高中物理理想化模型

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高中物理碰撞问题的理想模型

高中物理碰撞问题的理想模型【摘要】高中物理中的碰撞问题一直是学生们所关注的重要内容。

本文将探讨物理碰撞问题的理想模型，包括碰撞的基本概念、动量守恒定律、动能守恒定律、不同类型碰撞的模型以及实际应用举例。

通过深入理解碰撞问题，我们可以更好地理解碰撞的规律和特点，为实际问题提供解决思路。

理想模型的建立对于深入研究碰撞问题至关重要，它可以帮助我们更好地分析和解决现实生活中的碰撞情况。

通过本文的学习，读者可以对碰撞问题有更深入的认识，同时也可以学会如何应用理论知识解决实际问题，为未来的学习和工作打下坚实的基础。

【关键词】碰撞问题、物理、高中、模型、动量守恒、动能守恒、碰撞类型、实际应用、重要性、解决思路、理想模型1. 引言1.1 介绍物理碰撞问题物理碰撞是研究物体之间相互作用的重要问题之一，它广泛应用于工程、科学和技术领域。

碰撞问题涉及到物体的相互碰撞过程，包括碰撞前后的状态变化和动能转化等。

在实际生活和工作中，我们经常会遇到各种碰撞现象，比如交通事故、运动中的碰撞、球类比赛中的碰撞等。

了解物理碰撞问题可以帮助我们更好地理解和分析这些现象，从而提高事故预防和解决问题的能力。

物理碰撞问题的研究不仅能够帮助我们解释和理解现象，还可以应用于工程设计和科学研究中。

通过研究碰撞问题，我们可以设计更安全和高效的交通工具、改善工程结构的稳定性，甚至用于天体物理学中对星球碰撞的模拟研究。

对物理碰撞问题的深入研究具有十分重要的意义，对于推动科学技术的发展和提高人类生活质量都具有积极的作用。

1.2 重要性和应用碰撞问题在物理学中占据着重要的地位，它不仅是物理学中的基础概念，也在我们的日常生活和工程领域中有着广泛的应用。

物理碰撞问题是研究物体之间相互作用的过程，通过对碰撞过程的研究可以深入了解物体运动的规律和性质。

1. 碰撞是物理学中的基础概念之一，它可以帮助我们理解物体之间的相互作用过程。

通过研究碰撞问题，可以揭示动量和能量守恒的原理，从而推导出一系列重要的物理定律和方程。

高中物理碰撞问题的理想模型

高中物理碰撞问题的理想模型碰撞是物体之间发生相互作用的过程，常见的物理现象中有弹性碰撞和非弹性碰撞。

理想模型是对现实世界中的物理问题进行简化和抽象，以便于理解和研究。

从宏观的角度来看，碰撞可以分为两类：一类是弹性碰撞，一类是完全非弹性碰撞。

弹性碰撞指的是在碰撞过程中，物体的动能和动量在碰撞前后保持恒定，即能量和动量守恒；而非弹性碰撞则是指在碰撞过程中，有一部分动能被转化为其他形式的能量，如声能、热能等。

为了更好地研究碰撞过程，我们可以采用一些理想模型进行分析和计算。

对于弹性碰撞，我们可以采用理想化的理论模型——完全弹性碰撞模型。

在完全弹性碰撞中，碰撞双方物体之间没有能量损失，碰撞过程是无限短暂的。

在这种情况下，碰撞前后物体的动量和动能完全守恒。

在完全弹性碰撞中，可以使用动量守恒和能量守恒原理来解决问题。

根据动量守恒定律，碰撞前后物体的总动量保持不变。

设A物体质量为m1，速度为v1，B物体质量为m2，速度为v2，碰撞后A物体速度为v1'，B物体速度为v2'，则可以得到以下动量守恒方程：m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'通过解动量守恒方程和能量守恒方程，我们可以求解出碰撞后物体的速度。

对于非弹性碰撞，常用的理想化模型是质心系模型。

在这种模型中，假设碰撞系统中的质量中心静止不动，即碰撞前后质量中心位置保持不变。

在质心系中，碰撞双方物体的动量守恒仍然成立。

与之前的弹性碰撞不同，非弹性碰撞中动能不守恒，因为一部分动能被转化成其他形式的能量。

对于非弹性碰撞，我们可以通过设定能量损失系数来表征碰撞过程中动能损失的大小。

通过使用理想模型，我们可以更好地理解和研究高中物理中的碰撞问题，并通过数学方法求解问题。

但需要注意的是，现实世界中的碰撞一般都是复杂的，存在很多因素的影响，如摩擦力、空气阻力等。

在使用理想模型进行分析时，需要注意模型的适用范围并结合实际情况进行修正。

理想化模型在高中教学中应用

理想化模型在高中教学中的应用摘要：本文简要介绍了理想化模型及其分类，并回顾了物理各学科中常见的、典型的理想化模型，在此基础上讨论了建立模型的一般方法和在应用中应该注意的几点问题。

