阻力。

化学教学中的模型方法及其运用作者：黄丽娟来源：《中学生数理化·教与学》2017年第07期在化学教学中运用模型方法，有利于教师将化学实物变得更加抽象化，加深学生对化学知识的理解和记忆，还有利于师生研究复杂化学关系中的规律性.因此，模型方法是化学教学中的重要内容.一、化学教学中的模型方法的具体含义化学教学中的模型方法，是利用一种特有的形式对化学物品的原型进行再现.模型方法在化学教学中的运用，是在教师获得一系列的感性知识的基础上形成的，是一种理想化的思维模式.在化学教学中运用模型方法，能够对化学实物进行整体性的描述，并有效揭示化学实物的本质和规律.所以说，模型方法是一种抽象的科学，有利于师生通过观察和研究等进行化学学习.通常情况下，模型方法将需要研究的体系称之为客体，并将研究者称之为主体.化学模型主要是主体和客体之间的中介，是主体进行研究的主要手段.化学模型与原型之间有一定的相似性，可能是形状相似，也可能是观念相似.因此，在化学教学中运用模型方法，所选用的化学模型必须要满足以下条件.（1）化学模型与原型之间的相似性.化学模型需要与原型在物质变化、性质以及化学物质的结构方面具有一定的相似性.比如，在学习氢原子合成氢分子的过程中，会遵照价键理论，将共用电子相关理论应用其中，并设计了H2的模型，从而清晰地描绘出原型的结构.（2）化学模型具有替代性.在化学教学中运用模型方法，所建立的模型要比较全面地体现出化学原型的基本特征以及变化规律，从而在具体的操作过程中利用模拟的操作完成化学原型的实际操作.（3）化学模型的可预见性.在化学教学中，对化学模型进行研究，能够得到各种信息，从而通过这些信息来获取原型的信息，并对未知的事物进行判断.比如，在氢原子合成氢分子时，氢原子之间会相互吸引，这种吸引导致在生成氢分子时会释放出一定的能量.同时，氢分子中的两个原子始终处于平衡距离附近，进而能够达到稳定状态.二、在化学教学中运用模型方法1.在化学教学中运用物质模型.所谓“物质模型”，就是利用实物对化学原型进行替代.在这个过程中，人们通过想象和加工，将物质制作成实物.在化学教学中，化工生产的模型都是以典型的化学设备和化学工业生产为原型的.这种原型能够体现化学教学理论与教学实践的结合，具有较强的直观性，有利于学生充分了解化工生产的流程、规模以及相关的生产原理.高中化学中的很多实验都是模拟性实验，这种实验类型具有一定的验证性.在化学教学中，教师要人为地制造条件和因素，对实际的化工生产进行模拟，引导学生进行思考，使学生在较短的时间内付出最小的代价获得最可靠的实验结果.这样，能够帮助学生形成正确的化学概念，并巩固所学知识，从而培养学生分析问题和解决问题的能力.2.在化学教学中运用想象模型.人们思想中的抽象物对原型的反映，被称为想象模型.在化学教学中运用比较多的是想象模型.在物质结构理论的指导下，为了适应化学教学的各种要求，需要对化学理论进行人为的加工，进而抽象成为化学概念.例如，在讲“分子结构”时，笔者利用分子结构的想象模型，让学生直观地看到分子内部的空间结构，使化学理论变得更加直观和形象.想象模型在表达和认知的过程中都比较直观.但是，这种模型是对原型的简化，其大小和形状结构都与原型之间存在差异，尤其是很多化学分析模型都是带颜色的，这不能作为原型的模型，只是为了方便教师的教学.3.在化学教学中运用符号模型.主要是通过特定的化学符号的组合来代替原型，进而对化学原型的组成和变化规律进行揭示.在化学教学过程中，常见的符号有元素符号、化学式、化学方程式、离子方程式、结构式等.其中，化学式能够对化学物质的物种以及组成原子的种类和数量进行显示，化学方程式能够对化学物质的本质属性以及它的变化规律进行揭示.符号模型能够在质和量两个方面对物质的本质规律进行研究.随着科学技术的不断发展，化学符号已经形成一整套通用、简明的符号系统，这个系统中的符号不断得到充实.现阶段，化学符号模型已经成为学生学习化学和掌握化学知识的重要手段.符号模型在化学教学中得到充分运用，不仅让学生会读、会写、会用，还让学生意识到化学符号在化学学习过程中的重要性.总之，化学教学中的模型方法是化学学习过程中的重要内容.化学作为一门基础的自然科学，需要教师积极研究，掌握化学运动的规律及研究方法，并采用科学的方法处理化学问题.在化学教学中运用化学模型方法，有利于学生直观地认识化学学科的基本知识，也有利于提高学生对化学的学习兴趣，从而提高学生的化学水平.。

