理想化法在物理科学探究中的运用

理想化法在物理科学探究中的运用
贵阳市第十九中学李冬梅
在物理科学探究中所用到的科学探究方法是多种多样的，前面如探究速度、密度等慨念的形成过程，影响摩檫力大小，影响压力作用效果等物理规律，都是采用“控制变量法”来研究的，而推理想象牛顿第一定律、推导液体压强公式、分析连通器原理和托里拆利实验原理都是采用“理想化法”。

贵阳市进入课改以来，非常重视让学生理解物理慨念和规律的形成过程和伴随的科学方法。

每次统考和中考试卷中几乎都有考科学探究方法的试题。

学生只有真正弄懂课本上出现的探究实验的原理和方法，不管试卷如何变化都能应对自如。

对此讲一下理想化法在物理科学探究中的运用。

理想化法是指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。

理想化法是一种科学抽象，是研究物理学的重要方法。

理想化方法包括理想实验法和理想模型法。

1、理想实验：
理想实验又叫做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。

理想实验在物理学的理论研究中有重要的作用。

如：
伽利略的理想实验
伽利略通过斜面实验发现，在无摩擦情况下，当小球从左侧斜面的一定高度滚下时，无论右侧斜面的坡度如何，它都会沿斜面上升到与下落点几乎等高的地方。

假如右侧斜面变成水平放置，小球将为了达到那个永远无法达到的高度而一直滚动下去。

这就是伽利略理想实验所描述惯性定律的实验。

（如图所示）
伽利略的理想实验驳斥了亚里士多德的关于力是维持物体运动状态的原因的学说。

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，忽略次要因素，得出更本质的结论。

2.理想模型：
用来代替研究对象实体的理想化模型，它是人们在思想中塑造的一种理想化模型。

如：
推导液体压强
选一玻璃容器，计算容器内水的压强。

设想水中有一高度为h 、截面为s 的水柱，计算这段水柱产生的压强，就能得到水深度为h 处的压强（如图所示）。

水柱的体积为V=Sh ，水的密度为ρ，水柱的质量为m=V ρ。

那么水柱对其底面积的压强为
F=mg=V ρg=Sh ρg.
水柱对其底面积的压强为 P=F S =Sh ρg S
=ρgh 由此公式可见，水的压强与水的深度、水的密度有关（若是其他液体，其密度则不同）。

显然上述实验中选取的“液柱”属于理想化模型。