浅议《物理化学》中的理想化方法

理论创新新课程NEW CURRICULUM物理学术语理想化方法，就是一种理论思维的方法，是人们在认识事物、探索事物内在本质和规律的过程中形成的。

物理建构大厦的组成，包含了形形色色的理想化方法。

理想化方法包括：理想化模型和理想化实验两个部分。

1．研究的内容1.1理想化模型将现实生活中复杂难辨的各种因素影响下的物理过程，提取出来其受影响的主要因素，进行抽象化的过程。

举个例子，在学习电学时，我们研究电荷间的相互作用时，研究电荷作用力的大小受什么因素影响的时候，可以知道受到带电体的形状、大小、所带电荷量的多少、电荷的分布、电荷之间的相对位置，以及介质等多种因素的影响。

这么多的因素夹杂在一起如果我们眉毛胡子一把抓，不分主次地考虑各种因素，就会感觉无从下手，也根本得不到最终我们想要的结果。

在物理研究历史以来，大量的实验表明：起决定作用的就是电荷的电量，以及介质的介电常数。

这才是最重要的因素。

我们不能眉毛胡子一把抓，要分清主次。

建立“理想模型”，行之有效，化繁为简。

物理学研究中，理论与实践是相辅相成、互相促进，缺一不可的，物理学是一门建立在实验基础上的学科，实验事实需要理论知识的总结概括和描述，另一方面，理论知识也需要由实验来验证。

这就是理论联系实际的理念。

1.2理想化实验理想化实验（是一种假想的实验），是人们在思维进程中塑造的一种理想化的过程，（它是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法），理想化实验并没有脱离生活实际随心所欲的假想，而是以实际生活的实践经验作为想象的基础点，在已经存在的科学实验的基础之上建立的、模拟的，理想化实验是对实际的情况进行的科学抽象，最后深入本质得到真相。

伟大的物理学家爱因斯坦就十分重视理想实验的研究。

众所周知爱因斯坦对于相对论的研究使得人类科学发生了翻天覆地的变化。

爱因斯坦通过设想的闪电理想实验，提出了同时性的相对性概念。

这就是理想化思想在物理学中重要的运用之一。

因为运用了理想化的思维方式，伟大的物理学家爱因斯坦，为人类物理科学的发展翻开了崭新的一页，谱出了震撼宇宙的一首华丽的乐章。

中考物理复习的具体考点：⽜顿与理想化法相关推荐中考物理复习的具体考点：⽜顿与理想化法 在物理教学过程中，再现物理学家进⾏科学研究时所采⽤的思想和⽅法，可以让学⽣领略到科学的本质，掌握科学学习的策略和科学的思维⽅法，从⽽提⾼学⽣的科学素质。

英国科学家⽜顿总结了伽利略、笛卡尔等⼈的研究成果，在⼤量经验事实的基础上。

通过进⼀步的推理。

概括出著名的⽜顿第⼀定律。

这⾥⽜顿研究问题的过程中抓住了事物的本质特性。

忽略次要因素或⽆关因素。

经过科学的抽象，建⽴了理想化模型。

⽤理想化模型代替客观原型的研究⽅法就是理想化⽅法。

理想化⽅法是物理科学研究和物理学习中最基本、应⽤最⼴泛的⽅法。

例1 如图所⽰，在研究真空能否传声的时候，将⼀只⼩电铃放在密闭的玻璃罩内，接通电路，可清楚的听到铃声，⽤抽⽓机逐渐抽去玻璃罩内的空⽓，听到铃声越来越弱，可以得到结论：_________。

实验中⽆法达到绝对的真空，但可以通过铃声的'变化趋势，推测出真空时的情况，这种⽅法称为“理想化实验法”。

请你另举例说明⼀个理想化实验： 点评： 理想化实验法是指建⽴在真实实验基础上，对条件进⾏理想化处理，经过逻辑推理、判断⽽得出⼀种理想条件下的物理规律的⽅法。

例2 以下是物理学中的⼏个研究实例：①在研究磁场时，引⼊“磁感线”；②在研究物体受⼏个⼒作⽤的情况时，引⼊“合⼒”的概念；③在研究电流时，将它⽐做⽔流；④在研究光的传播时，引⼊“光线”。

