物理模型建立中思维方法

物理模型建立中的思维方法

摘要：物理学中第一个理想化模型是质点，它是从具体的物体中抽象出来的，人们从车的运动、石块的下落、船的航行等现象中研究机械运动，在研究的问题中，车、船、石块等的大小和形状并不重要而可以忽略，这样就可以把车、船、石块等看成质点，这是从个别到一般的过程。

关键词：实物模型理想模型理论模型

随着社会的发展，培养创新人才变的尤为重要。可长期以来，我国学生特别是农村学生学习的主要模式是教师“满堂灌”的独自式教学。学生只是被动地接受教育，几乎与实践相隔绝。在这种教育情形下，出现了许多高分低能的学生。物理模型是一种高度抽象的理想客体和形态。是人们为了研究物理问题的方便和探讨物理事物的本质而对研究对象所作的一种简化的描述或模拟。它是人们通过科学思维对物理世界中的原物的抽象描述；是按照物理学研究的特定目的，用物质形式或思维形式对原型客体本质关系的再现。人们通过对物理模型的认识和研究，去获取关于原型客体的知识及其在自然界中的运动变化规律。它是物理科学研究的常用方法。

一、中学物理常见的物理模型

1.实物模型

它采用缩小与放大几何尺寸并简化繁杂部件，突出与工作原理紧密相关的部件，制作出与原，型在某一方面相似的实体模型，如飞机模型、发电机模型、电动机模型等等。在物理教学中，可利用这

种模型使学生了解其原型的工作原理及特征。

2.理想模型

理想模型是物理学的主要研究对象，它是根据研究对象和问题的特点，撇开、舍弃次要的、非本质的因素，抓住主要的、本质的因素，从而建立的一个易于研究的、能反映研究对象主要特征的新形象。理想模型是科学抽象与概括的结果，在物理学中到处可见，如质点、点电荷，弹簧振子、单摆等等，它在物理学中具有不可替代的作用。

3.理论模型

它是在观察、实验的基础上，经过物理思维，对某一物理客体和研究对象的结构、相互作用。运动规律等所作的一种简化的描述。这种模型通常是以假说的形式出现的，因此，也可称为物理假说，它能解释某些物理现象和实验事实，指明进一步研究的方向，从某一方面反映研究对象的特征。当然，其正确性要用实验来检验，并且随着认识的深入和物理学的发展而不断修正和完善。如哥白尼的太阳系模型皇对大体运行的一种简化的描述；卢瑟福原子的有核模型是对原子结构的一种简化描述；原子核的气体模型、液滴模型、壳层模型、集体模型等各从某一方面反映了原子核的特征，同样是对原子核结构的一种简化描述。

二、中学物理模型建立的思维方法

1.抽象的思维法

抽象是建立物理模型的基本思维方法，许多物理模型特别是理想

模型部是抽象的产物。人们的认识过程，是从个别到一般，再从一般到个别的过程，我们研究物理学也先有一个抽象过程，再有一个回归过程。抽象过程是一种纯粹化的过程，在物理学中我们称之为理想化方法，正如马克思所说，“物理学家是在自然过程表现得最确实、最少受干扰的地方考察自然过程的，或者，如有可能，是在保证过程以其纯粹形态进行的条件下从事实验的。”

物理学中第一个理想化模型是质点，它是从具体的物体中抽象出来的，人们从车的运动、石块的下落、船的航行等现象中研究机械运动，在研究的问题中，车、船、石块等的大小和形状并不重要而可以忽略，这样就可以把车、船、石块等看成质点，这是从个别到一般的过程。质点作为一种理想化的模型，许多实际物体的运动都可以用质点的运动来表示，它反映了这类运动物体的共性。

2.假说的思维法

假说是对事物的现象及其本质、规律或原因的一种推测性的说明方式或推测其可能性的说明方式。它是物理学理论发展的一种基本形式，同时也是物理学研究问题的一种基本方法。由于物理事物的复杂性，某些物理事物的本质、组成、结构、规律等比较隐蔽，这时就要在观察、实验、物理思维的基础上提出假说，建立起一个物理模型。许多物理模型特别是理论模型是以假说的形式出现的。如哥白尼关于天体运行的太阳系模型、汤姆生关于原子的“枣糕”模型、卢瑟福关于原子的核式结构模型、爱因斯坦关于光的波粒二象性模型等，无一不是依赖假说建立的物理模型，它们均是以物理假

说的形式出现的。

3.类比的思维法

类比思维的认识依据是事物之间具有相似性，根据两个或两类事物的一些相同或相似的属性，从已知一类的属性，猜想另一类的属性也可能相同或相似的，一种思维方法。如物理中把电场拿来跟重力场类比，再拿磁场和电场类比，由万有引力定律类比为库仑定律等等。类比的方法其优点是有助于知识的理解和记忆，在解决物理问题的活动中，起着一种启发思路、提供线索的作用。借助于类比，常能创造性地解决一些十分陌生、十分困难的问题。

每一个物理过程的处理，物理模型的建立，都离不开对物理问题的分析。教学中，通过对物理模型的设计思想及分析思路的教学，能培养学生对较复杂的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去处理物理问题的能力，有助于学生思维品质的提高，有助于学生去掌握物理学的研究方法。