《自由落体》教学设计【教学分析】1、教材分析《自由落体运动》是人教版高一第二章第五节内容。

自由落体运动是一种理想化模型，它在高中物理教学中具有特殊地位。

教材将自由落体运动放在此处有两个原因：其一，它是我们前面学习的匀变速直线运动的一种特例；其二，在它的定义中，用了“仅在重力作用下”的定义，初步渗透了用力的观点研究运动的方法。

由此可知，本节课的内容既是前面运动学的延续，又是下一章牛顿运动定律的序幕，起着承上启下的作用。

2、学情分析由于受到日常生活的影响，学生对于“重的物体下落的快，轻的物体下落的慢”印象很深，因此在教学过程中做好演示实验就显得尤为重要。

学生在学习本节内容以前，已经在前面的学习中掌握了匀变速直线运动的相关知识，具备了学习本节课内容的基本知识。

3、学习任务分析本节内容是对前几节运动学的知识和研究方法的应用和提升。

通过演示实验和学生合作实验，分析得出自由落体运动的性质，明确重力加速度的意义，不仅使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识和规律在实际问题中的应用，而且使学生在独立获取物理知识、探究物理规律、解决物理问题等方面获得具体的成果，体验科学研究的方法，让学生得到成功的体验，享受成功的愉悦，激发学习的热情和责任感。

本节教学的重点在于引导学生思考研究自由落体运动的实验原理和方法，特别是利用打点计时器记录运动轨迹和时间的方法及实验数据处理、结论得出、误差分析等实验方法。

本节教学的难点在于实验探究的思路、方法。

4、学习者分析学生前面已认识描述运动的基本物理量──位移、路程、速度、加速度，掌握匀变速直线运动的规律，并且通过对以上问题的研究，已体会到物理学研究问题的一些方法，如运用理想模型和数学方法（图象、公式），以及测加速度、处理实验数据等方法。

【三维目标】1. 知识与技能(1)明白影响物体下落快慢的主要因素是空气阻力，在忽略空气阻力时物体下落快慢相同；(2)掌握自由落体运动的定义及条件。

2．过程与方法(1）学会运用理想化方法，体验抓住主要因素、忽略次要因素的物理学研究方法，并能将实际问题转化为自由落体运动的模型进行处理；（2）引导学生观察思考物理实验，根据实验现象进行合理地假假设与猜想，最后进行验证，这也是物理学中研究问题的一般方法。

高中物理思想方法总结引导语：物理是一门很多学生都掌握不好的学科，其实学好物理是非常需要方法的，接下来是为你带来收集的高中物理思想方法总结，欢迎阅读！1．微元法与极限法它本是高等数学中的知识领域问题，但在高中物理中只是思想方法领域的问题。

在高中也根本不可能把具体知识体系教给学生，但作为思想方法，它的地位反而更高。

虽然对问题的分析都是定性的，却反应了思维的质量和深度。

在处理匀变速直线运动的位移、瞬时速度，曲线运动速度方向、万有引力由“质点”向“大的物体”过渡、变力做功，等等，要大力向学生渲染这种思想方法。

2．隔离法除前面提到的对物体系统进行隔离的例子，还有对问题的过程或问题性质进行隔离的思想方法问题。

例如我们把电源隔离成无阻理想电源和电阻串联的两部分；把碰撞问题分隔成纯粹碰撞阶段和纯粹运动阶段──很多教师说“碰撞瞬间完成，还没来得及运动，忽略其位移”，其实这话不严密：不是没位移，而是把位移成分（哪怕很微小的位移）在运动阶段中体现了。

再如，在讨论卫星运行中的变轨问题时，往往分隔成变速、变轨，再变速、稳定在另一轨道等等几个理想段，实际中这些过程并不是界限分明分阶段进行的，而是交融在一起、伴随在一起的。