理想化模型虽然也有一定的局限性，但是它在自然科学研究中却有着非常重要的作用。

尤其对学生物理思维的培养具有重要的作用。

关键词：理想化模型；实物模型；因素；本质中图分类号：g632 文献标识码：b 文章编号：1002-7661（2013）19-189-01物理学的发展和物理教育大都是建立在理想化模型基础上，物理学中理想化模型的研究对推动物理学的发展和物理教学起着不可替代的重要作用。

一、引言物理学所研究的是自然界最普遍的物质运动现象，是研究物质的一切最基本、最普遍的运动形态和物质各层次的结构相互作用和运动的基本规律的科学。

物质在运动变化过程中往往要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。

而在研究实际问题时，如果不加分析地把所有因素都考虑进去，那么势必增加问题研究的难度。

因此，人们常常遵循化繁为简的原则，有意识地突出研究对象的主要因素，忽略次要因素或无关紧要因素的干扰，抽象出能反映事物本质的理想化模型。

理想化模型它能保留对研究问题起决定影响的主要因素，建立科学的抽象模型，清晰地反映被研究问题的本质特征，呈现问题所包含的主要矛盾，便于我们分析和发现物质运动的主要规律。

物理化模型最明显的作用是对所研究的物理问题的处理极度的简化和纯化。

从模型得出的结果与客观实际又不会发生大的偏差，对于复杂的物理学问题，先研究它的物理模型，然后，将其研究结果加以修正，便于实际对象的本质相符合。

二、什么是理想化模型所谓理想化模型，就是为了便于研究问题而建立的一种高度抽象的理想化的形态。

“理想化模型”都不是实际存在的东西，但“理想化模型”并不是不可捉摸的。

作为抽象模型的结果，它是对客观事物的一种反映。

客观存在的复杂事物包含许多矛盾，因而具有多方面的特性，但在一定场合，一定条件下，必有一种是主要矛盾或主要特征，完全地忽略了其他方面的矛盾和特性。

高中物理理想模型

高中物理理想模型（1）对象模型：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（2）条件模型：光滑表面、轻杆、轻绳、均匀介质、匀强电场和匀强磁场（3）过程模型：在空气中自由下落的物体，在高度不大时，空气的作用忽略不计时，可抽象为自由落体运动；另外匀速直线运动、匀变速直线运动、抛体运动、匀速圆周运动、简谐振动、弹性碰撞、等温过程、绝热过程、稳恒电流.理想化模型是一种科学抽象，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。

