物理教学中理想模型的引入与思考

1、 PAGE 目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc7262 摘 要 PAGEREF _Toc7262 1 HYPERLINK l _Toc18733 1 引言 PAGEREF _Toc18733 2 HYPERLINK l _Toc9453 2 理想化模型的概述 PAGEREF _Toc9453 2 HYPERLINK l _Toc25686 2.1理想化模型的定义 PAGEREF _Toc25686 2 HYPERLINK l _Toc653 2.2理想化模型的特征 PAGEREF _Toc653 2 HYPERLINK l _Toc21829 2.3 建立理想化

2、模型的原则 PAGEREF _Toc21829 2 HYPERLINK l _Toc19700 2.4理想模型的分类 PAGEREF _Toc19700 3 HYPERLINK l _Toc28304 2.4.1实物模型 PAGEREF _Toc28304 3 HYPERLINK l _Toc10039 2.4.2空间模型 PAGEREF _Toc10039 3 HYPERLINK l _Toc16002 2.4.3运动模型 PAGEREF _Toc16002 3 HYPERLINK l _Toc10193 3 物理教学中引入理想模型的原因 PAGEREF _Toc10193 3 HYPERL

3、INK l _Toc17796 4 理想模型的引入对物理教学的意义 PAGEREF _Toc17796 3 HYPERLINK l _Toc27130 4.1 理想模型在科学研究中的作用 PAGEREF _Toc27130 3 HYPERLINK l _Toc9367 4.2 理想模型在教学中的作用 PAGEREF _Toc9367 4 HYPERLINK l _Toc23221 4.3 引入理想模型的概念，可以使问题的处理大为简化 PAGEREF _Toc23221 4 HYPERLINK l _Toc11438 4.4 理想模型是对物理现象的科学抽象 PAGEREF _Toc11438 4

4、 HYPERLINK l _Toc10037 4.5 理想模型的建立便于进行逻辑思维 PAGEREF _Toc10037 5 HYPERLINK l _Toc15867 5 理想模型引入的构建及实际应用 PAGEREF _Toc15867 5 HYPERLINK l _Toc8076 5.1理想化模型的构建 PAGEREF _Toc8076 5 HYPERLINK l _Toc7774 5.1.1构建理想的物理模型是科学理论的依据 PAGEREF _Toc7774 5 HYPERLINK l _Toc13010 5.1.2教学过程中重视对学生建模意识的培养 PAGEREF _Toc13010

5、5 HYPERLINK l _Toc7403 5.2理想模型构建应注意的问题 PAGEREF _Toc7403 5 HYPERLINK l _Toc1121 5.2.1抓主略次 PAGEREF _Toc1121 5 HYPERLINK l _Toc28817 5.2.2 去繁从简 PAGEREF _Toc28817 6 HYPERLINK l _Toc11834 5.2.3随需要而定 PAGEREF _Toc11834 6 HYPERLINK l _Toc28864 5.3 理想模型的引入在解题中的实际应用 PAGEREF _Toc28864 6 HYPERLINK l _Toc28701 5

6、.3.1物理理论中到处都用到理想模型 PAGEREF _Toc28701 6 HYPERLINK l _Toc20198 5.3.2实际例题解析 PAGEREF _Toc20198 7 HYPERLINK l _Toc10134 6 物理理想模型的引入与现实问题的思考 PAGEREF _Toc10134 9 HYPERLINK l _Toc16875 6.1 物理模型的定势性与可迁移性思考 PAGEREF _Toc16875 9 HYPERLINK l _Toc5609 6.2 物理模型的规则性与变异性的影响 PAGEREF _Toc5609 9 HYPERLINK l _Toc16488 7

7、 总结 PAGEREF _Toc16488 10 HYPERLINK l _Toc24370 参考文献 PAGEREF _Toc24370 11 PAGE 0物理教学中理想模型的引入与思考08级物理系 陈韦西 摘 要：理想物理模型是为了便于进行物理研究或物理教学而建立的一种抽象的理想客体或理想物理过程，突出了事物的主要因素、忽略了事物的次要因素。建立理想模型不仅可以使问题简化、处理方便，也能够反映和突出事物的本质特征。理想模型方法是研究物理学的一种最基本方法，也是物理教学的一种有效方法。物理学的基本概念、基本规律都是对物理理想模型的描述，物理习题也总是依据一定的物理模型来构思和设计的，对物理现