隔离法的运用，不是忽略了什么，也不是允许了什么误差，而是思维的一种方法与技巧。

运用这种方法，研究的结果是精确的。

3．忽略次要因素思想很多学生在讨论问题时，有两个误区：一是看问题不全面，类似的如电路中的功率等于电压与电流二者的积，电压增大为原来二倍时，有的学生就说功率就变为原来二倍；二是不知道多个因素影响中，需要忽略无穷小的和次要的因素。

例如随温度的增加导体的电阻究竟增加还是减小？再如在研究光学的成像时不用考虑色散、在研究干涉问题时不考虑衍射影响、在研究声速时不考虑温度影响等。

对此，应该让学生归纳出理性化的思绪：第一，精确度方面。

例如，研究铁球的自由落体运动，不做精确测量时，不考虑空气阻力。

但要进行精确研究，即便下落的是铁球，也要考虑空气阻力。

人教版高中物理选择性必修1第2章第1节简谐运动教学设计课题简谐运动单元 2 学科物理年级高二教材分析本节在节前“问题”中列举了多个实例，通过让学生归纳共同点来引出机械振动的概念;而后从运动学的角度认识弹簧振子，通过实验得出弹簧振子的位移一时间图像: 再通过数据分析发现弹簧振子的位移一时间图像是正弦曲线。

简谐运动可以根据运动学和动力学特征分别进行定义，本节根据运动学特征给出了简谐运动的定义。

本节的重点是形成简谐运动的概念和认识它的位移一时间图像，难点是弹簧振子理想化模型的建构和简谐运动位移与时间函数关系的得出。

学习目标物理观念：认识弹簧振子。

科学思维：通过观察和分析，理解简谐运动的位移—时间图像是一条正弦曲线。

科学探究：经历对简谐运动运动学特征的探究过程，加深领悟用图像描绘运动的方法．科学与态度与价值观：通过对简谐运动特征的学习，培养实事求是的科学探究精神。

重点简谐运动的运动学特征的探究过程。

难点简谐运动的运动学特征教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课思考1：我们以前学过哪些运动形式？加速度大小方向都不变的匀变速直线运动。

（自由落体运动）加速度大小方向都不变的匀变速曲线运动。

（平抛运动）加速度大小不变方向改变的变加速曲线运动。

（匀速圆周运动）思考2：这些运动的共同点是什么?观察图片，回答问题。

观看视频和演示，总结所演示运动的特点。

复习旧知识，建立高中所学习的运动类型的知识框架。

讲授新课一、机械振动1、定义：物体在平衡位置附近的往复运动。

思考3：这些运动的共同特点是什么？2、特点：（1）平衡位置——“对称性”。

振动停止时物体所在的位置（2）往复运动——“周期性”课堂练习1、简单应用：下列运动中属于机械振动的是（）A、树枝在风的作用下的运动B、竖直向上跑出的物体的运动C、说话时声带的振动D、爆炸声引起的窗扇的运动答案：ACD二、弹簧振子——理想化模型1、概念：小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。

物理学中常用的理想化模型作者：谭伦明来源：《新课程学习·上》2013年第04期摘要：构建理想化模型是物理教学研究中的常用方法。

在处理实际问题中，如何构建模型的方法和对中学阶段常见物理模型的种类的了解，是处理问题的关键，怎样建立模型才能最接近于实际效果，这是解答物理实际问题的重要思路。

做好这些将会对物理教学起到事半功倍的作用。

关键词：理想化模型；常见模型种类；碰撞模型所谓理想化，就是借助于抽象和虚构一些与讨论问题相关的、同现实客体相结合的、但又不具有现实客体的其他各种复杂性的理想客体，并以他们来代替现实客体而进行研究的一种科学方法。

理想化方法是物理教学和研究的一种最基本也是最常用的一种方法，没有理想化就没有现代物理学，而客观世界的复杂性、多样性和统一性也需要理想化的观点。

在现实生活和学习中，实际问题往往是很复杂的，其中，包含一些非本质的枝节，对于某些具体问题来说，事物的各种特性中，有的属于本质特性，有的则属于非本质的特性；影响事物的各种因素中，有的属于主要因素，有的则属于次要因素；有的对事物的发展起决定作用，处于被支配的地位。

