中学物理中理想模型
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图4轻绳、轻杆、轻弹簧三种模型之比较轻绳、轻杆、轻弹簧作为中学物理最常见的三种典型的理想化力学模型,在各类题目中都会出现,有必要将它们的特点归类,供同学们学习时参考。
一. 轻绳(或细绳)中学物理中的绳和线,是理想化的模型,具有以下几个特征:(1)轻:即绳(或线)的质量或重力可以视为等于零。
由此特点可知,同一根绳(或线)的两端及其中间各点的张力大小相等;例1. 如图1所示,PQ 是固定的水平导轨,两端有两个小定滑轮,物体A 、B 用轻绳连结,绕过定滑轮,不计滑轮的摩擦,系统处于静止时,α=37°,β=53°,若B重10N ,A 重20N ,A 与水平导轨间摩擦因数0.2μ=,则A 受的摩擦力( )A .大小为4N ,方向向左B .大小为4N ,方向向右C .大小为2N ,方向向左D .大小为2N解析:要分析A 物体所受摩擦力,必须确定两绳子对A 的拉力情况。
因为两绳均为轻绳,且滑轮摩擦不计,因此绳子两端及其中间各点的张力大小相等,只要对B 物体受力分析即可知道绳子拉力大小情况。
如图2所示,B 受重力、两绳拉力1F 、2F 而平衡,由力的平衡知识即平行四边形法则可知:1=sin =6B F G N α, 1=cos =8B F G N α。
再以A 物体为研究对象,如图可知,A 物体所受摩擦力为21862f F F N N N =-=-=,方向向左。
本题C 选项符合题意。
(2)软:即绳(或线)只能受拉力,不能承受压力。
由此特点可知:绳(或线)与其他物体的相互间作用力的方向总是沿着绳子。
注意轻绳 “拉紧” 和 “伸直”的区别:“拉紧”的轻绳,一定有张力,而“伸直”的轻绳,还没有发生形变,没有张力。
例2. 物体A 质量为m ,用两根轻绳B 、C 连接到墙上,在物体加一个力F ,如图所示,60θ=︒,要使两绳都能伸直,求力F 范围。
解析:我们先假设拉力F 较小,则绳C 将松弛,绳B 将拉紧,因此,拉力F 的最小值min F ,出现在绳C 恰好伸直无弹力,而Q 图1 Q图2图5 绳B 张紧时。
“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。
教学信息新教师教学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。
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。
其次理想化的模型要根据所研究问题的需要而定,并不是不变的,把一个实际问题抽象为什么样的模型,要具体问题具体分析,即使同一研究对象,在不同的研究中也可能需要抽象成不同的模型。
解决物理问题选择模型时,要综合考虑所研究问题的目的、性质等,然后再做出选择。
四、理想化模型方法的作用1、推动物理学发展由于受人们认识水平和时代科技水平的限制,理想化模型不可能全面地反映原型,所以如果提出的理想化模型不能说明新观察到的现象,或与新的实验事实有矛盾,就需要对这个理想化模型进行补充、修正、甚至否定,提出新的理想化模型,再由实验检验。
“理想模型”及其在物理习题中的应用作者:向发仕来源:《读写算》2012年第33期摘要:文章主要介绍了理想模型及其在中学物理习题中的应用。
简要讨论了它的起源、分类、特点、认识的一般过程和作用,并引入实例具体分析。
本文从理论到实际再到理论地阐述了理想模型教学在中学物理教学中的重要地位。
关键词:理想模型教学实例分析中学物理教材无论哪一部分的内容都是以理想模型为基础向学生传达物理知识的。
理想模型是中学物理知识的载体,通过理想模型的教学来教育学生从中学会如何去科学抽象,即如何抓住主要矛盾,忽略次要矛盾;学会如何处理实际问题。
当前我国正在推行素质教育,培养学生的能力是其中的关键,培养思维能力更是一切能力的核心。
培养和提高学生分析问题和解决问题的能力是物理教学的目标之一。
因此,要抓住每一个理想模型的教学过程,把它作为培养和提高学生科学能力的一次实际锻炼,让学生从中学到一些在其一生起作用的思想方法和物理知识。