8、象的研究、对物理问题的求解就是一个将具体问题抽象成理想模型并运用物理规律求得结果的过程。理想模型既是客观事物的代表，又是科学抽象的方法。它来源于实践，又高于实践。重视理想模型的教学，充分发挥理想模型在教学中的积极作用，在中等卫校物理教学中具有重要意义。本论文主要从中学物理教材中的理想物理模型着手讨论，首先探讨如何建立理想物理模型，然后举例说明理想物理模型在中学教学的重要性。在论文中主要涉及理想物理模型的功能和特点、理想物理模型在教学中的应用和使用理想物理模型时应注意的问题。关键词：理念； 物理； 理想模型； 应用 PAGE 101 引言在世纪之交,中共中央国务院召开了改革开放以来第三次全国教育

9、工作会议,作出了关于深化教育改革全面推进素质教育的决定,变应试教育为素质教育被提到了议事日程,深刻认识到这关乎21世纪中国的竞争地位问题。在学科教育中如何实施素质教育,这无疑是教育改革基本的环节,意义深远。在物理教育中,对学生进行科学方法教育是素质教育很重要的一个方面,而物理理想化模型又是一种非常典型的科学方法,因此探讨理想模型的教学策略就具有十分重要的意义。20世纪70年代,维特罗克认为“学习的生成过程就是学习者从原有的认知结构与从环境中接受的感觉信息相结合,主动选择注意信息以及生动地构建信息的意义过程。”美国著名教育学家布鲁纳特别重视教与学之间的结构、序列、形式和方法的相互适应,他认为“教

10、学必须详细规定将大量的知识组织起来的方式,从而使学习者易于掌握”,主张教学过程要适应学生具有“探索活动”这一心理倾向。依据学习的心理过程及教与学相适应的教学观点,我们认为进行理想模型的教学过程必须要和学生获得模型的心理过程相适应,只有这样才能发挥出学生的主体作用,体现教师在教学过程中的组织、指导作用,促进学生知识和能力的同步、协调发展。据此提出理想化模型教学的系列策略。2 理想化模型的概述2.1理想化模型的定义它是根据所研究的物理问题的需要，从客观存在的事物中抽象出来的一种简单、近似、直观的模型。具体地说，是对事物的各个物理因素加以分析，忽略与问题无关或影响较小的因素，突出对问题起作用较大的主

11、要因素，从而把问题简化，这一理想的抽象模型就是理想化模型。2.2理想化模型的特征理想化模型主要具有4个特征:近似性、抽象性、局限性和相对性。模型的近似性主要表现在任一理想化模型都是以一定的客观实体为基础，它反映了事物的主要性质。模型与实体不同，它在实际生活中不存在，这又表现了它的抽象性。任何理想化模型都是在一定的条件下建立起来的，离开了这一条件这一模型就不能使用。这就是理想化模型的局限性。某个事物在不同的情况下，如同一物体在这个问题中可视为质点。而在另一问题中则不能作质点处理，这就是理想化模型的相对性。2.3 建立理想化模型的原则建立理想化模型的一般原则是首先突出问题的主要因素，忽略问题的次要

12、因素。物理学是一门自然学科，它所研究的对象、问题往往比较复杂，受诸多因素的影响，有的是主要因素，有的是次要因素。为了使物理问题简单化，也为了便于研究分析，我们往往把研究的对象、问题简化，忽略次要的因素，抓住主要的因素，建立理想化的模型。例如研究列车从西宁开往北京的运行时间这类问题，由于列车的长度比西宁到北京的距离小得多，这时我们可以不考虑列车的长度，把列车看作质点，即质点的实际物体的一种抽象，是理想化的物理模型。其次，理想化的模型要根据所研究问题的需要而定，并不是不变的，把一个实际问题抽象为什么样的模型，要具体问题具体分析，即使同一研究对象，在不同的研究中也可能需要抽象成不同的模型。例如研究列