前⾯⼏个实例中，采⽤“建⽴理想模型法”的是（） A．①③ B．②③ C．①④ D．③④ 点评 解答物理问题时，我们常常运⽤理想化⽅法，对于某些问题可以通过寻找和建⽴合适的理想化模型来处理，即将研究对象、条件等理想化，达到化繁为简的⽬的。

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谈建立物理理想化模型的方法作者：吴军锋来源：《教师·理论研究》2009年第03期摘要：物理理想化模型能清晰反映问题本质，有利于分析和发现规律。

建立正确的理想化模型是物理学中分析问题和解决问题的重要思维方法。

本文结合教学实际，对建立物理理想化模型的方法进行了探索。

关键词：物理；理想化模型；方法；客观实际物理学所研究的对象是物质的结构及其运动的规律。

在物质世界中，任何一个事物都是多样性的统一，都具有多方面的特性，并且总是与其他事物发生着错综复杂的联系，受到其自身和周围环境中其他各种复杂因素的影响或制约。

然而，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，对事物的发展起决定作用，有的则属于次要因素，处于被支配的地位。

实际上，物质的多种特性会相互掩盖，影响事物的多种因素会相互干扰，这对于我们研究实际问题造成极大的困难。

因此，人们常常采取化繁为简的原则，把较为复杂的物质运动和现象先简化为较简单的物理问题进行研究，从而得到能反映研究问题本质的结果，再根据具体情况针对这个结果进行必要的修正和补充，这种研究问题的方法就是建立物理理想化模型的方法。

运用物理理想化模型的方法，可以使我们充分发挥理性思维中的抽象和想象的力量，以此分离事物的本质特性和非本质特性及影响事物的主要因素和次要因素，便于我们认识事物的特征和规律。

所谓理想化模型，就是为了便于解决实际问题，抓住对研究问题起决定作用的主要因素而建立起来的科学抽象模型。

这种模型可以清晰地反映研究问题的本质特性，呈现问题所包含的主要矛盾，利于我们分析和发现规律。

在我们的教材中蕴藏着十分丰富的理想化模型方法的教育内容，而建立正确的理想化模型是物理学中分析问题和解决问题的重要思维方法。

因此，在物理教学中，教师必须把进行理想化模型方法教育作为自己教学任务的一部分，从而达到逐步培养学生建立理想化模型能力这一目的。

在中学物理教学中建立理想化物理模型的探讨在中学物理教学过程中，理想化模型是很重要的一个工具，建立理想化物理模型，是非常重要的一个过程，建立好了理想化模型，对学生的学习是万丈高楼的基石。

物理模型是在抓住主要因素忽略次要因素的基础上建立起来的，它能具体、形象、生动、深刻地反映事物的本质和主流。

中学物理教学的实质是利用抽象简化后的物理模型研究物理规律的教学，通过分析模型的内涵，借以研究物理过程发生发展的规律。

如何拓宽模型教学范畴，利用模型搞好物理教学，尤其是做好综合复习，对提高学生综合应用知识的能力，引导学生不断提出问题，而后解决问题，对提高学生综合分析能力尤其重要。

模型法是解决物理问题的重要而又基本的方法，是学生分析问题和解决问题能力的最高层次之一，因此我们在教学中要重视理想模型的教学，引导学生正确运用模型法解决物理问题，从而加深对物理概念及物理规律的理解，提高处理物理问题的能力。

