论文部分内容阅读
物理模型的创建伴随着物理学科体系创建和发展的全过程,也是解决现实物理问题不可或缺的依据,其重要性不言而喻。所以,作为一名高中物理教师在传授知识的过程中,应及时向学生强调理想物理模型建立的过程和条件,并要求学生牢固把握这些基本的物理模型。
物理现象纷繁复杂,为了便于研究分析这些问题,物理学研究中常常采用“简化”的方法,忽略次要因素,将这些复杂问题进行科学的抽象处理。在此过程中,用一种能反映原物质本质特征的理想结构去描述实际的物理过程、现象或事物。而这种类似的理想结构就称之为物理模型。
在物理学中物理模型的构建并非是随意的,而是要遵守一定的原则。首先,要认真把握研究对象的本质特征,做出科学正确的抽象。其次,要抓住主要因素,抓住物理事物间的主要联系来建立模型;同时物理模型的构建要以实验事实为基础,不断发展完善,真正体现物理模型的实效性、科学性、准确性。例如,关于原子结构模型的建立,先是1897年汤姆逊发现了电子,鉴于原子呈电中性,他提出了原子的“枣糕”模型。这个模型能解释一些实验事实,但没过几年就被新的实验事实否定了。1909年卢瑟福及盖革等人做的α粒子散射实验,其结果根本无法用汤姆逊模型解释。1911年卢瑟福为解释α粒子散射实验的结果,提出了原子的核式结构模型。这个模型很好地解释了α粒子的散射实验,初步建立了原子结构的正确图景。
高中阶段的理想模型建构大致有理想概念模型、理想条件模型、理想过程模型。所谓理想概念模型:即用来代替由具体物质组成的、代表研究对象的实体或系统,即把研究对象的本身理想化。如质点、单摆、弹簧振子、点电荷、电光源、理想气体、理想变压器等;所谓理想条件模型:把研究对象所处的外部条件理想化,排除外部条件中干扰研究对象运动变化的次要因素,突出外部条件的本质特征或最主要的方面,从而建立的物理模型称为条件模型,如光滑平面、恒力、均匀介质、真空、轻杆、轻绳等。所谓理想过程模型:把具体过理过程纯粹化、理想化后抽象出来的一种物理过程,如匀速直线运动、匀变速运动、匀速圆周运动、简谐运动等,这些理想模型从不同的侧面和角度描述和揭示了实际问题中各种事物和物理过程的特征。
此外,用归纳、演绎的科学方法构建物理模型也是中学物理教学中常用的方法。所谓归纳,就是通过个别认识一般的主要思维方法,而演绎则是通过一般认识个别的方法。例如,通过大量实验观测,利用归纳法建立起来的基础物理模型来建立经典力学中的牛顿三大定律,又从三大定律出发演绎出了如动量定理、动能定理、机械能守恒定律、动量守恒定律等,而这些定理或定律经过实践检验又都符合客观实际。
(作者单位 吉林省孤儿学校)
物理现象纷繁复杂,为了便于研究分析这些问题,物理学研究中常常采用“简化”的方法,忽略次要因素,将这些复杂问题进行科学的抽象处理。在此过程中,用一种能反映原物质本质特征的理想结构去描述实际的物理过程、现象或事物。而这种类似的理想结构就称之为物理模型。
在物理学中物理模型的构建并非是随意的,而是要遵守一定的原则。首先,要认真把握研究对象的本质特征,做出科学正确的抽象。其次,要抓住主要因素,抓住物理事物间的主要联系来建立模型;同时物理模型的构建要以实验事实为基础,不断发展完善,真正体现物理模型的实效性、科学性、准确性。例如,关于原子结构模型的建立,先是1897年汤姆逊发现了电子,鉴于原子呈电中性,他提出了原子的“枣糕”模型。这个模型能解释一些实验事实,但没过几年就被新的实验事实否定了。1909年卢瑟福及盖革等人做的α粒子散射实验,其结果根本无法用汤姆逊模型解释。1911年卢瑟福为解释α粒子散射实验的结果,提出了原子的核式结构模型。这个模型很好地解释了α粒子的散射实验,初步建立了原子结构的正确图景。
高中阶段的理想模型建构大致有理想概念模型、理想条件模型、理想过程模型。所谓理想概念模型:即用来代替由具体物质组成的、代表研究对象的实体或系统,即把研究对象的本身理想化。如质点、单摆、弹簧振子、点电荷、电光源、理想气体、理想变压器等;所谓理想条件模型:把研究对象所处的外部条件理想化,排除外部条件中干扰研究对象运动变化的次要因素,突出外部条件的本质特征或最主要的方面,从而建立的物理模型称为条件模型,如光滑平面、恒力、均匀介质、真空、轻杆、轻绳等。所谓理想过程模型:把具体过理过程纯粹化、理想化后抽象出来的一种物理过程,如匀速直线运动、匀变速运动、匀速圆周运动、简谐运动等,这些理想模型从不同的侧面和角度描述和揭示了实际问题中各种事物和物理过程的特征。
此外,用归纳、演绎的科学方法构建物理模型也是中学物理教学中常用的方法。所谓归纳,就是通过个别认识一般的主要思维方法,而演绎则是通过一般认识个别的方法。例如,通过大量实验观测,利用归纳法建立起来的基础物理模型来建立经典力学中的牛顿三大定律,又从三大定律出发演绎出了如动量定理、动能定理、机械能守恒定律、动量守恒定律等,而这些定理或定律经过实践检验又都符合客观实际。
(作者单位 吉林省孤儿学校)