物理模型就是把实际问题理想化，先略去一些次要因素，而突出其主要因素，这样我们就可以得到一些简要的物理规律。

高中物理教学中理想化模型的应用十分广泛，无论是作为研究对象的物体、物体运动的变化，还是物体所处的环境和条件，都是以各种理想化的形式而出现的，它们都是从实际问题抽象出来的理想化的问题。

所以，我们在教学中应当对物理课本、习题、考试中所涉及的理想化模型都应该有一个清晰的认识，理解为什么必须对这些问题进行这样或那样的理想化处理，在什么条件下这些理想化的处理才是最有效的。

下面是我总结的中学物理教学、复习备考中常见的几种理想化模型。

一、质点模型在中学物理课本中，将一些物体看成质点就是在某些情况下，我们可以忽略物体的大小和形状，而突出“物体具有质量”这个要素，把它简化为一个有质量的物质点，这样的点称为质点；在另外一些情况下，我们虽然不能忽略物体的大小和形状，但是，可以用其上任意一点的运动来代替整个物体的运动，于是整个物体的运动也可以简化为一个点的运动，把物体的质量赋予这个点，它也就成了一个质点。

高中物理常用的理想化模型中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2013）06-0205-01理想化模型就是抽象和虚构的结合，与讨论问题相关的、同现实客体相结合的、但又不具有现实客体的其他各种复杂性的理想客体。

并以他们来代替现实客体而进行研究的一种科学方法。

理想化方法是物理教学和研究的一种最基本也是最常用的一种方法，没有理想化就没有现代物理学，而客观世界的复杂性、多样性和统一性也需要理想化的观点。

在现实生活和学习中，实际问题往往是很复杂的，其中包含一些非本质的枝节，物理模型就是把实际问题理想化，先略去一些次要因素，而突出其主要因素，这样我们就可以得到一些简要的物理规律。

高中物理教学中理想化模型的应用十分广泛，无论是做为研究对象的物体、物体运动的变化、还是物体所处的环境和条件，都是以各种理想化的形式而出现的，它们都是从实际问题抽象出来的理想化的问题。

所以我们在教学中应当对物理课本、习题、考试中所涉及到的理想化模型都应该有一个清晰的认识，理解为什么必须对这些问题进行这样或那样的理想化处理，在什么条件下这些理想化的处理才是最有效的。

下面是高中物理教学中常见的几种理想化模型。

1.质点模型在中学物理课本中，质点是这样定义的：在某些情况下，我们可以忽略物体的大小和形状，而突出”物体具有质量”这个要素，把它简化为一个有质量的物质点，这样的点称为质点；在另外一些情况下，我们虽然不能忽略物体的大小和形状，但是可以用其上任意一点的运动来代替整个物体的运动，于是整个物体的运动也可以简化为一个点的运动，把把物体的质量赋予这个点，它也就成了一个质点。

也就是说，质点就是没有线度和形状而带有质量的点。

但是任何物体都具有一定的大小和形状，由于这些特性的存在，我们就很难确定这些物体的位置和物体的运动。

质点模型的建立就给我们解决这类问题带来了极大的方便。

2.刚体模型在某些情况下，物体的体积、形状不可忽略，但这些情况物体的体积和形状的变化是可以忽略的。

333第25卷第5期绥化学院学报2005年10月 V ol.25　N o.5Journal of Suihua UniversityOct.2005理想化方法在中学物理教学中的应用①②孙桂英(绥化市第一中学　黑龙江绥化　152061)摘　要:本文论述了理想化方法及理想化方法在中学物理教学中的应用,共分两部分,第一部分为理想模型的定义、分类及在教学中的作用;第二部分为理想实验的定义、与实际实验的区别及在物理学发展和教学中的作用。

关键词:理想化方法;理想模型;理想实验中图分类号:G 633.7 文献标识码:A 文章编号:1004-8499(2005)05-0176-02 物理学方法是物理学发展中的灵魂,学习物理必须学会物理学的基本方法。

方法还是从知识学习到能力发展之间的中间环节,是沟通知识和能力的桥梁。

物理学研究方法种类很多,物理学史上许多的科学理论的建立都与理想模型和理想实验有关,即理想化方法。

下面我就谈一谈理想化方法及在中学物理教学中的应用。

理想化方法是借助于逻辑思维和想象力,有意识地突出研究对象的主要因素,完全排除次要因素和无关因素的干扰,在大脑中形成理想化的研究客体或相互联系,来探索物理世界内在奥秘的方法。