而理想模型在物理习题中的应用又是理想模型教学中的一个重要环节。
一般的物理习题都是拟题者根据自己头脑中的一个理想化物理模型,结合某些问题情境和物理条件而拟定出来的。
解题过程就是还原拟题者物理模型的过程,也就是把实际问题抽象化,把具体问题模型化,把具体问题抽象成熟悉的典型物理问题的过程,这种模型化方法是物理解题中的一种普遍方法。
1 物理模型知识综述物理学所分析研究的实际问题往往很复杂,为了着手分析与研究,物理学中常常突出主要矛盾,忽略次要矛盾,对实际问题进行科学抽象化处理,用一种能反映原物本质特征的理想物体(过程)或假想结构,去描述实际的事物,这样的物体称为“理想模型”。
1.1 理想模型的起源在亚里士多德时代,人们普遍认为运动是需要力来维持。
而伽利略则认为运动不需要力来维持,为了证明自己的观点是正确的,伽利略做了这样一个实验:让一个球沿斜面滚下,这样球的速度将增大。
若是给这个球一个起始推动让它沿斜面向上滚,它会慢下来(然后停下来并回头向下滚)。
论物理学中的理想模型摘要: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!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。
探究中学物理解题中的构建理想模型法摘要:构建理想模型法是对物理现象、本质规律探索学习的一种方法,这种方法将现实的物质转化为理想的模型,促使学生在理解学习、物理解题时,更容易分析物理知识的核心内容,让学生一步步的深入到物理问题的解决中,是提升学生解题能力的重要方式。
关键词:物理模型;初中物理;模型法;解题能力引言:中学物理中的一些定律、问题的分析都是基于构建理想的模型上进行的,而构建理想模型法解题也具备抽象性、近似性、相对性和局限性等特点,凸显的是问题的主要因素,让学生在解题中对次要的因素进行理想化分析,针对不同的物理问题构建不同的理想模型,进而解决问题。
1.找出物理问题的题干中物理对象及关系,初步建立理想模型中学物理问题的出题方式,往往不仅是考查学生对某一知识点、物理规律的掌握运用,而是训练学生的物理思维、物理建模能力,物理问题的题干不会直接阐述物理对象中所含有隐形条件及物理对象之间的关系,甚至题干中还会出现许多干扰的因素,影响到的学生分析问题,而构建理想模型的方法,可以帮助学生的排除干扰因素,理想化干扰因素,对问题主要因素、问题的主要考查的知识点进行分析,而区分识别物理问题的题干中干扰因素,正确的找出物理问题的物理对象及对象关系是最为基础,也最为关键的环节,是学生初步搭建理想模型,完成解题过程的重要过程。
而在具体的实践中,教师可以依据教学的内容及进度,设置物理问题,让学生先学会找到所有的物理对象及物理关系,对题干的关键信息进行分析,之后再找出次要的、干扰的因素,进行理想化建模,帮助学生更简单的分析物理问题,具备解决物理问题的能力。
例如在中学物理有关“力”、“运动和力”的相关物理问题的解决中,物理问题的题干中往往含有多个物理对象及物理关系,需要学生能够找准物理对象及物理关系,进行理想化的建模,排除干扰的因素,分析问题,如有这样一道题物理问题“如图一,木块竖立在小车上,随小车一起以相同的速度在水平地面上向右做匀速直线运动,不考虑空气阻力,下列说法是否正确”,问题有四个选项,分别为A.如果小车突然停止运动,木块将向左倾倒B.木块对小车的压力与木块受到的重力是一对平衡力c.小车对木块的支持力与木块受到的重力是一对平衡力D.木块对小车的压力与地面对小车的支持力是一对相互作用力,根据四个选项,学生在解题当中需要具体的分析物体“小车与木块”的受力情况,题干直接示意不用考虑空气阻力的因素,那么学生可以建立理想化模型,分析物体间的摩擦力、重力、压力等物理关系,学生通过建立理想化的受力分析,将木块作为主要因素,找出其受力情况,理想化次要的摩擦力等因素,只考虑“竖直方向”受到的重力及小车对其的支持力为一对平衡力,找出正确的答案C。
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。
