物理模型及其应用

物理模型是物理学及工程技术中的一个重要概念，是对具有相同物理本质特征的一类事物加以简化，保留实际物体的主要特征，忽略次要因素而抽象成的理想化模型．用物理模型来研究工程技术或物理学中的问题是一种基本的科学研究方法，在科学研究、发展的过程中具有十分重要的作用．物理模型是人们按照科学研究的特定目的，用物质形式和思维形式对原型客体本质关系的再现．     

谈谈物理学中的理想模型

 物理学就是研究物质运动变化规律的科学。它是怎样研究的呢？方法很多,其中一种重要的方法就是建立理想模型。所谓理想模型,就是为了抓住本质,解决问题,对复杂的事物进行简化抽象后而建立的理想化模型。拿质点来说,它是一个没有大小和形状,只有质量和位置的点。这样的点在实际上是不存在的。但是,我们在研究一些问题时,不能不把某些物体看成点,尽管它实际上可能很大,比如地球绕太阳运动,我们就把地球和太阳都看成质点。物理学中的理想模型在各分支中都有,如力学中的质点、刚体、弹性体、塑性体、理想流体、弹簧振子、单摆.     

重视培养科学的抽象思维方法

科学的抽象是在实验事实的基础上，从研究一些个别现象出发，通过思维，排除非本质的东西，加以概括，形成概念．我们在物理教学中采用的思维方法，主要有以下几种类型．１　通过科学的抽象，建立模型化的概念（理想化模型）．构成复杂的物理现象的因素是很多的，在研究复杂的物理现象时，需要摒弃无关因素，暂时抛开次要因素，集中精力就主要因素进行研究，经过抽象概括出合理的理想化模型，建立模型化概念．这是需要同学们学会的重要的研究物理问题的思想方法；比如“质点”这一理想化模型，物体都有形状和大小，在运动中物体上各点的位置…     

地球隧道运输

讨论物体在地球引力场中的运动情况 ,推导出物体的运动规律为简谐运动 ,并由此建立了一种新的理想化的地球隧道运输模式。     

重力势能系统共有概念的量化分析

引力势能的系统共有概念是物理教学中的一个难点．以物体—地球系统为例：在学习中，学生往往习惯于形象思维，把物体的重力势能看作是物体本身所有，不能有意识地把物体与地球联系成一个系统来考虑，对于地球也受到物体的引力作用而具有引力势能的事实感到抽象，因而造成对引力势能概念的片面理解．如果对这一概念加以量化处理，以数据说明问题，可有利于对它的充分理解如图所示，设物体与地面相距为Ｈ，物体自由下落到地面所通过的位移ｈ，与此同时，地球受物体吸引而向物体运动所通过的位移为ｈ，因此可得关系式：Ｈ＝ｈ＋ｈ　　　（…     

物理建模分析

物理模型是为了便于研究,从大量的物理事实中略次要因素、突出主要因素而抽象出来的一种科学概念．物理学习的好坏,在一定程度上取决于能否建立正确的物理模型．因此认识、了解建立理想化模型的条件和过程,掌握建模的基本方法,对解决物理问题,有重要意义．１模型的特点１．１一物可以有多种模型 一个物体有许多特性．从不同角度看,起主要作用的因素不一样,当然就被抽象成不同模型．譬如地球,当研究它的轨道运动时可以视为质点．研究静电问题时,常被当作一个球形导体　因而从不同侧面研究不同的物理现象,应采用不同的模型．物理世…     

爱因斯坦后期的构思:基本相互作用与空间-时间性质的统一

 从远古时代起,人们就力图用尽可能少的综合概念来解释自然界的全部复杂性.从这个观点看来,在物理学史上并列着三个名字:牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦.这些科学家都在统一自然规律方面取得了最大的成就.三百年前,牛顿把地球引力(支配苹果落地的力)和天体引力(保持行星在太阳周围轨道上运动的力)视为同一种力,统一了地球引力和天体引力.     