理想模型分类：1、对象模型。

2、条件模型。

3、过程模型。

1. 质点质点不一定是很小的物体﹐只要物体的形状和大小在所研究的问题中属于无关因素或次要因素﹐即物体的形状和大小在所研究的问题中影响很小时﹐物体就能被看作质点。

它注重的是在研究运动和受力时物体对系统的影响，忽略一些复杂但无关的因素。

2. 匀速直线运动⑴一个物体在受到两个或两个以上力的作用时，如果能保持静止或匀速直线运动，我们就说物体处于平衡状态。

⑵不能从数学角度把公式s=vt理解成物体运动的速度与路程成正比，与时间成反比。

匀速直线运动的特点是瞬时速度的大小和方向都保持不变，加速度为零，是一种理想化的运动。

⑶带电粒子受恒力和洛仑兹力共同作用下运动时，只要是直线运动，一定是匀速直线运动。

（原因：像F洛这样的力会随速度的变化而变化，即速度直接影响合力，合力又直接影响加速度，即影响运动方向。

）3. 平抛运动⑴运动时间只由高度决定。

⑵水平位移和落地速度由高度和初速度决定。

⑶在任意相等的时间里，速度的变化量相等,方向也相同. 是加速度大小，方向不变的曲线运动⑷任意时刻，速度偏向角的正切等于位移偏向角正切的两倍。

⑸任意时刻，速度矢量的反向延长线必过水平位移的中点。

高中物理常用的研究方法汇总

高中物理常用的研究方法汇总一、理想模型法实际中的事物都是错综复杂的,在用物理的规律对实际中的事物进行研究时,常需要对它们进行必要的简化,忽略次要因素,以突出主要矛盾;用这种理想化的方法将实际中的事物进行简化,便可得到一系列的物理模型;有实体模型：质点、点电荷、轻杆、轻绳、轻弹簧、理想变压器、3-3液片、理想气体、3-4弹簧振子,单摆等；过程模型：匀速直线运动、匀变速直线运动、匀变速曲线运动、匀速圆周运动等;采用模型方法对学习和研究起到了简化和纯化的作用;但简化后的模型一定要表现出原型所反映出的特点、知识;每种模型有限定的运用条件和运用的范围; 二、控制变量法就是把一个多因素影响某一物理量的问题,通过控制某几个因素不变,只让其中一个因素改变,从而转化为多个单一因素影响某一物理量的问题的研究方法;这种方法在实验数据的表格上的反映为：某两次试验只有一个条件不相同,若两次试验结果不同,则与该条件有关,否则无关;反过来,若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关,则应只使该因素不同,而其他因素均应相同;控制变量法是中学物理中最常用的方法;滑动摩擦力的大小与哪些因素有关；探究加速度、力和质量的关系牛顿第二定律；导体的电阻与哪些因素有关电阻定律；电流的热效应与哪些因素有关焦耳定律；研究安培力大小跟哪些因素有关；研究理想气体状态变化理想气体状态方程等均应用了这种科学方法;三、理想实验法又称想象创新法,思想实验法是在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律的一种研究问题的方法;但得出的规律却又不能用实验直接验证,是科学家们为了解决科学理论中的某些难题,以原有的理论知识如原理、定理、定律等作为思想实验的"材料",提出解决这些难题的设想作为理想实验的目标,并在想象中给出这些实验"材料"产生"相互作用"所需要的条件,然后,按照严格的逻辑思维操作方法去"处理"这些思想实验的"材料",从而得出一系列反映客观物质规律的新原理,新定律,使科学难题得到解决,推动科学的发展;又称推理法;伽利略斜面实验、推导出声音不能在真空中传播、推导出牛顿第一定律等; 四、微量放大法物理实验中常遇到一些微小物理量的测量;为提高测量精度,常需要采用合适的放大方法,选用相应的测量装置将被测量进行放大后再进行测量;常用的放大法有累计放大法、形变放大法、光学放大法等; 1累计放大法：在被测物理量能够简单重叠的条件下,将它展延若干倍再进行测量的方法,称为累计放大法叠加放大法;如测量纸的厚度、金属丝的直径等,常用这种方法进行测量；累计放大法的优点是在不改变测量性质的情况下,将被测量扩展若干倍后再进行测量,从而增加测量结果的有效数字位数,减小测量的相对误差;2形变放大法：形变是力作用的效果,在力学中形变的基本表现形式为体积、长度、角度的改变;而显示形变的方法可用力学的方法,也可用电学、光学的方法,如：体积的变化：由液柱的长度的变化显示；热膨胀：杠杆放大法显示;3光学放大法：常用的光学放大法有两种,一种是使被测物通过光学装置放大视角形成放大像,便于观察判别,从而提高测量精度;例如放大镜、显微镜、望远镜等;另一种是使用光学装置将待测微小物理量进行间接放大,通过测量放大了的物理量来获得微小物理量;例如测量微小长度和微小角度变化的光杠杆镜尺法,就是一种常用的光学放大法;卡文迪许通过扭秤装置测量引力常量就采用了多种放大方法;五、模拟法模拟法和类比法很近似;它是在实验室里先设计出于某被研究现象或过程即原型相似的模型,然后通过模型,间接的研究原型规律性的实验方法;先依照原型的主要特征,创设一个相似的模型,然后通过模型来间接研究原型的一种形容方法;根据模型和原型之间的相似关系,模拟法可分为物理模拟和数学模拟两种;如在描绘电场中等势线实验中用直流电流场模拟静电场;六、类比与归纳所谓类比,是根据两个或两类对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维;如万有引力公式和库仑力公式从形式上很相似;七、等效替代效法等效法是常用的科学思维方法;等效是指不同的物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律方面是相同的;它们之间可以相互替代,而保证结论不变;等效的方法是指面对一个较为复杂的问题,提出一个简单的方案或设想,而使它们的效果完全相同,从而将问题化难为易,求得解决;例如我们学过的等效电路、等效电阻、电压表等效为电流表、电流表等效为电压表、测电阻中的替代法、分力与合力等效、分运动与合运动等效、环形电流与小磁体的等效、通电螺线管与条形磁铁的等效等等;八、比值定义法比值定义法,就是在定义一个物理量的时候采取比值的形式定义;用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例,比如如速度、加速度、密度、压强、功率、电场强度、电势、电势差、磁感应强度、电阻、电容等等;加速度a=Δv/Δt ；电场强度E=F/q ；电容C=Q/U ；电阻R=U/I ；电流I=q/t ；电动势,ε=W/q；电势差U=W/q；磁感应强度B=F/IL或B=F/qv或B=Φ/S;一"比值法"的特点：1、比值法适用于物质属性或特征、物体运动特征的定义;应用比值法定义物理量,往往需要一定的条件；一是客观上需要,二是间接反映特征属性的的两个物理量可测,三是两个物理量的比值必须是一个定值;2.两类比值法及特点一类是用比值法定义物质或物体属性特征的物理量,如：电场强度E、磁感应强度B、电容C、电阻R等;它们的共同特征是；属性由本身所决定;定义时,需要选择一个能反映某种性质的检验实体来研究;比如：定义电场强度E,需要选择检验电荷q,观测其检验电荷在场中的电场力F,采用比值F/q就可以定义;另一类是对一些描述物体运动状态特征的物理量的定义,如速度v、加速度a、角速度ω等;这些物理量是通过简单的运动引入的,比如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动;这些物理量定义的共同特征是：相等时间内,某物理量的变化量相等,用变化量与所用的时间之比就可以表示变化快慢的特征;二"比值法"的理解1.理解要注重物理量的来龙去脉;为什么要研究这个问题从而引入比值法来定义物理量包括问题是怎样提出来的,怎样进行研究包括有哪些主要的物理现象、事实,运用了什么手段和方法等,通过研究得到怎样的结论包括物理量是怎样定义的,数学表达式怎样,物理量的物理意义是什么包括反映了怎样的本质属性,适用的条件和范围是什么和这个物理量有什么重要的应用;2.理解要展开类比与想象,进行逻辑推理;所有的比值法定义的物理量有相同的特点,通过展开类比与想象,进行逻辑推理、抽象思维等活动,从而引起思维的飞跃,知识的迁移,在类比中加深理解;如在重力场、电场、磁场的教学中,相同的是都需要选择一个检验场性质的实体,用检验实体的受力与检验实体的有关物理量的比来定义;但也存在区别,重力场的比值中,分母是质量最简单,电场定义时,要考虑电荷的电性,而磁场定义最复杂,不仅与考虑电流元I,而且要考虑电流元的放置方位与有效长度;3.不能将比值法的公式纯粹的数学化;在建立物理量的时候,交代物理思想和方法,搞清概念表达的属性,从这些量度公式中理解它们的物理过程与物理符号的真实内容,切忌被数学符号形式化,忽视了物理量的丰富内容,一定要从量度公式中揭示所定义的概念与有关概念的真实依存关系和物理过程,防止死记硬背和乱用;另一方面,在数学形式上用比例表示的式子,不一定就应用比值法;如公式a=F/m,只是数学形式上象比值法,实际上不具备比值法的其它特点;所以不能把比值法与数学形式简单的联系在一起;九、微元法微元法是分析、解决物理问题中的常用方法,也是从部分到整体的思维方法;用该方法可以使一些复杂的物理过程用我们熟悉的物理规律迅速地加以解决,使所求的问题简单化;在使用微元法处理问题时,需将其分解为众多微小的"元过程",而且每个"元过程"所遵循的规律是相同的,这样,我们只需分析这些"元过程",然后再将"元过程"进行必要的数学方法或物理思想处理,进而使问题求解;使用此方法会加强我们对已知规律的再思考,从而引起巩固知识、加深认识和提高能力的作用; 在高中物理中,由于数学学习上的局限,对于高等数学中可以使用积分来进行计算的一些问题,在高中很难加以解决;例如对于求变力所做的功或者对于物体做曲线运动时某恒力所做的功的计算；又如求做曲线运动的某质点运动的路程,这些问题对于中学生来讲,成为一大难题;但是如果应用积分的思想,化整为零,化曲为直,采用"微元法",可以很好的解决这类问题;"微元法"通俗地说就是把研究对象分为无限多个无限小的部分,取出有代表性的极小的一部分进行分析处理,再从局部到全体综合起来加以考虑的科学思维方法,在这个方法里充分的体现了积分的思想;十、极限法极限法是把某个物理量推向极端,即极大和极小或极左和极右,并依此做出科学的推理分析,从而给出判断或导出一般结论;1.由平均值得瞬时值用到极限法一般由比值定义式定义出的物理量均为平均值,如,当取趋近于零时的平均速度可看做瞬时速度2.极限法在进行某些物理过程分析时,具有独特作用,恰当应用极限法能提高解题效率,使问题化难为易,化繁为简,思路灵活,判断准确;因此要求解题者,不仅具有严谨的逻辑推理能力,而且具有丰富的想象能力,从而得到事半功倍的效果;。