一、物理模型在教学中的运用（一）建立模型概念，理解概念实质概念是客观事物的本质在人脑中的反映，客观事物的本质属性是抽象的、理性的。

要想使客观事物在人脑中有深刻的反映，必须将它与人脑中已有的事物联系起来，使之形象化、具体化。

物理模型大都是以理想化模型为对象建立起来的。

建立概念模型实际上是撇开与当前考察无关的因素以及对当前考察影响很小的次要因素，抓住主要因素，认清事物的本质，利用理想化的概念模型解决实际问题。

如质点、刚体、理想气体、点电荷等等。

学生在理解这些概念时，很难把握其实质，而建立概念模型则是一种有效的思维方式。

（二）认清条件模型，突出主要矛盾条件模型就是将已知的物理条件模型化，舍去条件中的次要因素，抓住条件中的主要因素，为问题的讨论和求解起到搭桥铺路、化难为易的作用。

例如，我们在研究两个物体碰撞时，因作用时间很短，忽略了摩擦等阻力，认为系统的总动量保持不变。

条件模型的建立，能使我们研究的问题得到很大的简化。

（三）构造过程模型，建立物理图景过程模型就是将物理过程模型化，将一些复杂的物理过程经过分解、简化、抽象为简单的、易于理解的物理过程。

理想化方法在物理教学中的应用作者：任燕来源：《中学生数理化·教研版》2010年第08期物理课程标准要求,在突出科学探究内容的同时,重视研究方法的指导,使学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中,逐渐拓宽视野,初步领悟到科学研究方法的真谛.因此,注意考查研究物理问题的方法,成为当前中考的热点.科学的理想化不同于无根据的幻想,有它的客观依据.客观存在的复杂事物具有多方面的特性,处于多种条件下.在一定现象中并不是所有性质、所有条件都起同样重要的作用,而是一种或少数几种起主要作用,其余的或者不起作用,或者作用很小.理想化就是突出起主要作用的性质或条件,而完全忽略其他性质或条件.它是以物理实验为基础,通过科学抽象概括出来的,在于揭示被研究对象在理想化状态下的物理规律,理想化方法有时更能深刻地反映自然规律.在初中物理中,理想化观点具有相当普遍的意义.严格地说,中学物理的全部内容(包括物理概念、规律、原理等)都是在理想化的方法下建立起来的.理想化方法包括建立理想模型、设计理想实验、将实验仪器理想化、将运动物体所处的条件理想化等.理想化方法在物理教学中经常用到,有必要使学生认识它们的本质、必要性和局限性.一、理想模型质点、刚体等是把物体本身理想化(也就是抓住物体在所讨论的现象中起主要作用的性质,暂时舍去起次要作用的性质).无摩擦的表面、绝热的容器等,是把物体所处的条件理想化(即抓住起主要作用的条件,暂时舍去起次要作用的条件).理想化方法的好处:第一,可使问题的处理简化而又不会发生大的偏差;第二,对理想化的事物进行研究的结果,加以适当修正,即可用于实际事物.理想模型是理想化观念的集中反映,它是人们通过对理想客体的研究,建立描述理想客体的特征、结构、规律的模型.理想模型不是客观事物本身,当我们用有关的理想模型来研究物理事实、物理现象、物理过程或物理规律时,具有简单明了的特征,且反映了一定条件下事物的本质.初中物理教材涉及的理想模型主要有:光线、磁感线、质点、杠杆、光滑面、原子结构模型等.建立理想模型是研究物理问题的重要思维方法.物理模型在物理现象与物理理论之间起承前启后的作用,是认识过程的主要环节.在物理教学中引入理想模型不仅是允许的,而且是可行的,但必须注意理想模型的适用条件.例如,研究地球绕日运动时,由于地球远离太阳,故可将两者都简化为质点,但在研究地球自转时,却不能将其简化为质点.二、理想实验理想实验是人们在思想中塑造的理想过程,而实际上是做不到的.理想实验在物理学的理论研究中有重要的作用.它在科学实验的基础上抓住主要矛盾,对实际操作作出更深入的抽象、分析、推理而得到新的认识过程.这种推理是符合一定的逻辑法则的,理想实验在初中物理教学中具有重要的意义.在初中物理教材中的理想实验主要有:(1)真空不能传声实验:在密闭的玻璃钟罩内放人一只小电铃,接通电源后,可以听到铃声,然后用抽气机将玻璃钟罩内的空气抽出一部分,这时铃声明显减弱,继续抽气,但最后还是能听到声音.主要原因有:实验设备总是很难将玻璃罩内抽成真空状态,以及周围的固体还能传声.这时推理就显得很重要了,它能够突破实验条件的限制,抓住主要因素,忽略次要因素,得出结论.本实验可以推理:如果罩内被抽成真空,将不能听到铃声,由此可以推出“声音不能在真空中传播”的结论.(2)牛顿第一运动定律:它是研究物体在不受力的作用下如何运动的规律,而在自然界中绝对不受力作用的物体是没有的.实验中让小车从斜面上同一高度滑下,在水平轨道上分别垫上毛巾、木板、玻璃等,会发现小车在水平轨道上运动的距离不等,得出小车在运动方向上所受阻力越小,运动的距离就越远.在此基础上进一步推理:如果小车在运动方向上不受阻力,小车将一直运动下去的结论.三、理想化实验仪器例如,用米尺测量物体的长度时,忽略热胀冷缩的因素,认为米尺本身的长度不变;用天平测量物体的质量时,认为天平的两臂总是相等的,使用的砝码也是标准的;在用电表测量电流和电压时,把电表视为理想的.又如,用电流表测电流时,把电流表的电阻视为零,忽略其分压作用;用电压表测电压时,把电压表的电阻视为无穷大,忽略其分流作用.四、利用理想化观念建立物理概念或规律初中物理学中的许多物理概念和规律都是在理想化的条件下建立起来的.例如,匀速直线运动概念的建立,是在忽略摩擦的情况下建立的;有些物理概念和规律是建立在理想模型基础上的.总之,理想化的方法,在物理教学中普遍应用.运用这种方法,对于发展学生的想象能力和逻楫推理能力,具有不可忽视的科学意义.。