它是一种科学抽象的方法。

在物理学的研究中,理想化方法一般有如下两种形式:建立理想模型;进行理想实验。

一、理想模型理想模型,是指在原型(物理实体、物理系统、物理过程)的基础上,经过科学抽象而建立起来的一种研究客体。

理想化模型可以分为对象模型、条件模型、和过程模型三类。

(一)对象模型:用来代替由具体物质组成的、代表研究对象实体系统的模型叫做对象模型。

如质点、刚体、单摆、理想气体、点电荷、点光源、简谐波、理想变压器、原子模型等,都属于对象模型。

(二)条件模型:把研究对象所处的外部条件理想化,所建立的模型叫做条件模型。

如光滑平面、轻杆、轻绳、均匀介质、均强电场、均强磁场等,都属于条件模型。

(三)过程模型:把具体过程纯粹化、理想化后所抽象出来的物理过程叫做过程模型。

物理学中的理想化模型与实际应用
物理学是一门研究自然界各种现象的科学，其中理想化模型在理论研究和实际应用中扮演着重要的角色。

让我们一起来探讨这些模型在物理学中的意义和应用。

理想化模型的概念
理想化模型是物理学中常用的一种描述工具，它通过简化和抽象，将复杂的现象或系统简化为易于处理的形式。

这种模型通常忽略掉一些细节，以便更好地理解和研究系统的基本特性。

理想化模型的作用
在物理学研究中，理想化模型起着桥梁的作用，帮助科学家们更好地理解自然规律。

通过构建简化的模型，我们可以更清晰地认识系统的运行机制，预测其行为，并为实际应用提供指导。

理想化模型与实际应用
尽管理想化模型在理论研究中发挥着重要作用，但在实际应用中，我们也需要考虑到模型的局限性。

现实世界往往复杂多变，理想化模型可能无法完全描述所有情况，因此在应用时需要谨慎对待。

物理学中的实际应用
物理学的理论研究常常会转化为实际应用。

例如，光学中的理想化模型可以帮助设计高效的光学器件；力学中的模型可以用于工程设计和结构分析；热力学中的模型则可以应用于能源系统的优化等领域。

理想化模型在物理学中既是强大的工具，又有其局限性。

在探索自然规律和应用科学知识时，我们需要充分理解模型的适用范围和局限性，才能更好地应用于实际生活和工程领域。

理想化模型在物理学中扮演着重要的角色，既为理论研究提供了便利，又在实际应用中需要谨慎对待其局限性，以确保科学研究和工程实践的准确性和有效性。

一理想化的定义理想化方法是一种科学抽象，是研究物理学的重要方法，它根据所研究问题（一般都是十分复杂，涉及诸多因素）的需要和具体情况，确定研究对象的主要因素和次要因素，保留主要因素，忽略次要因素，排除无关干扰，从而简明扼要地揭示事物的本质。

二理想化模型的优点建立这种理想模型的目的是为了暂时忽略与当前考察不相关的因素，以及某些影响很小的次要因素，突出主要因素，借以化繁为简，以利于问题的分析、讨论，从而较方便地找出当前所研究的最基本的规律，这是一种重要的科学方法，也是物理学中常用和科学分析方法。

三理想化模型的分类理想化方法包括理想实验方法和理想模型方法。

（1）理想实验方法理想实验又叫假想实验或思想上的实验，它是人们在思想中塑造的一种理想实验，是逻辑推理的一种特殊形式，在实际中并不能进行。

伽利略用著名的理想斜面实验发现了力与运动的关系，指出运动不需要力来维持；研究电场强度时，设想在电场中放置不会引起电场改变的电荷，考查场中各点F/q的值，引入电场强度的概念。

显然上述实验是人们在思维中进行的理想过程，与实际实验相比，理想实验能更大程度地突出实验中的主要因素，得出更本质的结论。

理想实验是在大量实验与观察基础上的理想归纳，是建立在以事实为根据上的科学抽象。

（2）理想模型理想模型可分为对象模型、条件模型和过程模型。

（1）对象模型：用来代替研究对象实体的理想化模型，如质点、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、理想变压器、点光源、光线、薄透镜以及关于原子结构的卢瑟福模型、玻尔模型等都属于对象模型。

