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关于物理学中的理想化方法

时间:2017-10-07 物理毕业论文 我要投稿

  论文关键词 :模型化  理想化  理解过程
  论文摘要 :理想化方法是人们在认识事物 、探索事物 内在本质及规律的过程中形成的一种理论思维方法 。物理学中的很多概念、定理和定律 的形成 ,都是在通过对研究对象进行抽象概括,对研究过程进行简化的条件下得 来的。本文以物理学 中所涉及的部分概念、定理 和定律为例 ,并结合多年来教学 中对他们的认识和理解 ,针对物 理概念 如何模型化 、物理过程以及物理实验如何理 想化进行阐述 ,这样有助于对物理概念 、定理 和定律的进一步理 解 ,也是研究和探索 其他事物的一种很好 的手段。 
  在研究物理过程中,往往由于过程的影响因素比较多,要发现过程中的本质及规律不容易的,或者是不可能的.因此我们需要对整个过程或过程中的某一部分进行假设而建立过程简单化的理想模型,目的是抓住问题的主要的、本质的因素.舍弃其次要的、非本质的因素,变复杂条件的实际过程为简单的理想化过程。这样。我们就可以透过事物的表面现象 ,比较容 易地发现事物 的本质及变化规律 。物理学 中的许 多物理概念和物理定理 、定律就是通过这样的方法建立起来的。所以,理想化方法是物理研究中广泛采用的理论思维方法之一 。 
  1 物理研究中的模型化 
  模型化指的是在研究和探索事物的过程中为了便于发现其中本质和规律而建立的一种抽象的,理想的事物形态是对某些事物中所包含的本质及规律采用逐步逼近的描述方法。例如 ,在电学 中研究 电荷间的相互作用 时 ,其作用 力的大 小受带 电体的形状、大 小、所带 电荷量的 多少 、电荷的分布、电荷之间的相对位置及介质等诸多因素的影 响,若不分主次的考虑各种因素,会感到无从下手,也就无法得到最终的结果。在人类历史发展过程 中,通过大量实验表明:随着电荷间距离的增大,带电体的形状、大小、电荷的分布等因素的影响逐渐减小,距离增加到一定程度时,起决定作用的就 是电荷的电量和介 质的介 电常数,其形状 大小、电荷的分布可忽略不计.从而建立起 “点电荷的理想模型这样 .突出了对所研究问题起主要的因素忽略次要的因素,建立 “理想模型”,有效的解决了对复杂问题的研究?饴囟擅枋龅木褪橇礁龅愕绾芍 间的相互作用规律在研究气体的性质和描述气体的物理量 间的关 系中,麦克思韦建立了气体模型 :气体是由很小的 、完全弹性的、只在接触时才发生相互作 用的固体小球组 成的 系统从而奠定 了气体分子运动论 。在此基础上进一步对气体进行模型化:当分子 间的距离接近十倍或 大于十倍分子直径时 ,就可以忽略分子之 间的相互作用 力,从而建立了理想气体模型。这样就比较容 易得 出描述气体的物理量间的关系一一气体状态方程 。显然,如果没有 “点电荷”这个理想模型的建立,就没有库 仑定律 。没 有气体模型和理想气体模型的建立,就没有气体状态方程。同样,如果没有质点的建立,便不会有牛顿定律和万有引力定律。物理学中的物理模型非常多,如铁磁性物质磁化模型、稳恒 电流模型、原予核式结构模型 等等? 以说 ,物理的全部定理 、定律和公式都是对物理模型的刻画。物理模型化是物理学研究普遍采用的方法,是建立和发展物理理论的重要手段  离开物理模型,物理学的研究就寸步难行 。

  2 物理过程的理想化 
  自然界 中各种运动过程非常复杂 ,为了研 究问题的方便  我们可以忽略次要因 素,突出物体运动的主蔡特征和规律,把运动过程想象为一种简单化的、实际上不存在但又经得起实践验证的运动过程 。 
  在研究物体的碰撞问题时,认为该系统只在碰撞物体 间内力的相互作用下发生的,其他力与内力相 比,均可以忽略不计。在此 条件 下 ,这 一系统 遵循 动量 守恒 定律。而完全弹性碰撞规律又是建立在理想碰撞 的这一理论过程的基础之上,只要相互的物体 所受合外 力为零 ,而且物体 间相互作用的内力存属弹力,这样的形变就能完全恢复。显然整个碰撞过程只存在动能和弹性势能之间的相互转化,

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