谈谈高中物理实验的研究方法物理是一门以实验为基础的科学，实验是观察现象、研究规律、培养兴趣、提高能力的重要方法和手段，实验能力是高考物理学科要考核的五个能力之一，《物理教学考试大纲》中的“实验能力”中要求会“运用学过的实验方法”。

以下对高中物理涉及的几种重要实验方法加以论述。

一、理想化法影响物理现象的因素往往复杂多变，实验中常可采用忽略某些次要因素或假设一些理想条件的办法，以突出现象的本质因素，便于深入研究，从而取得实际情况下合理的近似结果（通俗他说就是抓大放小）。

例如在“用单摆测定重力加速度”的实验中，假设悬线不可伸长，悬点的摩擦和小球在摆动过程的空气阻力不计；在电学实验中把电压表变成内阻是无穷大的理想电压表，电流表变成内阻等于0的理想电流表等等实际都采用了理想化法。

二、直接比较法高中物理的某些实验，只需定性地确定物理量间的关系，或将实验结果与标准值相比较，就可得出实验结论的，这即是直接比较法。

如在“研究电磁感应现象”的实验中，可在观察记录的基础上，经过比较和推理，得出产生感应电流的条件和判定感应电流的方向的方法。

三、平衡法物理学中常常利用一个量的作用与另一个（或几个）量的作用相同、相当或相反来设计实验，制作仪器，进行测量。

例如测量中的基本工具弹簧秤的设计是利用了力的平衡，天平的设计是根据力矩的平衡；温度计是利用了热的平衡。

四、放大法在现象、变化、待测物理量十分微小的情况下，往往采用放大法。

根据实验的性质和放大对象的不同，放大所使用的物理方法也各异。

如游标卡尺、放大镜、显微镜、示波器等仪器都是按放大原理制成的。

在“测定金属电阻率”实验中所便用的螺旋测微器：主尺上前进（或后退）0.5毫米，对应副尺上有5n个等分，实际上是对长度的机械放大。

许多电表如电流表、电压表是利用一根较长的指针把通电后线圈的偏转角显示出来。

又比如在《卡文迪许扭秤实验》，其测定引力常量的思路最后转移到光点的移动，跟库仑静电力扭秤实验一样，都是将微小形变放大的具体应用。

使高中学生从物理课堂中学到理想化方法【摘要】理想化方法是突出研究的主要因素，忽略次要因素的一种科学的抽象方法。

理想化方法不仅仅是物理学的研究方法，也是高中学生学习物理时必须掌握的一种思维方法。

本文论述了理想化方法在物理研究中两种形式的应用：建立理想模型、设计理想实验，以及使高中学生从物理课堂中学到理想化方法的三种途径。

【关键词】理想化方法理想模型理想实验新课程标准把科学方法确定为普通高中物理教学内容的一部分，充分体现了新课程改革对科学方法教育的重视。

学生创新能力的培养，知识是基础，方法是桥梁。

物理方法是学习高中物理的工具，也是学生将来学习和工作的法宝，是学生重要的能力之一，是高中学生必修的课程。

物理学的研究方法很多，理想化方法是其中最重要的，也是最常用的方法之一。

本文主要谈谈理想化方法以及如何使高中学生从物理课堂中学到理想化方法。

一、理想化方法物理学的目的就在于认识自然，把握自然。

而自然界的复杂让人类认识到科学地描述自然，不是一种简单的模写，不是拍照，不分主次地考虑一切因素，不仅会增加认识的难度，甚至不能得出精确的结果。

因此，为了研究物理现象的规律性，就需要把复杂问题转化为理想的简单问题，其方法就是突出研究对象和问题的主要方面，忽略次要因素，这就是物理研究中的理想化方法。

它本质上是一种科学抽象的方法。

伽利略指出：懂得忽略什么，有时与懂得重视什么同等重要。

足见理想化方法在科学研究中的重要性。

在物理学的研究中，理想化方法的应用主要有两种形式：建立理想模型，设计理想实验。

1.理想模型。

理想模型是指物体本身或过程经过科学抽象而建立起来的理想研究对象，突出地反映某一过程的主要因素，而忽略了其他次要方面。

中学物理乃至大学物理所研究的对象，严格地说，大都是理想模型。

理想模型可以分为对象模型、条件模型、和过程模型三类。

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。

如力学中的质点、刚体、单摆、弹簧振子、连续介质等；热学中的理想气体、孤立系统等；电磁学中的点电荷、无限长直导线、无限长螺线管、理想变压器等；光学中的点光源、平行光源、单色光薄透镜等；近代物理学中的原子核式结构、玻尔氢原子模型，绝对黑体等都属于对象模型。

浅析物理学中的理想化模型
物理学是一门致力于研究空间和物体在其中互相作用的科学，因此理想化模型在物理学中起着至关重要的作用。

理想化模型是物理学研究中建立在物理原理和原子结构基础上，根据实际材料及某种特定几何形状运用简单化计算对一般假设条件下材料行为模拟的数量模型。

它能够帮助研究人员更好地理解复杂的现象或物质的存在。

理想化模型主要有如下几个方面的作用：
1、表征：可以用理想化模型来表示和捕捉某种实际物质的相关特征，从而协助开展有关物质参数的测量。

2、模拟：理想化模型可以以科学准确的方式模拟物质的行为，以此来了解微观结构与性质之间的关联性。

3、分析：利用理想化模型可以解决一些复杂的计算问题，为研究人员提供一种有效的手段分析物理现象。

4、应用：理想化模型可以用于光信号处理和智能物联网应用等方面的开发，用以提升实际物质的性能。

事实上，理想化模型具有它本身的特殊性：应用表达式简单，便于理解和计算；基于大量简化假设，可以相当快速地提出模型；忽略了物
理概念中的某些它们自身更复杂的部分，例如，它们不考虑重力、电磁学、热学以及时空不完整等方面。