13、车从西宁开往北京的运行时间这类问题可把列车看作质点来处理，但研究列车通过一座桥所需时间的问题，列车的长度就不能忽略，列车就不能看作质点。因此，解决物理问题选择模型时，要综合考虑所研究问题的目的、性质等，再作出选择，不能随意地把对象、条件、过程归入某一种模型，应根据具体问题选择理想化的模型。 2.4理想模型的分类按理想模型对实际对象本质的抽象和反映，大致上可分为以下几类。2.4.1实物模型此类模型如质点、理想液体、理想气体、点电荷、纯电阻、薄透镜等。它们各自集中地突出了某一类实际对象的主要特征，使得事物的本质变得简单明了。有了这些模型，人们研究物理现象的手续简便，进程缩短，对客观事物本质的认识更

14、加深刻全面。例如质点，就是建立在物体都有质量、都占有空间位置这2个主要特性上的理想模型，而忽略了具体物体的大小、形状以及内部结构等次要因素。2.4.2空间模型此类模型如直线、水平面、光滑平面、光滑斜面、匀强电场等。它们各自体现了一些特殊的物理空间，往往都具有相对足够小的特性。2.4.3运动模型如静止、匀速运动、匀变速直线运动、自由落体运动、简谐振动等。它们各自集中地反映了一些实际对象运动形式的主要特征。通过对这种理想运动的研究，人们对实际对象运动本质的了解才能更为透彻。例如自由落体运动，它就是在忽略了空气的阻力和高度变化对重力加速度的影响等次要因素的情况下而提炼出来的理想运动。对理想模型的研究

15、是对实际问题研究的基础。这是科学研究的一般途径。3 物理教学中引入理想模型的原因 HYPERLINK /SearchResult.aspx?type=0&startpos=1&sort=1&keywords=%ce%ef%c0%ed o 物理 t _blank 物理学所研究的对象是物质的结构及其运动的规律。在物质世界中，任何一个事物都是多样性的统一，都具有多方面的特性，并且总是与其他事物发生着错综复杂的联系，受到其自身和周围环境中其他各种复杂因素的影响或制约。然而，对于某些具体问题来说，事物的各种特性中，有的属于本质特性，有的则属于非主要的特性；因此，人们常常采取化繁为简的原则，把较为复杂的物

16、质运动和现象先简化为较简单的 HYPERLINK /SearchResult.aspx?type=0&startpos=1&sort=1&keywords=%ce%ef%c0%ed o 物理 t _blank 物理问题进行研究，从而得到能反映研究问题本质的结果，再根据具体情况针对这个结果进行必要的修正和补充，这种研究问题的方法就是建立 HYPERLINK /SearchResult.aspx?type=0&startpos=1&sort=1&keywords=%ce%ef%c0%ed o 物理 t _blank 物理 HYPERLINK /SearchResult.aspx?type=0&st

17、artpos=1&sort=1&keywords=%c0%ed%cf%eb o 理想 t _blank 理想化 HYPERLINK /SearchResult.aspx?type=0&startpos=1&sort=1&keywords=%c4%a3%d0%cd o 模型 t _blank 模型的方法。运用 HYPERLINK /SearchResult.aspx?type=0&startpos=1&sort=1&keywords=%ce%ef%c0%ed o 物理 t _blank 物理 HYPERLINK /SearchResult.aspx?type=0&startpos=1&sort=

18、1&keywords=%c0%ed%cf%eb o 理想 t _blank 理想化 HYPERLINK /SearchResult.aspx?type=0&startpos=1&sort=1&keywords=%c4%a3%d0%cd o 模型 t _blank 模型的方法，可以使我们充分发挥理性思维中的抽象和想象的力量，以此分离事物的本质特性和非本质特性。物理理想模型是经过多次运用及实践得出的一个具体而有理想的事物，他代表了某种物体或物理过程的本质。在学习物理时，学生们常常反映物理难学，尤其是解题难。当然难的原因很多，但其中很重要的一个原因就是这些学生对题目的物理过程不理解，不能把题目中的过