高中物理 11.4单摆详解

高中物理 | 11.4单摆详解一根不可伸长的细线下面悬挂一个小球就构成了单摆。

悬点到球心的距离叫做摆长。

单摆是一种理想化模型。

单摆的振动可看作简谐运动的条件是:最大摆角α<5°。

理想化的条件1. 单摆的摆长L远大于小球的直径d。

2. 细线一端栓一个小球，另一端固定在悬点。

3. 单摆摆球质量M远大于摆线质量m。

4. 小球可视为质点。

5. 摆线柔软且伸长量很小。

单摆的性质1 单摆受到重力和拉力。

2 单摆静止不动时，摆球所受重力和拉力平衡。

3 单摆被拉离平衡位置释放时，摆球所受重力和选线的拉力不在平衡。

4重力沿运动方向的分力是摆球机械振动的回复力。

悬线拉力与重力沿摆线方向的分力的合力提供小球做圆周运动的向心力。

单摆的振动图像单摆的周期摆角θ很小时，单摆做的是简谐运动，单摆的周期与神秘因素有关呢?实验法：控制变量法摆球质量相同，振幅相同，观察周期T与摆长L的关系摆球质量相同，摆长L相同，观察周期T与振幅的关系摆长L相同，振幅相同，观察周期T与摆球质量的关系实验结论在同一个地方，单摆周期T与摆球质量和摆动的幅度无关，仅与摆长l有关系，且摆长越长，周期越大。