从物理学的角度来看，理想化模型可以将复杂的问题化简为容易理解的样式，从而帮助研究人员更深入地了解物理和原子结构及它们的内在联系。

但是，它也有一定的局限性，要准确描述一种物质的性质则需要考虑其它更加复杂的物理概念，否则数值可能会随着条件的变化而有较大的偏差。

总而言之，理想化模型在物理学中扮演着重要角色，它们是理解物质行为和提升应用性能的有效手段。

当然，模型也有自己的局限性，要实现准确的预测，还需要考虑更多的其它物理现象。

浅谈物理教学中的理想化模型作者：赵颖姝来源：《中学物理·初中》2017年第08期摘要：物理模型，是一种理想化的物理形态.科学家进行理论研究时，通常都要从构造模型入手，利用抽象、理想化、简化、类比等手法，把研究对象的本质特征抽象出来，构成一个概念、实物或运动过程的体系，即形成模型.由于物理学所分析和研究的实际问题较复杂，所以，无论是做物理研究还是理论学习，理想模型都是必不可少的.关键词：理想模型；抽象思维；模型作用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.1理想模型为了便于着手分析与研究，物理学中常常采用“简化”的方法，对实际问题进行科学抽象的处理，抓住主要因素，忽略次要因素，得出一种能反映原物本质特性的理想物质（过程）或假想结构，这种理想物质（过程）或假想结构称之为物理理想模型.理想模型是一种理想化的研究对象，如力学中的质点、光滑面、斜面实验、弹簧振子、连续介质、理想流体，热学中的理想气体、孤立系统，电磁学中的点电荷、试探电荷、匀强电场、纯电阻、纯电感、纯电容、无限长螺线管、理想变压器，光学中的光源、光线与光的直线传播、薄透镜，近代物理中的黑体等.2构建理想模型的基本原则2.1提出问题的主要因素，忽略问题的次要因素物理学所研究的对象往往是比较复杂的，受许多因素影响，有的是主要因素，有的是次要因素.为了使物理问题简单化，以便于直观分析，我们往往对所研究的客体进行简化.忽略次要因素，抓住所研究问题的主要因素，建立理想模型.例如对于实际气体的研究，我们把气体分子看作弹性小球，分子之间的碰撞就是弹性碰撞，并且碰撞的持续时间小到可以忽略不计，除碰撞瞬间外，气体分子间相互作用力可以忽略.这样，这样就把实际气体抽象为理想气体.即理想气体是真实气体在压强不太大（与标准大气压相比），温度不太低（与常温相比）的条件下的近似.2.2构建的理想模型要尽可能简洁早在十七世纪，意大利物理学家伽利略在大量的实验基础上忽略了空气阻力等一些次要因素，建立了自由落体的理想模型，从而得出自由落体的运动公式h=1/2gt2，这体现了物理学研究的简洁美.2.3选择理想模型要根据研究问题的需要而定一个物体或物理过程被抽象为何种理想模型不是一成不变的，而是要根据所研究的问题的需要而定.例如，研究地球绕太阳运转时，由于地球直径跟它绕太阳运转的轨道直径相比小得很多，地球各部分运动状态没有多大差别，因此可把地球看作质点；研究地球自转时，地球各部分运动状态有很大差别.此时地球不能看作质点.例如，当研究火车的运动从上海到广州需要多长时间时，可以忽略其长度将其看作质点，而当研究它在运行过程中经过一个电线杆、某个山洞或某座桥需要多长时间时，就不能将其看成质点.人们在研究光的本性时，光的电磁假说不能解释“光电效应”现象.这时爱因斯坦在普朗克量子论的基础上，又提出了光子假说.他认为光是由一份一份具有一定质量、能量和动量的粒子所组成的粒子流.这种粒子称为光子.爱因斯坦提出了光子理想化模型.能很好地解释了光电效应现象，从而使量子理论向前推进了一大步.