●典型物理模型及方法◆1.连接体模型:是指运动中几个物体或叠放在一起、或并排挤放在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。
解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。
整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体,对整体用牛二定律列方程隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时,把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。
连接体的圆周运动:两球有相同的角速度;两球构成的系统机械能守恒(单个球机械能不守恒)与运动方向和有无摩擦(μ相同)无关,及与两物体放置的方式都无关。
平面、斜面、竖直都一样。
只要两物体保持相对静止记住:N=211212m F m F m m ++(N 为两物体间相互作用力),一起加速运动的物体的分子m 1F 2和m 2F 1两项的规律并能应用⇒F212m m m N+=讨论:①F 1≠0;F 2=0122F=(m +m )a N=m aN=212m Fm m +②F 1≠0;F 2≠0N=211212m F m m m F ++(20F=就是上面的情况)F=211221m m g)(m m g)(m m ++F=122112m (m )m (m gsin )m m g θ++F=A B B 12m (m )m Fm m g ++F 1>F 2m 1>m 2N 1<N 2(为什么)N 5对6=F Mm (m 为第6个以后的质量)第12对13的作用力N 12对13=Fnm12)m -(n ◆2.水流星模型(竖直平面内的圆周运动——是典型的变速圆周运动)研究物体通过最高点和最低点的情况,并且经常出现临界状态。
(圆周运动实例)①火车转弯②汽车过拱桥、凹桥3③飞机做俯冲运动时,飞行员对座位的压力。
④物体在水平面内的圆周运动(汽车在水平公路转弯,水平转盘上的物体,绳拴着的物体在光滑水平面上绕绳的一端旋转)和物体在竖直平面内的圆周运动(翻滚过山车、水流星、杂技节目中的飞车走壁等)。
思维定势与理想物理模型——高中物理教材习题商榷之我异大济中学物理组黄建煌一,思维定势对物理的影响思维能力是智力的核心.思维品质是思维能力强弱的反映,是个体思维活动中智力特征的表现,是判断智力层次,确定一个人的智力是正常,超常或低下的主要指标.物理思维品质是指人们在研究和解决物理问题以及学习物理知识的过程中逐步形成和发展的,并在这个过程中表现出来的,直接影响工作效率的个体智力特征.它主要包括思维的深刻性,灵活性,批判性,独创性,敏捷性.其中思维灵活性如果表现较差的话,容易受消极的思维定势的影响,会具体体现在以下三个方面:(1)不能根据问题的要求,灵活地确定研究对象;(2)不能多方位,多角度灵活选择解决问题的方法;(3)不能形成物理事物的动态图景,不善于对物理过程进行分析,不能抓住问题的本质,而常常只考察一个状态,从对一个状态的分析就直接列出数学方程或者得出问题的答案.以上的现象不仅仅体现在许多高中学生对物理的学习及应用中,而且在高中物理教师的实际教学过程中也大有市场.诸如此类的现象表现的尤为明显的是:一些物理教学参考刊物经常发表高中物理教师对高中物理教材中的一些问题的探讨和商榷的文章.笔者认真阅读了这些文章,觉得很有必要解决的是物理教师自身的思维定势对物理教学的消极影响.思维定势是人们在思维活动中所倾向的特定的思维模式.它有积极的一面,积极的思维定势有利于物理概念的形成和对物理规律的理解;同时也有消极的一面,消极的思维定势是指人将头脑中已有的,习惯了的思维模式生搬硬套到新的物理情景中去,不善于变换认识的角度和改变解决问题的方式.经常表现为先前的学习对后继学习的消极影响,主要是在问题的条件发生变化时,不能采用新的思维方式和解决问题的方法.由此出现知识和方法的负迁移.这种现象是人们在思维中普遍存在的一种心理现象.