是对实物的一种理想简化。

（2）条件模型：把研究对象所处的外部条件理想化建立的模型叫做条件模型。

如光滑表面、轻杆、轻绳、均匀介质、匀强电场和匀强磁场都属于条件模型。

是对相关环境的一种理想简化。

（3）过程模型：实际的物理过程都是诸多因素作用的结果，忽略次要因素的作用，只考虑主要因素引起的变化过程叫做过程模型。

是对干扰因素的一种简化。

第一章 运动的描述第1节 质点 参考系课标解读 课标要求 素养形成1.理解质点的概念,知道质点是一种理想化模型,并可以判断物体是否可以看作质点2.理解参考系的概念,知道运动具有相对性3.能正确选择参考系分析物体的运动 1.物理观念:知道将物体抽象为质点的条件,能将特定实际情境中的物体抽象成质点 2.科学思维:体会建构物理模型的思维方式,认识物理模型在探索自然规律中的作用1.篮球场上,运动员每一次的投篮命中都在为观众们奉献着精彩表演。

在研究运动员投篮瞬间篮球的转动时,能忽略篮球的形状和大小吗?在研究什么样的问题时可以忽略篮球的形状和大小?提示:篮球离手瞬间的转动情况,可以影响其在空中运行的稳定性,球的大小和形状不能忽略。

研究篮球从离手到投进篮筐的轨迹时,可以忽略其形状和大小。

2.坐在火车里,看到对面的火车缓缓开动,等到站台出现,才知道对面的火车根本就没有动,而是自己乘坐的火车开动了,请问对面火车缓缓开动和自己乘坐的火车开动分别怎么解释?提示:对面火车缓缓开动,是对面火车相对于自己乘坐的火车在动;自己乘坐的火车开动,是相对于站台在动。