因此，解决物理问题时，应根据具体问题选择理想模型.3构建理想化模型应注意的问题第一，构建理想模型是否会破坏所研究的对象；第二，分离出来的主要因素与作为整体一部分的因素是否有较大差别；第三，抽象后的模型能否进一步的反映实际的物理现象及规律.因此构建理想模型必须要有正确的方法和完整的操作过程.科学抽象在建立物理学中的理想模型时起着至关重要的作用.科学抽象一般分为表征性和原理性两类：表征性抽象，它所包括的是事物的表面特征，比如物体形状和大小，颜色、重量、波长等；原理性抽象，概括的是事物的内在因果关系和规律性联系.例如，库仑定律和万有引力定律，光的反射、折射定律等，这些规律都是基于科学原理构建了一些理想化模型，如点电荷和质点，才得出的，它们是科学抽象的结果.构建理想模型的一般方法是：（1）分析影响实际问题的因素；（2）比较各因素在研究问题中的作用；（3）忽略影响问题的次要因素.4理想化模型分类及其特征4.1理想化模型分类4.1.1事物本身的理想化即把所研究的事物本身作为理想化的客体.如质点、点电荷、点光源、光滑平面等等，这些理想化模型就是实际物体在某种条件下的近似和抽象.4.1.2物理过程的理想化自然界中各种事物的运动变化过程都是极其复杂的.根据所研究问题的性质和需要，忽略过程的次要因素，只保留过程的主要因素，把物理过程理想化，就得到了理想过程.如匀速直线运动、抛体运动、简谐运动，理想气体状态变化等等，都是理想化过程.4.2理想化模型的特征4.2.1抽象性理想化模型是经过科学家抽象而建立起来的一种理想状态，具有科学的抽象性.它本身是一种科学概念，但不同于一般的抽象概念，是形象思维的结晶，是建立在抽象思维中的一种简化了的图象、图式、符号.由于所建立的理想模型与原型之间在结构、功能、性质等方面具有一定的相似性，可通过一定的理论、原理和规律，以其代表原型，来表征各种变量的变化规律.4.2.2近似性理想模型突出反映了客观事物及其变化过程的某个主要矛盾、特征或主要运动形式，突出了主要因素，而忽略了其它次要因素.例如具有一定的大小、形状和内部结构的实际运动的物体，在运动形式上还有可能有转动.但我们常见的理想模型——质点，用来代替物体的运动，却忽略了上述的次要因素，而保留在运动过程中起主要作用的因素：物体的质量和它所占有的空间位置.并忽略空气阻力和浮力作用，同时不考虑物体的翻转等诸多因素的条件下成立的.而实际的落体运动不仅要考虑这些而且物体受到的阻力不仅与物体的形状和大小有关，还与下落的速率有关等等.4.2.3局限性任何理想化模型都是在一定条件下建立起来的，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.因此，自由落体运动，首先把物体看成质点.4.2.4相对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，而在另一问题中不能看作质点处理，这就是理想化模型的相对性.如前面提到的地球的公转和自转的问题，研究火车的运动问题等等.5理想化模型的作用5.1在研究结果不发生较大偏差的基础上，使问题的处理简单化例如，上面提到的地球绕太阳运转的问题：地球在绕太阳公转的同时，地球又绕其地轴不停的自转；而对于地球这个具有一定大小的球体，显然它上面各点具有相对于太阳不同的运动情况.但是在研究地球绕太阳公转时，考虑到日心到地心的平均距离约为145 900 000km，地球的半径约为日、地距离的1/23 439，而对比之下，地球的半径就微乎其微了.因此我们就可以忽略地球上各点相对于太阳在运动上差别.所以，我们研究地球绕太阳公转问题时，就可以把地球看作没有形状和大小的理想模型——质点.通过建立理想模型，大大简化了地球相对太阳运转的问题，而我们所了解的质点和点电荷，其实都是对真实物体或带电体的一种简化和抽象，诸如万有引力定律、牛顿运动定律、库仑定律、洛伦兹力公式等基本规律以及质点力学等基本理论都是在它们的基础上建立起来的.