实验表明单摆周期还与单摆所在处的重力加速度有关。

g越小T越大。

单摆做简谐运动的周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比，跟振幅，摆球的质量无关。

单摆的周期公式：小结1. 单摆：理想化的物理模型，在细线的一端栓上一个小球，另一端固定在悬点上，如果先的伸缩和质量可以忽略不计，摆线长比小球直径大的多，这样的装置叫单摆。

2. 单摆做简谐的条件：在摆角很小的情况小（θ＜10°），单摆所受回复力跟位移成正比且方向相反，单摆做简谐运动。

3. 单摆的周期公式：单摆做简谐运动的周期跟摆长的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比，跟振幅，摆球的质量无关。

单摆的周期公式：习题演练1. 如图所示为同一地点的两单摆甲，乙的振动图像，下列说法正确的是（）A 甲乙两单摆的摆长相等B 甲单摆的振幅比乙的大C 甲单摆的机械能比乙的大D 在t=0.05s时有正向最大加速度的是甲单摆2. 为了使单摆做简谐运动的周期变长，可以使（）A 单摆的振幅适当增大B 单摆的摆长适当加长C 单摆从山下移到山上D 单摆从北京移到南极1. AB从如中可得两者的周期相同，为2s，而且在同一地点，所以A对；甲振幅10cm，乙振幅为7cm；由于摆球的质量位置，机械能无法判断；在t=0.5s 时，乙处于负向最大位移处，由于加速度方向和位移方向相反，所以此时有最大正向加速度。

物理学中常用的理想化模型

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。

理想物理模型在高中物理教学中的基础作用和意义

理想物理模型在高中物理教学中的基础作用和意义为使人们逐渐理解和掌握物理学的重要和基本的规律,物理学中用理想化模型代替实在、复杂的物理研究对象,即所谓的理想物理模型。

它是物理学研究方法和逻辑思维的结晶,是研究物理规律的重要基石,也是贯穿于整个高中阶段物理教学内容的重要组成部分。

在科学研究中,一种重要的方法就是在研究事物时常忽略事物的次要因素而抓住事物的主要因素,从而得出事物的结果、性质或规律;同样在物理学研究中,为了便于研究,人们在观察和实验时,会忽略研究对象和物理过程中的次要因素而只抓住主要因素,从而掌握研究对象的基本性质和重要物理规律。

物理学是一门研究物质最普遍、最基本的运动形式的自然科学。

而所有的自然现象都不是孤立的。

这种事物之间复杂的相互联系,一方面反映了事物联系的规律性,同时又存在着许多偶然性,使我们的研究产生了复杂性。

例如,在研究物体的机械运动时,实际上的运动往往非常复杂,不可能有单纯的直线运动、匀速运动、圆周运动。

为了使研究变为可能和简化,我们常采取先忽略某些次要因素,把问题理想化的方法,如引入匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动和简谐运动等理想化的运动。

这就是先建立理想化的物理模型,然后在一定条件下,用于处理某些实际问题。

这种把物理研究对象形式化、纯粹化的方法就是一种理想化的方法,理想化的研究对象就是物理学中的理想化物理模型。

理想化物理模型是学习物理知识的重要手段和方法,在高中物理知识架构和学习中始终起着非常重要的作用。

在高中物理教学过程中如何引导学生对物理模型及其科学方法的正确有效建立及其思维方法的掌握,直接关系到高中物理教学及学生学习的成败。

(1模拟型模型。

物理概念和规律在形式上常常是抽象的,但在内容上是具体的,对于这样的研究对象我们可以采用模拟形式来描述。

如电磁学中的电力线、磁感线、等势面等物理模型。

这些实际不存在的线或面并非是凭空臆造,而是通过科学模型的建立,达到形象地用这些模拟的线或面使得这些看不见、摸不着难以理解的客观存在的物体、物质、规律具体化、形象化,使人们对研究对象的本质和规律得到形象化的理解和掌握,并借助这样的形象化模型对其抽象的内蕴的客观物理规律方便地进行研究。

高中物理建模的内涵和意义

高中物理建模的内涵和意义发布时间：2021-07-01T03:03:06.116Z 来源：《教育学文摘》2021年4月总第370期作者：董英梅[导读] 学生必须运用已学的物理知识结合实际问题去构建物理模型寻找解决的方法。

山东省招远第一中学265400一、构建物理模型的理论依据高中学生的物理建模能力是指学生在掌握物理基本知识、分析物理问题、识别和再现物理问题的前提下，建立合理的物理模型的能力，从而解决问题。

