自然界中的物质及其发生的物理过程,大都是非常复杂的,我们无法利用高中所学的知识处理这样的问题。为了处理这些问题,首先是解决问题的客观需求,抓主要矛盾,忽略次要因素,并且对有关过程做出简化、假设,形成物理模型。在物理学研究中,突出物质系统和它们运动过程及发生现象的主要的、本质的因素,忽略次要的、非本质的因素,是必不可少的,也是学生在正确解题中不可缺少的基本功,因此建立物理模型是至关重要的。物理模型主要分为以下四种:
一、物理对象模型
对象模型是用来代替物体或研究系统的模型。即把研究对象的本身理想化。力学中常见的有:质点、轻质绳、轻质弹簧、弹簧振子、单摆等;电学中有点:电荷、检验电荷、绝缘体、理想电表、纯电阻、纯电感、纯电容、理想变压器等,热学、光学、原子物理中有:分子模型、理想气体、光的波粒二象性模型、原子核式结构模型、波尔的氢原子模型等。
二、物理过程模型
物理过程模型是把具体物理过程纯粹化、理想化后,抽象出来的一种物理过程。如把某些复杂的运动过程忽略次要因素,而理想化为一个质点做单一的某种运动。常见的有:匀速直线运动,匀加速直线运动,匀速圆周运动、简谐运动、弹性碰撞、完全非弹性碰撞、绝热过程等。在利用这些模型解决物理问题时,一定要抓住在题目物理情景中这些模型的特点、应用条件及其遵循的规律,深刻理解这些物理过程模型的意义。
三、物理条件模型
为突出外部条件的本质特征或最主要`方面,而建立的物理模型称为条件模型。例如物体沿轨道运动时所受摩擦力对运动的影响很小,不起主要作用,或假设一种没有摩擦力的环境,则形成光滑轨道的模型;其它如不可伸长,不计质量的绳子,只受重力作用或不计重力作用,均匀介质,匀强电场和匀强磁场等等。一般情况下题目都会给出条件模型,如果没有给出的要依据题意进行判定建立物理条件模型。得到物理条件模型就能简化对物理过程研究。
四、结构、模拟式物理模型
在高中物理中有许多看不见、摸不着的物理对象,为了把这些物理对象变得具体、直观、形象。这类模型一般用在建立物理概念上,如中学物理中引入的电场线、磁感线、光线和卢瑟福核式结构原子模型等。
建立物理模型在物理学抽象中有着特别重要的意义,理想模型是对客观世界的近似反映,由于它只是反映原来实体中某些主要的功能和性质,突出了主要矛盾,因而具有认识上的抽象性和应用上的广泛性。在建立物理模型时一定要认清模型的实质,表面看形式可能不同,但是所研究的问题本质上相同,属于同样的物理模型,原理和研究问题的方法完全相同。如水流星、过山车问题都是圆周运动中“轻绳模型”,竖直面内圆形光滑管内做圆周运动的小球、体操运动员单臂大回环是圆周运动中“轻杆模型”,速度选择器、电磁流量计、等离子体发电机实质均是建立在霍尔效应原理基础上的模型。
来源:孙恒芳的博客