也正因为这两个理想模型的建立，才使一些较复杂，困难的问题得以解决.5.2理想模型能够突出物体原型的本质特征，便于进行逻辑思维和发挥想象力充分发挥想象力和综合运用多种逻辑方法是建立理想模型或一般物理模型的必要条件.理想模型可以帮助我们把握事物的本质和主要因素，从而忽略那些次要因素和细节.理想模型建立与利用，使我们在以现实条件为基础的同时又能超越我们现有的条件，充分发挥我们的想象力和逻辑推理能力，为今后的科学研究指明方向.以理想气体的微观模型为例，认为气体分子的大小与气体分子之间的距离相比可以忽略不计是建立该模型的基本条件；气体分子在运动过程中遵循牛顿运动定律，气体分子与分子之间、气体分子与器壁之间的相互作用都可看作弹性碰撞，即在不改变气体分子的内部能量的前提下交换能量和动量；我们把气体分子的重力，以及除碰壁瞬间外分子之间的相互作用都忽略不计.我们就把这种可由无数自由地、无规律地运动着的弹性球分子结合起来的气体分子，叫做理想气体分子的模型.在研究问题时，忽略分子内部各种形式的能量转换，这也就是理想气体分子模型的实质.在理想模型的基础上，建立了分子动理论，把物理学引入了分子世界，确实令人惊奇.5.3利用物理模型的某些相似性，用类比的方法研究问题例如，在天体运动模型中，基本原理为万有引力提供向心力、速度、加速度、动能和周期等都随着轨道半径变化而变化，而我们在研究原子发光理论时，核外电子所受的库仑力提供向心力，核外电子从外界吸收能量后向高能级跃迁时，我们会把天体的运动规律自觉地迁移过来，形成类比的方法来进行研究，从而使问题简化.5.4从理想模型与实际原型的差异中可得到新的启示，产生科学预见一切理想模型的建立都有一定前提条件的，这也就决定了它的局限性.当理想模型与实际结果出现矛盾时，我们必须认真地分析模型与实际情况.而往往可以从中得到启示，从而产生了新的科学预见.如在固体物理学中，由于世界上不存在没有任何缺陷的完整晶体，而为了便于研究，建立了理想晶体这一模型.但通过微观理论强度计算所得的结果是实际金属材料强度的一千倍.于是人们就从中得到启示，预言金属材料的强度减弱的原因是实际材料中存在着许多缺陷，这就引发了人们对点缺陷、线缺陷、面缺陷与体缺陷的研究，并在实践中证实了这个预言.6理想化模型方法的意义6.1推动物理学发展伽利略理想斜面实验为牛顿第一定律的建立，提供了有利的科学依据，伽利略对自由落体的研究开辟了科学的物理研究方法，光线的引人为几何光学的研究开辟了先河.能量子的提出为量子论的初步奠定了基础，所有这些理想化模型的建立和引入，都大大地推动了物理学的发展，加快了人们对物理规律的探索和研究.加快了人们对自然规律的认识.6.2促进物理教学在大学普通物理与中学物理教学的教学内容和形式上，理想模型都扮演着举足轻重的角色.为了更好地传授知识，引入了理想模型，而这种能够化抽象为具体，化繁为简的物理方法，在教学过程中，起到了事倍功半的效果.与此同时也培养了学生的思维和创新，对学生进行了科学方法论的教育.通过理想化方法的学习，可使学生从中学会如何抓住主要矛盾，忽略次要因素，学会处理实际问题的方法，教育学生学会进行科学抽象的方法.因此，要让学生更加熟练地掌握物理知识，就要抓住每一个可培养学生科学思维能力的理想模型的教学过程，让学生从中得到锻炼，并且学到一些获益终身的思想方法和物理知识.7结束语综上所述，理想模型是从研究问题的简化和从实物中抽象而来的，它反映了原型的主要本质，忽略了次要因素.物理模型的建立是一种重要的物理方法，理想模型在物理学理论研究与物理教学中均具有重要的作用和意义.。