它是指人们按照某种固定的思路和模式去考虑问题,表现为思维的倾向性和专注性.二,思维定势在物理教学中引起的商榷学生在学习物理或应用物理知识解决问题时,头脑中并非是一张白纸,而已从日常生活中积累了不少与物理有关的感性经验,形成一幅被前科学概念和经验所占领了的,以强烈的感情色彩描绘的物理世界图画.其中有些经验中形成的观念和前科学概念是错误的或片面的,从而干扰物理学习的正常进行,干扰学生对物理概念和物理规律的正确理解,干扰了学生在实际应用物理知识去解决物理问题的过程中.更值得关注的是这种对学生的干扰已直接或间接地干扰了物理教师的正常教学,表现为许多物理教师并没有意识到,这是学生思维定势的消极影响产生的一种错误现象而不去纠正之,反而怀疑教科书是否严谨而大加商榷.在此,笔者就许多师生认为高中《物理》第一册(必修)第56面和第60面两道习题的表述的不严密及《教师教学用书》中对这两题的解答过程有欠妥之处,并认为对题目的表述内容必须进行修订的问题进行探讨.以期获得抛砖引玉的作用,请同行们加以关注,相信会有同感.为了便于说明问题,笔者以下提供的例题选自人民教育出版社物理室编的现行高中物理教材:2000年出版的"全日制普通高级中学教科书(试验修订本必修)"《物理》第一册.教材第52面的例题题目如下:一个物体,质量是2,受到互成120角的两个力和的作用,这两个力的大小都是10,这个物体产生的加速度是多大许多师生都认为该题文字描述不够严密,他们认为应改成:一个质量为2的物体,放在光滑的水平面上,受到互成120角的两个水平力和的作用,这两个力的大小都是10,这个物体的加速度是多大诸如此类的还有教科书第54面的练习二的第(7)题和60面的练习五的第(1)题等,由于这几个题目极其相似,在此不一一列举.许多师生都认为一定要把题中的物体放在"光滑的水平面上",受的二力必须是"水平"等.否则,"根据题目的叙述使人考虑到物体还要受到重力的作用"而不清楚重力与题中的两个力的关系怎样,无法把该题做出来.在此,恳请读者认真地阅读原题的文字,就会发现原题的表述中没有一个字(或词)隐含有必须考虑重力的影响.从理想实验模型的角度来看,我们完全可以想象得出该题物理情境中的物体就只(有且仅有)受到两个互成120度,大小为10牛的力的作用,没有必要把该题所述的物理情境放在有重力影响的环境中去,从而造成搞不清自己无中生有的"重力"与题中已知两力的关系,使自己陷入思维混乱的泥潭之中.试问,两位老师为何紧紧抓住重力(万有引力场)不放如果按照上述的逻辑,那为何不更严谨些,再增加以下条件:题中的物体不带电或者物体所在的环境没有电场和磁场.否则,就是加了"光滑的水平面"和"水平力"的条件,题目还是不能做.因为题中物体还可能受到电场力或磁场力的作用!不是吗在此,笔者对产生这种错误的定势思维的起因来加以推敲分析,请同行指正.(1)大量的与"重力"有关的题海,使许多师生产生一种没有重力环境的题就不知所措,怀疑题目不严密而无法入手,或者会自我潜意识地加入重力从而篡改原题的物理情境.(2)因为我们生活在重力环境无处不在的地球上,使许多人把"重力"深深地刻在头脑里,使得许多学生在做任何题目都非"有重力"不可的思维潜意识."自觉"地把一些本不该考虑重力的题目放入地球表面环境中去考虑重力的影响.三,理想物理模型的建构众所周知,理想实验模型的建构是研究物理的一种重要手段和方法.这种研究方法造就了许许多多的著名的大物理学家,如伽利略,牛顿,爱因斯坦等,他们都是善于建构理想物理模型的人.理想物理模型是根据研究的问题和内容在一定条件下对研究客体的抽象,从多维的具体图像中,抓住最具有本质特征的图像,建立起一个易于研究的,能从主要方面反映研究客体的新图像.在物理学中,由于研究对象和所涉及问题的复杂性,因此,把研究对象概括为理想模型的例子很多,并且各具特色.如质点,刚体,轻质弹簧,弹簧振子,理想流体,弹性球分子模型,理想气体,绝热物质,绝对黑体,理想热机,点电荷,检验电荷,理想导体,纯电阻,理想变压器等等.它们从不同的侧面,不同的角度描述和揭示了在不同的情况下,在不同的问题中实际物体的特征.