高考题中,我们可以看到大量基于能力的问题,如生产、新科技、新成果和社会热点问题,表现出明显的增加趋势。

解答这种问题，学生必须运用已学的物理知识结合实际问题去构建物理模型寻找解决的方法。

1.建构主义理论。

在上世纪的中期和晚期，建构主义的思想已经完全融入了西方的教育哲学中。

利维·维谷斯基(Lev Vygotsky)强调，个人学习受文化环境和历史条件的影响，社会可以支持和促进个人学习发展。

从学习的角度来看，建构主义认为学习是学生独立构建自己的知识体系的过程，而不是简单地从外部向内部转移知识。

在教学中，建构主义认为，教学不是向学生传授真实的、毫无疑问的知识，而是在激发他们自己的知识或经验的基础上，促进他们的知识和经验的发展，从而改变和重塑知识和经验。

物理模型教学必须根据学生的具体情况和已有经验进行。

在构建模型的过程中，模型的思考方法应该被渗透到学生的意识中积极地构建物理模型并利用物理模型来解决问题。

通过模型教学，学生可以主动从学生的角度去认知知识，这是学生获取和巩固物理知识的重要途径。

2.学习迁移理论。

学习迁移理论是指学生在一种情境中学习后，将知识和技能运用到另一种情境中，在学生灵活运用知识的过程中完成知识的迁移。

美国认知教育心理学家奥苏贝尔(David Pawl Ausubel)曾说，没有迁移就没有有意义的学习。

迁移教学和迁移学习是物理模型教学的重要目标。

如果学习中没有知识的转移，这种学习就是无效的。

高中物理必修1同步讲义：第一章运动的描述第1节质点参考系和坐标系

第1节质点__参考系和坐标系1.质点是指在研究问题时用来代替物体的有质量的点，是一种“理想化模型”。

2．把物体看成质点的条件：物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略。

3．参考系是为了描述物体的运动而假定为静止不动的物体。

参考系的选择是任意的。

4．坐标系可以定量地描述物体的位置及位置的变化，可以分为一维、二维、三维坐标系。

一、物体和质点1．机械运动物体的空间位置随时间的变化称为机械运动。

2．质点(1)定义：在某些情况下，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。

图1-1-1(2)把物体看成质点的条件物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略。

二、参考系1．定义在描述物体的运动时，用来做参考的物体称为参考系。

2．说明参考系与初中阶段所学的参照物类似。

三、坐标系1．建系目的为了定量地描述物体的位置及其变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。

2．建系方法当物体沿直线运动时，往往以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。

对于更复杂的运动需要建立平面坐标系或空间坐标系。

1．自主思考——判一判(1)质点是一种对实际物体的科学抽象，是一种理想化的物理模型。

(√)(2)教室很大，一定不能看成质点。

(×)(3)参考系一定要选静止不动的物体。

(×)(4)一个物体的运动情况与参考系的选择无关。

(×)(5)选择的坐标原点不同，各点的坐标也不同。

(√)2．合作探究——议一议(1)地球很大，乒乓球很小，是不是地球一定不能看成质点，而乒乓球一定能看成质点？提示：都不一定，在研究地球的公转时，地球可看成质点，而研究地球的自转时，地球不能看成质点；在研究乒乓球的轨迹时乒乓球可看成质点，而研究其旋转时不能看成质点。

(2)要比较两个物体的运动情况，是否可以选择不同的参考系？提示：同一物体的运动，选择的参考系不同，观察的结果可能不同。

高中物理教学中理想模型法初探

高中物理教学中理想模型法初探作者：段美玲来源：《新教育时代·学生版》2016年第25期摘要：挖掘高中物理教学中物理方法的作用。

让学生学习本文后进一步了解学习物理过程中哪些基本概念属于理想模型。

关键词：物理教学理想模型法初探考查物理问题的方法，一定会成为今后物理教学重要话题和高考的热点。

高中教材的内容，是根据课程标准编写的，它的主体当然是物理学科的知识体系。

然而科学方法也是探究问题补课缺少的内容。

一、理想模型法是物理学中经常使用的一种研究方法特点是它把研究对象所具有的特征理想化，突出强调研究对象在方面的特征或主要特征，而有意识地忽略研究对象其他方面的特征或次要的特征。

使用这种方法的根本目的在于，使人们能集中全力掌握研究对象在某些方面表现出的本质特征或运动规律。

事实证明，这是一种研究物理问题的有效方法，也是我们理解有关物理知识的基础。

光线、磁感应线、质点、力的示意图、弹簧振子、单摆、理想气体、钢体、点电荷、电路图、将撬棒看做杠杆都是理想化。

[1]作为科学抽象的结果，理想模型也是一种科学概念，广泛应用在各门科学中。

例如，数学中的“点”，没有粗细的“线”，没有厚度的“面”；物理学中的单摆，“理想气体”，“点电荷”等；在化学和生物学中也有类似的理想模型。

这些理想模型都是以客观存在为原型的。

作为抽象思维的结果，它们也是对客观事物的一种反映。

在自然科学的研究中，理想模型的建立，具有十分重要的意义。

由于客观事物具有质的多样性，它们的运动规律往往是非常复杂的，不可能一下子把它们认识清楚。

引入理想模型的概念，可以使问题的处理大为简化，从而便于人们去认识和掌握并应用它们。

二、“理想实验”同真实的科学实验是有原则区别的真实的科学实验是一种实践的活动，而“理想实验”则是一种思维的活动；前者是可以将设计通过物化过程而实现的实验，后者则是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”。