理想化模型与物理化学教学作者：黄华良田琦峰刘安昌来源：《科技创新导报》 2012年第23期黄华良田琦峰刘安昌（武汉工程大学化工与制药学院湖北武汉 430073）摘要:本文简要的介绍了理想化模型的基本概念和建立理想化模型的基本思路,说明了理想化模型在教学中的重要作用,阐述了理想化模型在物理化学教学中的运用。

关键词:理想化模型物理化学教学运用中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(b)-0182-01什么叫理想化模型？它是指在一定条件下对实际事物的几何形体、物理性质或物理环境等进行合理的抽象而得到的理想事物。

理想化模型的提出与发展揭示了事物的本质特征和内在联系,也是理解实际事物、解决复杂问题和过程的基本思路。

建立理想化模型的基本思路是首先要通过理想化模型使问题的处理更为简化但不会发生大的偏差,然后对复杂的对象和过程先研究其理想化模型,最后将理想化模型的研究结果根据实际情况加以修正,使之与实际的研究对象相符合。

在现实生活中通常遇到的现象或过程比较复杂,研究起来比较困难,但是如果忽略实际问题中的一些次要因素,抓住其主要因素,通常可以使问题大大简化。

比如,在研究实际气体的性质时,不同的气体在遵守实验定律的准确度上也有所偏差,而且很难遵守气体实验定律,所以在实际研究时会带来很大的问题。

但是如果对实际气体进行抽象,抓住其主要因素,概括出其理想化模型,然后对其理想化模型进行研究,发现任何理想气体都遵从这一方程:PV=(m/M)RT=nRT,这样一来就会提供了很大的方便。

研究还发现在压强不太大、温度不太低的情况下,所有的气体也十分近似地遵从这一方程,那么满足怎样条件的气体才严格遵从理想气体状态方程呢？即理想气体模型:①分子体积与气体体积相比可以忽略不计;②分子之间没有相互吸引力;③分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失;④在容器中,在未碰撞时考虑为作匀速运动,气体分子碰撞时发生速度交换,无动能损失;⑤简单的认为是分子势能为零,分子动能不为零;⑥理想气体的内能是分子动能之和。