一、物体和质点1.质点的定义:忽略物体的①形状和②大小,把物体简化为一个有质量的点,这样的点称为质点。

2.把物体看作质点的条件:物体的形状和大小对研究问题的影响可以忽略。

3.理想化模型:在物理学中,突出问题的③主要因素,忽略次要因素,建立④理想化的物理模型,并将其作为研究对象,是经常采用的一种科学研究方法。

质点就是一种理想化模型。

二、参考系1.定义:为了描述物体的运动而假定为不动、用来作⑤参考的物体。

2.参考系的选取(1)参考系的选取是任意的,但选取的参考系不同,结论往往不同,通常选⑥地面为参考系。

(2)参考系既可以是静止的物体,也可以是⑦运动的物体。

1.很小的物体一定能看成质点。

( ✕)2.做直线运动的物体一定能看成质点。

( ✕)3.自然界中没有绝对静止的物体。

( √)4.只能选择静止的物体作为参考系。

理想化模型在高中物理教学中的应用摘要：构建理想化模型是处理物理问题常用的方法。

在处理实际问题过程中，如何构建模型最接近于实际效果，是处理问题的关键.通过习题分析，了解构建模型的具体思路和方法，能起到事半功倍的作用。

关键词：物理模型理想化模型模型方法纵观物理学发展的历史，建立理想化模型，是简化物理学研究的重要手段。

随着物理学的发展，物理模型越来越受到人们的重视，它促进了物理规律、理论的发展，推动了物理学向新的领域扩展。

一、什么是理想化模型它是根据所研究的物理问题的需要，从客观存在的事物中抽象出来的一种简单、近似、直观的模型。

具体地说，是对事物的各个物理因素加以分析、忽略与问题无关或影响较小的因素，突出对问题起作用较大的主要因素，从而把问题简化，这一理想的抽象模型，就是理想化模型。

二、理想化模型的特征理想化模型主要具有4个特征:近似性、抽象性、局限性和相对性。

模型的近似性主要表现在任一理想化模型都是以一定的客观实体为基础，它反映了事物的主要性质。

另一方面模型与实体不同，它在实际生活中不存在，这又表现了它的抽象性。

任何理想化模型都是在一定的条件下建立起来的，离开了这一条件这一模型就不能使用.这就是理想化模型的局限性。

某个事物在不同的情况下，如同一物体在这个问题中可视为质点.而在另一间题中则不能作质点处理，这就是理想化模型的相对性。

三、建立理想化模型的原则建立理想化模型的一般原则是首先突出问题的主要因素,忽略问题的次要因素。

物理学是一门自然学科,它所研究的对象、问题往往比较复杂,受诸多因素的影响有的是主要因素,有的是次要因素。

为了使物理问题简单化,也为了便于研究分析,我们往往把研究的对象、问题简化,忽略次要的因素,抓住主要的因素,建立理想化的模型。

例如我们研究列车从西宁开往北京的运行时间这类问题时,由于列车的长度比西宁到北京的距离小得多,这时我们可以不考虑列车的长度,把列车可看做质点。

即质点的实际物体的一种抽象,是理想化的物理模型。

《自由落体运动》教学设计教材分析自由落体运动是一种理想化模型，在高中物理教学中具有特殊的地位．在知识上它是匀变速直线运动的一个特例，在方法上渗透着理想化模型的重要研究方法．在整个必修一教学的安排上，匀变速运动的教学重点在于规律的应用，自由落体运动的新课教学则要向学生介绍用现代先进教学仪器研究自由落体运动的规律特征，有利于学生站在一个现代新科技的角度观望历史人物对自由落体的研究，体会近代物理的先驱伽利略是如何实行研究的——这是向高中学生首次介绍伽利略的物理学研究方法的教育，它在整个高中物理教学中具有特殊重要的意义．本课程的教学设计要解决两个问题，一是怎样引入课题和分析论证课题；二是介绍自由落体运动规律以及用打点计时器实验时的注意事项．这两个问题是统一的，前者是教学的组织，即课程进展的形式；后者是课题内容本身，这两者的结合便是本课的教学任务．教学重点自由落体运动的规律．教学难点自由落体运动规律的得出．课时安排1课时三维目标1．知识与技能（1）了解研究自由落体运动的历史事实和科学方法；（2）理解自由落体运动的规律，并能灵活使用；（3）理解重力加速度，知道它的大小、方向，了解它的变化．2．过程与方法通过一系列探究实验，让学生从实验中分析归纳出自由落体运动的特点，培养学生将形象思维转化为抽象思维的水平，归纳概括出物理概念和规律的水平．3．情感、态度与价值观培养学生严谨的科学态度，准确地获取知识的方法．教学准备牛顿管，抽气机，自制课件．学生每四人一组：刻度尺、铁架台、打点计时器、纸带、硬币、铁片、纸片若干张、钢球（大小各一个）．教学过程导入新课教师：现在我来做一个小实验，请同学们仔细观察，看看有什么发现？（如图，取面积相同的纸片和硬币从同一高度同时无初速度释放）学生：硬币下落得比纸片快些；硬币做直线运动，纸片做曲线运动．推进新课一、什么是自由落体运动老师：很好！同学们有两个发现，这节课我们先来研究第一个发现．为什么硬币下落得快些？学生：因为硬币比纸片重些．老师：真是这样吗？学生：沉思．教师：请同学们按如下表中的实验内容进行实验，看看有什么发现？实验内容实验结果结论面积相同的纸片与硬币从同一高度同时无初速度释放硬币先落地重的物体下落快两张一样的纸，将其中一张搓成团，另一张铺平，从同一高度同时无初速度释放纸团先落地同样重的物体下落时也有快慢之分一张大纸和一张小纸，将小纸搓成团，大纸铺平，从同一高度同时无初速度释放纸团先落地轻的物体下落快学生：物体下落的快慢似乎与物体的轻重无关？