但是，“理想实验”并不是脱离实际的主观臆想.首先，“理想实验”是以实践为基础的.所谓的“理想实验”就是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作出更深入一层的抽象分析.其次，“理想实验”的推理过程，是以一定的逻辑法则为根据的.而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实践所证实了的。

高中物理中“轻绳”、“轻杆”和“轻弹簧”问题的分析

高中物理中“轻绳” 、“轻杆”和“轻弹簧”的问题分析中学阶段常涉及到“轻绳” 、“轻杆”和“轻弹簧”模型，这三种模型都是由各种实际情况中的绳、杆和弹簧抽象出来的理想化物理模型。

但它们的成因和特性并不完全相同，由此导致这类模型在实际应用中有很多同学混淆出错，下面对这三种模型的特点及区别应用作一些简单的讨论和分析。

一、三个模型的正确理解1.轻绳模型轻绳也称细线，它的质量可忽略不计；轻绳是软的；同时它的劲度系数非常大，可认为在受外力作用时它的形变极微小，看作不可伸长；其弹力的主要特征是：①不能承受压力，不能产生侧向力，只能产生沿绳收缩方向的拉力。

②内部张力大小处处相等，且与运动状态无关。

③轻绳的弹力大小可发生突变。

2.轻杆模型轻杆的质量可忽略不计，轻杆是硬的，它的劲度系数非常大，可认为在受外力作用时形变极微小，看作不可伸长或压缩；其弹力的主要特征是：①轻杆既可产生压力、也可产生拉力，且能产生侧向力（力的方向不一定沿着杆的方向）；②轻杆各处受力大小相等，且与运动状态无关；③轻杆的弹力可发生突变。

3.轻弹簧模型轻弹簧的质量可忽略不计，可以被压缩或拉伸。

其弹力的主要特征是：①轻弹簧能产生沿弹簧轴线伸缩方向的压力或拉力；②轻弹簧各处受力大小相等，且与弹簧形变的方向相反；③轻弹簧产生的弹力是连续变化的，不能发生突变，只能渐变（除弹簧被剪断外）；④在弹性限度内，弹力的大小与弹簧的形变量成正比，即F＝kx，其中 k 为弹簧的劲度系数， x 为弹簧的伸长量或缩短量。

二、三种模型的主要区别及应用下面结合例题分析它们的区别及应用：1.轻绳对物体只能产生沿绳收缩方向的拉力，而轻杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。

【例1】如图1 所示，轻绳一端系着质量为m 的小球，另一端系在固定于小车上一直杆 AB 的上端；试求当小车以 a 的加速度水平向左匀加速度直线运动，轻绳对小球作用力的大小和方向？解析：如图 2 所示，小球受两个力作用：重力mg 和绳对小球弹力T。

高中物理常见的理想化模型

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。

例析高中物理解题中的理想模型法

例析高中物理解题中的理想模型法作者：刘晓琳来源：《中学生数理化·学习研究》2017年第02期高中物理是相对较难的学科，学过高中物理的大部分同学都会有这样的疑问：“上课听得懂，听得清，但在课下做题时就不会了。

”这是个普遍的问题，也是值得同学们认真研究的问题。

在运用物理知识解决实际问题的过程中，人们逐步积累和形成了物理学中处理问题的方法，下面主要介绍先把研究对象或研究过程转化为理想模型，然后再求解的方法。

在高中物理中，我们所研究的对象或物理过程可以说都是理想模型，例如在研究对象上有质点、轻杆、轻绳、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、理想电表、理想变压器、匀强电场、匀强磁场、点光源、光线、原子模型等。

又如在研究物体运动时有匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、简谐运动、简谐波、弹性碰撞、自由落体运动、竖直上抛运动等。

在解答物理问题时，最关键的是：（1）明确研究对象及其所处的状态，并把研究对象视为适当的物理模型；（2）分析物理过程，并找出物理规律。

现在很多同学对于物理规律和物理公式背的很熟，但是真正碰到问题的时候，却无从下手，其主要原因是他们不会将一个实际问题抽象为一个正确的模型。

例题精密测量电子比荷e/m的现代方法之一是双电容法，其装置如图1所示，在真空管中由阴极K发射电子，其初速度可忽略不计。

此电子被阴极K与阳极A间的电场加速后穿过屏障D1上的小孔，然后依次穿过电容器C1、屏障D2上的小孔和第二个电容器C2而射到荧光屏F上。

阳极与阴极之间的电势差为U，分别在电容器C1、C2上加有频率为f的完全相同的正弦式交变电压，C1、C2中心间的距离为L，选择频率f使电子束在荧光屏上的亮点不发生偏转。