实际上,物理学中的研究客体,许多都是利用科学抽象和概括的方法建立起来的理想化模型,从某种意义上讲,各种理想模型的出现正是物理学向深度和广度发展的重要标志之一.这也是中学物理教师必须教给学生的,并影响学生对物理的学习能否向更高层次发展的重要方法."理想实验"也叫"臆想实验","假想实验",是人们在真实实验的基础上,在理想或极端条件下,充分发挥想象力,利用逻辑推理又辅助以形象变换的思维过程.它是科学工作者源于自身经验而又超出自身经验的一种高级思维活动,它以实践为基础,是物理工作者在科学实践的基础上,对实际研究过程中出现的问题进行辨证的,深入的,十分抽象的思维.根据理想实验的结果,对某种看法或断言做出检验或评判,有时还能得出一些新的物理规律,而不必顾虑技术上的困难.爱因斯坦指出,理想实验是一种"思考实验",是虚构的,不能实现的实验.理想实验的一般程序是:首先提出需要研究或评判的课题;其次设计出不必考虑任何技术困难,实际上往往无法实现的实验(起码当时无法实现);第三,充分发挥想象力,并运用逻辑推理得出结论.理想实验是物理学一种很重要的思维方法,它在发现原有理论的错误和局限以及建立新的理论等方面都起着重要的作用,而且也是物理学家的一种有力的辩论和反驳的方法,同时还可能对相关的新兴学科的创立及其发展发挥主要的作用.比如,牛顿第一定律是伽利略从假设的一个理想光滑斜坡进行严密逻辑推理得到的,但牛顿第一定律描述的内容是指物体不受任何力的作用下的一种物理情境,而并不是在有重力与支持力相互抵消的物理情境.为此,笔者认为在教学中必须认真纠正学生存在的错误的思维定势.物理题目是否考虑重力的影响,要认真阅读题目的表述内容是否有与重力有关的字或词,比如是否有诸如"水平","竖直"等字词条件,而不能主观臆断篡改题意.我们提倡创新和发散的思维,但我们永远不能抛弃严谨的治学态度(包括做题时的审题).否则,将影响学生的学业.而且,更重要的是,高中物理教学的重要任务之一是应教会学生会用理想的实验模型去解决物理问题,这将具有更深远的意义.所以,我们不但可感受到高中物理教材那些例题和习题的精妙和严谨,而且,还可感受到教材编者的良苦用心.。
理想物理模型在高中物理教学中的基础作用和意义摘要:在物理教学中,利用理想物理模型可以使学生对抽象难懂的物理学基本规律有更加清楚的认识,理想物理模型贯穿高中物理教学始终。
本文主要阐述了理想物理模型在高中物理教学中所发挥的作用及其意义。
关键词:理想物理模型高中物理教学作用意义世间所有自然现象之间都存在一定的联系,而物理学就是以物质间存在的基本运动形式为主要研究对象的学科。
在物理学领域,常会采取将研究对象进行形象化、纯粹化的方法进行研究,理想化的研究对象即本文所要探讨的理想化物理模型,其在高中物理学习中发挥着极为重要的作用。
1、理想物理模型的类型理想物理模型主要分为以下几种类型:(1)实物模型,即在特定条件下降物理研究对象的部分次要因素予以忽略的理想化模型,例如单摆、质点以及杠杆等,此类模型将研究对象的部分次要因素所产生的影响予以了忽视,从而为学生掌握相关知识提供了便利;(2)过程模型,主要适用于对物理事件发生过程的分析,即将物理过程中某些次要因素予以忽视,从而得到理想化变化过程,例如气体等压变化以及等容变化等,借助此类理想模型,物体运动过程中的主要方面及规律就会更加突出,便于学生理解和掌握;(3)数学模型,原则上讲,客观规律都具有数学表现形式,物理模型的构建过程,就是对表现物理状态及过程的规律的数学模型的构建过程;(4)模拟型模型,很多物理学概念及规律,其具体的内容是通过抽象形式表现出来的,对此可以借助模拟型模型加以描述,例如磁感线以及等势面等。
在中学物理教学内容中很多知识及规律都需要借助此种模型。
2、理想物理模型在高中物理教学中的作用及意义2.1高中物理教学中理想物理模型的作用(1)有助于科学思维方法的培养在中学物理教学过程中,培养学生的物理思维能力至关重要。
笔者在长期的教学实践中发现,学生在开始接触物理的时候,通常会将主要关注点集中在理论知识方面,对思维方法的重要性认识不足。
中学物理可以划分为几大阶段,每个阶段对应着不同的思维方式,在一定程度上讲,只有充分认识到物理学习各个阶段思维的特点及规律,才能取得满意的学习效果。