分析轻质物体加速度 助推解题思路生成

在物理学中,为了研究问题方便,往往把一些用来约束、连接运动物体的轻杆、轻绳、轻绸带、轻质弹簧等实际物体的质量忽略不计,即看作理想化物理模型——轻质物体.由于轻质物体的质量相对于运动物体要小得多,由牛顿第二定律F=ma可知,其动力学效应也就很小,即轻质物体在任何情景下所受的合力都为零.很多学生在解题过程中没有领会轻质物体的本质,认为加速度也为零,从而导致解     

物理学中的理想化方法

理想化方法是物理研究中最常用的理论思维方法之一,在研究物理过程中,往往需要抓住事物的主要的、本质的因素,舍弃次要的、非主要的因素,使研究条件达到理想化的程度,以便把复杂的实际事物及作用过程简单化为模式,这样,人们透过事物的表面现象,找到事物的本质及变化规律,从而建立起物理概念和物理定律。 1 理想化模型 理想化模型是对某些事实的一种力求真实、逐步逼近的描写,是为了便于研究而建立的一种高度抽象的理想形态。例如,电学     

如何给"运动员"问题建模

所谓理想化模型,就是为能够比较顺利地解决问题,保留对所研究问题起决定影响的主要因素,而建立起来的科学抽象模型.这种模型可以清晰地反映被研究问题的本质特性,呈现问题所包含的主要矛盾,便于我们分析和发现规律.要注意的是,同一个物体现象在不同情况下理想化处理的方法不同,某一因素可能在这种情况下是次要因素,不予考虑.但在另一种情况下可能是主要方面,就必须考虑.如研究地球绕太阳运转时,其大小是次要因素,看作质点处理.但研究地球本身的自转时,其大小就成为主要因素,地球就不能看作质点.     

中学物理中的理想化方法

物理现象和物理过程都是很复杂的,如果我们把所有的因素都毫不遗漏地考虑进去,实际问题就很难,甚至无法解决。因此,理想化方法就成为物理学研究和教学中的一种重要方法。所谓理想化方法,就是通过逻辑思维,在复杂问题中忽略次要因素,抓住主要因素,将实际问题简化处理,从而得出结论的方法,它是一种科学抽象的方法。理想化方法不仅在中学物理教学中经常被采用,而且对于培养中学生分析、解决问题的能力起着很大的作用。在中学物理中,理想化方法主要包括以下三种形式:物理条件的理想化、建立理想模型、进行理想实验。 一、物理条件的理想化 中学物理中遇到的物体,实际上都是处在多种外界条件之中的,但并不是所有的条件都具有同样重要的作用,在这些条件中,有一些对物体的运动规律起着主导作用,而另一些条件却对所研究的问题影响很小、甚至根本就没有影响。这时,就需要我们帮助学生分析哪些条件是主要的,必须考虑,哪些条件可以忽略。然后在此基础上做进一步的分析,最后解决这个问题。 在中学物理习题中,最常见的是忽略摩擦力。比如:“两物体接触面光滑”、“忽略一切摩擦阻力”、“不计空气阻力”等等,这些都说明忽略摩擦力是中学生解题时经常要注意的。特别是中学物理课本中的“自由     

物理学中的理想模型

物理学是现代科学技术的基础，它的成就和研究方法已渗透到了几乎所有的科学领域，而且在培养思维能力和实验能力等方面有不可替代的作用．物理学研究的主要方法之一是理想模型．理想模型是为便于研究而建立的一种高度抽象的理想客体，它抓住物质的主要特征，忽略次要因素，形成一种经过抽象、概括了的理想化的模型．作为科学抽象的结果，理想模型也是一种科学概念，可是，它不同于一般的科学概念，如数学上的点与物理中的质点截然不同，因此我们一定要正确理解物理学中的理想模型，把握好这一概念的思维，掌握好这一概念的思维能力，就既能使问题得到了简化，又不影响问题的本质，让问题迎刃而解．下面通过几个例题，进行具体分析：     

用超导电技术测量重力

一、重力测量的历史和超导电 技术的应用 1590年,意大利物理学家伽里略在比萨斜塔上的实验,证明了物体下落速度与它的质量无关.后来,牛顿提出了万有引力定律.于是,形成了重力的完整概念──重力就是地球对单位质量的物体的引力和该物体随地球旋转的离心力的合力.根据牛顿第二定律,重力是质量与重力加速度的乘积.力的单位──克·厘米/秒2,在物理学中称为达因,而重力加速度g是单位质量所受的重力,它的单位是1厘米/秒2,称为伽(gal).长期以来,围绕着对重力的测量和研究,不少人为之付出了艰苦的努力.因此,重力仪就成为人们认识地球,发展科学的重…     

