物理学中的理想模型
目录
1 引言 1
2 几种常见理想模型的简介 1
2.1 质点 1
2.2 刚体 1
2.3 匀速直线运动 2
2.4 光滑面 2
3 理想模型的分类 2
4 物理学的发展和理想模型的关系 3
4.1 牛顿万有引力定律与质点模型 3
4.2 伽利略的惯性定律与理想实验模型 4
4.3 热机效率与卡若的热机模型 5
4.4 气态方程与理想气体模型 6
5 物理学理想模型的作用 7
5.1 理想模型是形成物理概念与建立物理规律的基础 7
5.2 理想模型得出的结论具有较强的适用性 8
5.3 理想模型能使物理问题的研究规范化 8
5.4 理想模型的引用有利于提高我们分析物理问题的能力 9
6 合理运用理想模型来解决物理问题 9
结语 14
致 谢 15
参考文献 16
1 引言
唯物主义世界观告诉我们世界是物质的，是不断运动的，而物理学研究的便是自然界中最普遍的物质规律，它是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方式的自然科学。物质在运动的过程中会受到来自自身或周围环境的各种复杂因素的影响，这时如果直接对某个物体或某个系统进行研究，那么由于各种因素的相互牵扯，问题会变得十分复杂，极大的加深了解决问题的难度，使我们难以触及事物的本质，而且也局限了基础知识的传播。为了使研究的问题变得简单化，将某些不易研究的问题变为在某种程度上可以研究的问题，物理理想模型在无数先辈们的努力下就应运而 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
生。
所谓理想模型，就是为了便于抓住本质解决问题而对事物取其枝干，去其蔓叶后建立的抽象模型。[1]物理理想模型的建立使我们更容易触摸到物理世界的规律，通过从简到繁，先易后难，循序渐进，逐次深入的层层递进，方便我们研究纷繁复杂的自然世界，使处理复杂物理问题的方法变得更为简单，却又不发生太大的偏差。与此同时，构建理想模型还有助于培养我们的创造思维能力，使物理规律更为简单，明晰，易于理解。
事实上，我们在研究一个问题时，都会自觉或不自觉地选用某种理想模型。比如，当我们计算基本电路图时，除非题目中明确说明需要考虑导线电阻，不然我们大多都会用欧姆定律去解决，而这实际上就是忽略了导线的电阻，将其当做理想电路了。
2 几种常见理想模型的简介
2.1 质点
质点是力学中的一个基本概念，它只有质量没有体积大小。当我们所研究的运动仅涉及到物体的位移或物体间距，并且所考虑的空间尺度比物体自身的尺度大得多时，我们就可以运用质点模型取代所研究的客体。由此可见，只要在上述条件下，不仅微观世界中的质子、电子等基本粒子可以看作是质点，地球上的各种事物也可用质点模型来代表，就是恒星、行星等各种天体，也可以看作质点。
2.2 刚体
有时仅仅只是质点模型的话并不能满足我们研究学习的需要，例如当我们所要研究的客体运动涉及它自身的转动时，质点模型便不适用了，于是物理学先辈们又抽象出刚体模型。实际中的物体在受到力的作用时，或多或少都会发生形变化，当这种形变可以忽略不计时，它便可近似地看作刚体。当我们所研究的运动仅涉及平动和转动，而不涉及物体的形变时，或者物体形变非常小，可以忽略不计时，运用刚体模型便是很有效的解决问题的途径。
2.3 匀速直线运动
物体在一条直线上运动，并且在任意相同时间间隔内位移相等，那么这种运动就称为匀速直线运动。物体在做匀速直线运动时，在任意的位移或时间段中，位移与时间的比值始终是一个定值，这个定值就是物体运动的速度 。(注：速度是一个矢量，指速率大小不变和运动方向 都不变，它有大小有方向。)在匀速直线运动中，平均速度的大小和平均速率 是相等的，平均速度 和瞬时速度 也是相等的。
2.4 光滑面
光滑面，顾名思义，即表面光滑，在物理学中通常是指没有摩擦力的面。光滑面在物理学中的运用非常广泛，伽利略的斜面实验中就假想了斜面光滑。中学中我们做过的小车实验，实验中光滑板就是弄来做近似的光滑面。我们在做一些题目的时候也会经常会遇到光滑平面、光滑轨道这些词。
3 理想模型的分类[2]
普通物理涉及的物理模型主要有以下3种：
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
（1）对象模型，即把物理问题的研究对象模型化。
如质点、刚体、弹簧振子、单摆、薄透镜、理想气体、点电荷、恒压源、点光源以及关于原子结构的波尔模型、卢瑟福模型等都属于对象模型。
下面分别是质点、刚体的两张示意图。
图3-1-1 图3-1-2
（2）过程模型，即把研究的物理现象的实际运动过程进行近似处理, 排除其在实际运动过程中的一些次要因素的干扰, 使之成为理想的典型过程。
如自由落体运动、简谐振动、匀速直线运动、匀速圆周运动、等容、等压、等温及绝热过程等。
下面是分别是自由落体运动和简谐运动的示意图。
图3-2-1 图3-2-2
（3）条件模型。即排除物体所处外部条件的次要因素, 突出主要方面。
如光滑表面、均匀介质、轻杆、轻绳、均强电场和均强磁场等。
4 物理学的发展和理想模型的关系
下面简单列举物理学史上几个典型的运用理想模型的例子。
4.1 牛顿万有引力定律与质点模型