老师：那么你们认为与什么有关呢？学生：与物体的体积有关、与物体的形状有关．老师：给每实验小组发几个大小不一的小铁球和形状各异的小铁块（老师事先准备好的）．请同学们按表格中的实验内容进行实验，记下实验结果，看看有什么发现．学生：进行实验并记录实验结果．老师：怎么样？学生：似乎与体积大小和形状也无关．老师：既然同学们的实验结果是物体下落快慢与物体的轻重、体积大小、物体的形状无关，那么与什么有关呢？学生：（交流、讨论）与空气阻力有关．老师：你们的意思是，如果没有空气阻力，轻重物体的下落快慢是一样的，是吗？学生：是．老师：用如下图所示的真空管进行演示．教师活动：教师可以再问：既然和重力无关，那和什么因素有关呢？学生通过实验1、2分析得出纸片比铁片和纸团下落得慢是因为纸片受到空气的阻力作用比较大．通过实验3、4可分析得出：当物体受到的空气阻力作用很小，可以忽略不计时，不同物体下落的快慢是相同的结论．这样一步一步层层深入地研究，从不同条件下得出不同结论，使学生初步了解研究问题的方法．教师活动： 演示：“牛顿管”实验，使用电磁式的“牛顿管”，并且展示在真空环境中的铁片和羽毛下落的录像，并且用慢动作播放．学生观察思考：学生观察实验现象得出：如果物体只受重力，不同物体由静止开始下落的快慢都相同的结论．教师讲解提问：物体只在重力作用下，由静止开始下落的运动称为自由落体运动．谁能根据自由落体运动的定义说说自由落体运动的条件？学生回答：条件：物体只受重力，初速度为零． 教师强调：在实际中，如果物体下落时受到的空气阻力作用比重力小得多、阻力可忽略不计时，物体自由下落的运动可看成自由落体运动．如：钢球、房檐水滴等的自由下落．二、研究自由落体运动的位移、速度随时间的变化规律 教师活动：给出挂图——自由落体运动的小球的频闪照相的照片，让学生观察分析小球运动的特点．学生观察回答：回答出小球自由下落的运动是加速运动． 教师提问：是匀加速运动吗？学生思考后猜想是匀加速运动．教师给出答案并且追问根据，然后引导学生利用实验验证． 学生活动：学生分组利用实验仪器测量并计算，在连续相等的时间里的位移差Δx 1、Δx 2、Δx 3，看Δx 1、Δx 2、Δx 3是否相等.x 1 x 2 x 3 x 4 数据/cm Δx /cm教师活动：选择学生的纸带进行投影分析，由公式Δx ＝aT 2可知，若Δx 1、Δx 2、Δx 3近似相等，则可判断出重物自由落体运动是匀加速运动．板书： 提出问题 猜想 实验验证 处理数据 结果问题2：自由落体运动的x －t 和v －t 关系 v ＝at x ＝12at 2自由落体运动规律12v gtx gt=⎧⎪⎨=⎪⎩三、研究不同物体做自由落体运动的加速度相同教师提问：物体自由下落的运动是匀加速运动，不同物体下落的加速度是否相同？ 学生活动：提出问题 猜想 导致悖论 实验验证 结果问题1：不同的物体下落快慢是否相同物体的质量、物体的表面积有关伽利略的巧妙推理牛顿管实验自由落体运动模型学生通过分析、思考得出：两物体下落的时间t 相同，位移x 也相同，由公式x ＝12at 2，可得出a 相同的结论．教师讲述、提问： 在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度，用g 表示．g 是矢量，方向总是竖直向下的．大家阅读书上的表格，从表格中你能发现什么，同一地点物体的g 值都相同吗？有何规律？一般计算中取何值？粗略计算中取值为多少？学生阅读书本回答：纬度越高，g 值越大，而且都接近9.8 m/s 2. 教师活动：教师通过大屏幕投影来说明重力加速度的大小、方向和随位置的变化规律．指出一般计算时取g ＝9.8 m/s 2，粗略计算中常取g ＝10 m/s 2.板书： 提出问题 猜想 实验验证 理论验证 结果问题3：不同物体下落时的加速度是否相同a 和物体无关 牛顿管实验h ＝12at 2不同物体h 相同，所以a 相同自由落体(重力)加速度教师讲述提问：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动．前面学过的匀变速直线运动的基本公式和推论是否适用于自由落体运动？在自由落体运动中，如果物体下落的位移用h 表示，前面的公式在这里可写成什么形式？学生回答：适用 v t ＝gt 、h ＝12gt 2教师活动：用大屏幕打出例题：1991年5月11日《北京晚报》报道了一位青年奋勇接住一个从15层高楼窗口跌出的孩子的动人事迹．设每层楼高是2.8米，这位青年从他所在的地方冲到一楼窗下需要的时间是1.3秒．请估计一下，他要接住孩子至多允许他有多长的反应时间？（将剪报与题同时投影至屏幕上）学生活动：学生思考，然后分析过程并解决问题． 设计意图：通过本题的分析过程，可以让学生知道如何利用自由落体运动的性质解决自由落体运动问题，既可以培养学生科学的思维方式，让学生感受到物理就在我们的身边，又可以向报道中的青年学习，学习那种奋不顾身的精神，渗透思想品德的教育．课堂小结作业布置1．书本45页练习1、2、3.2．布置学生课后阅读书本45页内容，测定每人的反应时间．。