弯曲的时空

 在牛顿时代给出的绝对时空观中,时间与空间都是绝对的,彼此无关。即时间与空间都是彼此独立的,互不相关,并且不受物质和运动的影响。1905年爱因斯坦建立的狭义相对论时空观中,时间、空间和运动三者相互关联,它们都伴随着物质的存在而存在。但未能说明引力与时空的关系。1915年爱因斯坦建立了广义相对论。它揭示了空间、时间、物质、运动的统一性,几何学和物理学的统一性,解释了引力的本质,也为现代物理学和宇宙学的发展打下了重要的基础。广义相对论的一个重要结论,是我们的时空是弯曲的。广义相对论告诉我们,在引力物体的近旁,空间和时间要被扭曲。     

关于矢量-张量引力相互作用模型

本文从粒子运动方程出发证明了矢量-张量引力模型中反引力的存在,这种反引力如果以长程力的形式出现,将使得粒子的运动偏离短程线。在牛顿近似和弱场近似下,相应于矢量场的反引力与相应于张量场的吸引力互相抵消,使得检验粒子在球对称静态引力场中的加速度为零,这显然与牛顿万有引力现象矛盾。 关键词：     

万有引力定律的教学

1教学目标 ①知识与技能（1）了解牛顿发现万有引力定律的两次重大突破及其思考与检验．（2）了解月球绕地球公转及其对立情形、地球表面附近物体各种运动情形,赤道上物体随地球自转而做匀速率圆周运动及其两个极限情形．     

捕捉引力波

 一、足够精确的牛顿引力理论在宏观物理世界中,引力是一种主要的作用。太阳东升西坠,地球四季交替,海水潮涨潮落,众多自然现象都受到引力的支配。1687年,牛顿在前人的研究基础上,导出了万有引力定律。利用万有引力定律可以圆满地解释哥白尼的学说和开普勒的行星运动三定律。牛顿引力理论的精彩之处还有准确地预言了海王星和冥王星的存在,指导天文学家成功地发现了这两颗太阳行星。按牛顿的引力理论,两物体间的引力作用是瞬间完成的。但爱因斯坦认为,光速是任何作用的极限速度,因此引力作用不可能在瞬间实现。1905年,爱因斯坦发表著名的历史文献《论动体的电动力学》,建立了狭义相对论。在以后     

引力波和微波背景辐射旋度型偏振的探测

<正>引力现象是最常见的,例如,地球上的物体都有重量,地球绕太阳运转,都是由于引力的作用。物理世界中有四种基本力,电磁力、弱作用、强作用、引力,其中引力最弱,但却是最复杂的。牛顿引力较简单,质量密度ρ产生的引力势V由泊松方程▽2V=4πGρ确定,质点m产生V=-Gm/r。爱因斯坦1915年发表     

物理模型在中学物理教学中的应用

物理学的研究对象遍及整个物质世界,大到天体,小至基本粒子,无奇不有,无所不在.面对复杂具体的物体,研究它们形形色色的运动,如果不采取突出主要矛盾,忽略次要因素的科学思维方法,人们便不能摆脱浩如烟海,纷乱繁杂现象的纠缠.理不出清晰的物理概念和物理规律,物理学理论大厦便无法建起.物理学中各种模型便是这种科学方法的具体应用.     

称量地球质量的人:卡文迪什及万有引力常量的测定——"最美丽"的十大物理实验之二

在牛顿于1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中,第一次提出了万有引力定律.牛顿用这个定律成功地解释了月球的运动,说明了木星的卫星和太阳系行星的运动与月球绕地球的运动都是同一类型的运动,并且他对行星运动的解释与大量天文学观测的数据相符;他用太阳和月球对海洋的万有引力解释了海洋的潮汐;他证明了彗星的轨道是扁长椭圆或抛物线.