试证明电子的比荷为em=2f2L2n2U（其中n为正整数）。

分析：由题意可知，研究对象必然是电子，其对象模型显然是带电的质点，对其过程模型的构建，可按先后顺序考虑。

首先是在电场中的变加速运动，这是我们能处理的模型；接着进入电容器，遇到偏转电场，由于电容器上加的是变化电压，那么其中的电场是不稳定的，随时间变化的电子沿电场方向的运动不是匀变速运动，这是我们没办法处理的。

高中物理：质点模型的建立方法

高中物理：质点模型的建立方法
1．物理学中的理想化模型
(1)“理想化模型”是以研究目的为出发点，抓住问题的主要因素，忽略次要因素，突出事物的主要特征而进行的一种科学的抽象，实际并不存在．
(2)“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研究方法．
2．在物理学的研究中，“理想模型”的建立具有十分重要的意义．引入“理想模型”，可以使问题的处理大为简化而又不会产生大的偏差．在现实世界中，有许多实际的事物与这种“理想模型”十分接近，在一定条件下，作为一种近似，可以把实际事物当作“理想模型”来处理，即可以将研究“理想模型”的结果直接地应用于实际事物．
(多选)下列关于质点的说法正确的是()
A．用GPS定位系统研究出租车所在位置时，可以将出租车看作质点
B．研究火车通过一长度为200 m的隧道所需时间时，可以将火车看作质点
C．研究“嫦娥四号”绕月球运动一周所需时间时，可将“嫦娥四号”看作质点
D．研究地球上四季变化的成因时，可以将地球看作质点
解析：出租车的大小和地球相比可以忽略，出租车能看作质点；火车的长度和隧道相比不可忽略，火车不能看作质点；“嫦娥四号”离月球表面的高度与其自身大小相比，可以忽略自身大小而视为质点；地球上四季变化的形成是地球公转的原因，因涉及地球上不同地区季节的变化，所以不能将地球看作质点．
答案：AC
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理想化模型

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。

高中物理常用的理想化模型

高中物理常用的理想化模型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。

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，还是物体所外的环境和条件，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，由干这些特性的存在，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，这类物体就可以抽象为刚体。

所谓刚体，就是由相互间距离始终保持不变的许多质元组成的物体，在实际问题中，物体能否看做是刚体要根据具体情况而定。

单摆

单摆问题的习惯性错误单摆在高中物理阶段是一个重要的理想化模型，我们说单摆运动是简谐运动实际上是近似结果，重力的切向分力充当回复力，在摆角很小的情况下可以证明摆球的运动是简谐运动，课本要求摆角小于10度，实际10度并非界限，11度也不是绝对不行，应该说摆角越小摆球的运动就越接近简谐运动。

我们对单摆模型比较熟悉，但在解题中也存在习惯性的错误认识：比如，摆角是从平衡位置算起一侧的最大角度，而不是两侧的角度；“秒摆”的摆长约1米、周期2秒，有时容易当成1秒；单摆静止时停于“平衡位置”，即受力平衡的位置，当单摆摆动起来后再通过“平衡位置”时，由于做圆周运动，所以此时合力充当向心力，受力不再平衡；运动过程中合外力不指向圆心（平衡位置除外）。

单摆模型与各章节知识有着广泛的联系，在运动学、动力学、万有引力、机械能、电场、磁场知识等方面都有涉及，下面我们举几个例子。

例1．光滑圆弧槽半径为R，a、b两球可以视为质点，b球在离最低点很近处无初速度的释放，同时a也从高处无初速度的释放，要想a和b两球同时落到最低点，则a球的释放高度是多少？首先，半径为R的光滑圆弧槽是单摆的等效模型，b球的运动具有周期性，凡经历四分之一周期的奇数倍时间b球都出现在最低点位置。

a球从某一高处落下，下落点可以很多，但从某个高度下落到最低点的时间是唯一的，由运动的等时性可知ta=……①tb=2……②令ta= tb……③解得：h= n=1、2、3……在振动中忽略空气阻力的影响（视为无阻尼运动），摆球在运动过程中的能量守恒：例2.周期是2秒的单摆，振幅为8cm，求：摆球在振动过程中的最大速度？分析：由周期为2秒钟可知，该摆为秒摆，摆长大约1m；在振动过程中忽略空气阻力视为简谐运动，摆球的机械能守恒。

难点在于振幅8cm这个条件怎样使用，振幅应是ab弦，设最低点为势能零点，最高点为初态最高点为末态列方程：mgh=mv2……①（摆球的机械能守恒）h=L(1-cos)……②（设摆角为θ）sin=……③（摆角θ很小时，其弧度值、正弦值和正切值近似相等）解得：最大速度v=0.253m/s我们常说单摆的摆球质量对周期没有影响，振幅大小对周期没有影响，似乎只有摆长对周期有影响。

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