质点是指那些在运动中可以看做是点的物体。[3]在几何上，质点是没有大小、形状的。实际的物体当然都有大小、形状。但在许多情况下，所要研究的问题并不需要考虑物体的大小形状，而用点描述物体运动又十分方便，所以质点在物理学中运用非常广泛。
图6-2
1 引言 1
2 几种常见理想模型的简介 1
2.1 质点 1
2.2 刚体 1
2.3 匀速直线运动 2
2.4 光滑面 2
3 理想模型的分类 2
4 物理学的发展和理想模型的关系 3
4.1 牛顿万有引力定律与质点模型 3
4.2 伽利略的惯性定律与理想实验模型 4
4.3 热机效率与卡若的热机模型 5
4.4 气态方程与理想气体模型 6
5 物理学理想模型的作用 7
5.1 理想模型是形成物理概念与建立物理规律的基础 7
5.2 理想模型得出的结论具有较强的适用性 8
5.3 理想模型能使物理问题的研究规范化 8
5.4 理想模型的引用有利于提高我们分析物理问题的能力 9
6 合理运用理想模型来解决物理问题 9
结语 14
致 谢 15
参考文献 16
1 引言
唯物主义世界观告诉我们世界是物质的，是不断运动的，而物理学研究的便是自然界中最普遍的物质规律，它是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方式的自然科学。物质在运动的过程中会受到来自自身或周围环境的各种复杂因素的影响，这时如果直接对某个物体或某个系统进行研究，那么由于各种因素的相互牵扯，问题会变得十分复杂，极大的加深了解决问题的难度，使我们难以触及事物的本质，而且也局限了基础知识的传播。为了使研究的问题变得简单化，将某些不易研究的问题变为在某种程度上可以研究的问题，物理理想模型在无数先辈们的努力下就应运而 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
生。
所谓理想模型，就是为了便于抓住本质解决问题而对事物取其枝干，去其蔓叶后建立的抽象模型。[1]物理理想模型的建立使我们更容易触摸到物理世界的规律，通过从简到繁，先易后难，循序渐进，逐次深入的层层递进，方便我们研究纷繁复杂的自然世界，使处理复杂物理问题的方法变得更为简单，却又不发生太大的偏差。与此同时，构建理想模型还有助于培养我们的创造思维能力，使物理规律更为简单，明晰，易于理解。
事实上，我们在研究一个问题时，都会自觉或不自觉地选用某种理想模型。比如，当我们计算基本电路图时，除非题目中明确说明需要考虑导线电阻，不然我们大多都会用欧姆定律去解决，而这实际上就是忽略了导线的电阻，将其当做理想电路了。
2 几种常见理想模型的简介
2.1 质点
质点是力学中的一个基本概念，它只有质量没有体积大小。当我们所研究的运动仅涉及到物体的位移或物体间距，并且所考虑的空间尺度比物体自身的尺度大得多时，我们就可以运用质点模型取代所研究的客体。由此可见，只要在上述条件下，不仅微观世界中的质子、电子等基本粒子可以看作是质点，地球上的各种事物也可用质点模型来代表，就是恒星、行星等各种天体，也可以看作质点。
2.2 刚体
有时仅仅只是质点模型的话并不能满足我们研究学习的需要，例如当我们所要研究的客体运动涉及它自身的转动时，质点模型便不适用了，于是物理学先辈们又抽象出刚体
2.3 匀速直线运动
物体在一条直线上运动，并且在任意相同时间间隔内位移
2.4 光滑面
光滑面，顾名思义，即表面光滑，在物理学中通常是指没有摩擦力的面。光滑面在物理学中的运用非常广泛，伽利略的斜面实验中就假想了斜面光滑。中学中我们做过的小车实验，实验中光滑板就是弄来做近似的光滑面。我们在做一些题目的时候也会经常会遇到光滑平面、光滑轨道这些词。
3 理想模型的分类[2]
普通物理涉及的物理模型主要有以下3种：
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
（1）对象模型，即把物理问题的研究对象模型化。
如质点、刚体、弹簧振子、单摆、薄透镜、理想气体、点电荷、恒压源、点光源以及关于原子结构的波尔模型、卢瑟福模型等都属于对象模型。
下面分别是质点、刚体的两张示意图。
图3-1-1 图3-1-2
（2）过程模型，即把研究的物理现象的实际运动过程进行近似处理, 排除其在实际运动过程中的一些次要因素的干扰, 使之成为理想的典型过程。
如自由落体运动、简谐振动、匀速直线运动、匀速圆周运动、等容、等压、等温及绝热过程等。
下面是分别是自由落体运动和简谐运动的示意图。
图3-2-1 图3-2-2
（3）条件模型。即排除物体所处外部条件的次要因素, 突出主要方面。
如光滑表面、均匀介质、轻杆、轻绳、均强电场和均强磁场等。
4 物理学的发展和理想模型的关系
下面简单列举物理学史上几个典型的运用理想模型的例子。
4.1 牛顿万有引力定律与质点模型
质点是指那些在运动中可以看做是点的物体。[3]在几何上，质点是没有大小、形状的。实际的物体当然都有大小、形状。但在许多情况下，所要研究的问题并不需要考虑物体的大小形状，而用点描述物体运动又十分方便，所以质点在物理学中运用非常广泛。
图6-2
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/rwxy/wuli/154.html
