近似方法在物理中的应用

论文作者签名： 指导老师签名：
日 日
期： 期：
吕梁学院本科毕业论文（设计）
摘
要
在经受过多年的物理学习和教育后，我们一说到物理，就会想到力、热、声、光、 电这几种分类，由这些不同的分类综合起来构成了物理这一门大的学科。我们知道了物 理这门学科的最终目的是研究物质的相互内在联系。而这一切都要以实验为先决条件。 不同物体在不同运动方式的作用下所表现的运动规律也都有所不同，所以需要我们采用 不同的研究方法来处理。 而我们所说的经典物理和现代物理， 之所以会出现这样的分类， 是由于物理的不断发展而最终演变出来的。物理学的学科特性，毋庸置疑的使它成为了 自然科学的带头人，而这种严谨、求真的态度也是每一位学习自然科学的人所必备的品 质。物理学也是科学的世界观和方法论的理论研究基础。从以上这些内容可以知道物理学习对于 每一个将要面对未来自然社会的求知者的重要性。 但是在当下物理学习过程中，主要应用的还是一些较为常用的传统方法，而类似近 似方法这种开阔性思维方式在高端物理研究中应用较多，在物理教学过程以及较为简单 的物理知识中的使用则非常有限，对中学教学的效果有很大的限制。所以为了提高教学 水平，开阔学生学习的思维，提高自我思维能力，对近似方法在实际教学和实验中的应 用显得尤为重要。 本文主要通过对物理学中常用的近似处理问题方法的分析和研究， 来加深学生对近 似方法的认识和了解；通过对近似方法在研究物理问题、物理学计算中、物理实验中以 及建立物理模型中的具体事例来论证近似方法在物理学习过程中的重要性。 关键词：近似法；物理学习；思维方式；应用
分类号：
O4-3
LULIANG UNIVERSITY
密
级：
公开
毕业论文 (设计)
Leabharlann Baidu
题
系
目： 探究近似方法在物理中的应用
别： 物理系 物理学 2011 级 耿雄飞 20110502116 张丽丽 硕士
专业年级： 姓 学 名： 号：
指导教师：
2015 年 06 月 03 日
原 创 性 声 明
本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取 得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确 注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写 过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。 本声明的法律责任由本人承担。
论文作者签名：
日
期：
关于毕业论文使用授权的声明
本人在指导老师指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、试验记录、原始数 据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属吕梁学院。本人完全了解 吕梁学院有关保存、使用毕业论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交 论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权吕梁学院可以将本毕业论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业 论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为吕梁学院。本人 离校后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为吕 梁学院。
吕梁学院本科毕业论文（设计）
目 录
第一章 近似方法概论................................................................................................ 1
第二章 在建立物理模型中近似方法的使用.............................................................. 2 2.1 研究对象的近似化处理................................................................................. 3 2.2 研究条件的近似化处理................................................................................. 3 2.3 对物理过程近似化处理................................................................................. 4 第三章 近似方法的应用.............................................................................................. 5 3.1 中学物理实验教学中的近似......................................................................... 5 3.1.1 单摆作圆周运动时的小角度近似...................................................... 5 3.1.2 实验误差中的近似............................................................................... 6 3.2 近似方法在物理学计算中的应用................................................................. 6 3.3 近似方法在固体物理学中的应用.................................................................. 7 第四章 结论.................................................................................................................. 8 参考文献........................................................................................................................ 9 致 谢.......................................................................................................................... 10
吕梁学院本科毕业论文（设计）
Abstract
After suffered years of physical education and learning, we said today to the physical, will think of force, heat, sound, light, electricity in the several kinds of classification, by these different classification together constitute the physical this big subject. We know that the physical the ultimate goal of this subject is the study of material inner link each other. And all this are prerequisites for the experiment. Under the action of different objects in different ways of movement rule is different also, so we need to adopt different methods to deal with. And what we call the classical physics and modern physics, the reason will appear such classification, is due to the continuous development of the physical turned out in the end. Physics discipline characteristic, no doubt to make it become the leader of natural science, and this kind of rigorous and realistic attitude and every necessary quality of the study of natural science. Physics is the scientific research on the theory of world outlook and methodology. Can know from the above content of physics learning for each face of the future society, the importance of curious nature. But in the present physics learning process, the main application or some of the more commonly used traditional methods, and open sex thinking such as the approximate method applied in the high-end physics is more, in the physical teaching process and the use of relatively simple physical knowledge is very limited, for the teaching of middle school has a lot of restrictions. the approximate method application in the actual teaching and experiment is particularly important. This article mainly through to the physics approximate treatment of the problem method is commonly used in the analysis and research, to deepen students' knowledge and understanding of approximate method; Based on approximate method in the study in physics, physics calculation, and specific examples to demonstrate in the physical model of the approximate method on the importance of physics learning process. Keywords: Approximate method; physical learning; thinking way; application
吕梁学院本科毕业论文（设计）
第一章
近似方法概论
物理学是人类探求世界的基础。世界是由物质构成，我们周围所看到的所有现象都 遵循物理学中的规律。物理学是我们了解世界的基础，只有掌握了这一门学科，才能帮 助我们科学、正确的去了解、感知这个世界。 学习物理，最主要的是去真实的感受事物本质，并通过实验去探究。在十九世纪初 期，世界范围内的物理学之中流传出一句话说：想要对一个东西有一定的熟悉和掌握， 那你必须去测量它，而且还要用一系列的数字反映出来，只有这样，才能真正意义上的 了解它。物理主要是通过对基本世界中存在的一切物质的最基本结构的探索，以及对物 质之间的相互作用作出研究和总结。但是完整意义上的物理学，除去上面的内容外，还 必须包含我们研究物质在自然界中运动规律和研究规律时，需要用到的思维方式和实验 方法，这些综合起来我们称之为物理学。 从以上内容咱们能够看到物理的重要性， 我们也就能够意识到学习物理知识对我们 所起的作用是不容忽视的。然而物理学是一门以实验为基础的学科，需要我们把很多自 然现象放到实验中去研究它，但是有时候会受到一定外界条件的制约，不能够将实际的 情况完全的展现在实验之中， 所以这就需要我们找到对实验效果所产生的影响很小的等 效代替，而这种等效代替的方法也是我们要研究的近似方法中的一种[1]。而这里所说的 近似方法是指在分析物理现象和处理研究物理问题的时候，为了所研究问题的本质属 性，根据所研究问题的需要和实际需求，忽略研究对象和问题的次要因素，凸出其关键 之处和自身属性，合理地对所研究的题目作出近似处理，使用适当的近似处理的法子和 措施来简化研究的步骤，从而完成实验。 近似方法在许多较为复杂的物理研究中已经有不少的使用，且取得了很好的成绩。 例如，1916 年，著名物理学家 Newton 在钻研广义相对论期间，提出了一种近似解法并 被频繁应用于求解爱因斯坦的场方程中。Newton 是通过对微小的牛顿力学量进行展开， 之后又通过展开牛顿引力势及其它相关联项来对相对论进行了弱场低速近似。在之后探 求引力波天文学时，牛顿研究出的力学中近似方法也起到了不可忽视的作用。而这种牛 顿力学近似方法在两个天体运动行星系统的引力波辐射的波形之中更是用途广泛[2] 。 1966 年， 在中国和智利， 都通过应用形式近似法来探究初步阶稀释示踪剂对穿过微血管 的交换作用。