2018关于物理学中的理想化方法

3023709

　　　　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。库仑定律描述的就是两个点电荷之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。可以说，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。