19、程和物体看成正确的物理模型，因此在教学中重视理想模型，作为物理学方法教学的一个重要内容，通过理想模型的教学培养学生的抽象思维能力。4 理想模型的引入对物理教学的意义4.1 理想模型在科学研究中的作用利用理想模型的某些相似性，适当地进行类比，是一种重要的研究问题的方法。例如，麦克斯韦电磁场理论的建立就是类比于流体力学的模型。又如，从人类对原子的认识发展过程来看，人们对原子的认识就是通过原子模型的不断演变来实现的。具有代表性的原子模型，按提出的时间顺序依次为：长岗半太郎提出的土星模型；里兹提出的磁原子模型；汤姆森提出的实心带电球原子模型；卢瑟福提出的有核原子模型；玻尔提出的定态跃迁原子模型以及薛定

20、谔提出的波原子模型。每经一次演变，人们对原子本质的认识就深化了一步。理想模型在物理学发展进程中发挥过并正在发挥着重要的作用。著名物理大师开尔文曾说过：“在我没在给研究对象建立起一个力学模型之前，我是永远都不会满足的。如果我能成功地建立起一个模型，我就能理解它，否则我就不能。”在探索客观规律的进程中，科学家还在不断地提出新的物理模型，并依此来创立新的科学理论，并向着自然的更深层次进军。4.2 理想模型在教学中的作用理想模型是物理教学中极为理想的教学内容。这里既有传授知识的作用，又有提高技能的作用；既能进行方法教育，又可培养思维能力。教学中，要充分认识到理想模型在教学中的地位和作用，使得知识、技能

21、、思想、方法相辅相成，融为一体。通过理想模型的教学，使学生从中学会怎样去抓事物的主要矛盾，怎样去处理实际问题；不但要重视理想模型本身的意义，更应重视与之相应的思维过程和抽象方法。理想模型建立过程中的思想、方法才是更基本、更凝练、更有价值的东西。培养和提高学生分析、解决问题的能力是物理教学的主要目的之一，而培养学生思维能力则是培养一切能力的核心，每一个理想模型的教学过程，都是培养和提高学生思维能力的极好机会。物理教师应当重视理想模型的教学。在理想模型的教学中，教师要有意识地做到，让学生从中学到一些基本的、能长远起作用的思想、方法、知识、技能。这样就达到了教学目的，充分发挥了理想模型的作用。4.3

22、 引入理想模型的概念，可以使问题的处理大为简化实际的事物往往是比较复杂的，但在一定的条件下，它又与“理想模型”非常接近，就可以把实际事物当作理想模型处理，而把由理想模型得出的结论直接用于实际事物中。例如，研究二带电体的相互作用力，二带电体的线度比起它们之间的距离充分小时，那么静电力就主要取决于它们所带的电量以及相互间的距离，其他影响忽略不计。我们可以把满足这个条件的带电体抽象为“点电荷”这样的理想模型，二带电体之间的相互作用力就可以近似用二“点电荷”之间的作用力来表示，即遵循库仑它律。这种科学的近似，为我们研究问题带来了极大的方便。4.4 理想模型是对物理现象的科学抽象对于复杂的对象和过程，可

23、以先研究其理想模型，然后将理想模型的研究结果加以修正，使之与实际的对象相吻合。例如:要研究太阳系中某个行星的“绕日”运动，这个问题相当复杂，但当我们抓住研究的是行星“绕日”公转，太阳对行星的引力这一主要因素，而暂不考虑其他影响时，我们可以借助“质点”这一理想模型，利用万有引力定律计算出二者间的引力及行星的轨道方程，这是一级近似，在此基础上进一步依次考虑邻近天体对于这一行星绕日运动的影响，逐次修正，以求得第二级近似、第三级近似，使研究和计算的结果愈来愈逼近实际情况。4.5 理想模型的建立便于进行逻辑思维由于在理想模型的抽象过程中，舍去了大量的具体材料，突出了事物的主要特性，这就更便于发挥逻辑思维

24、的力量，从而使得理想模型的研究结果能够超越现有的条件，指示研究的方向，形成科学的预见。5 理想模型引入的构建及实际应用5.1理想化模型的构建5.1.1构建理想的物理模型是科学理论的依据纵观物理学发展史，许多重大的发现与结论都是由科学家们经过大胆猜想构思，创建出科学的理想化的物理模型，并通过实验检验或实验验证，模型和实际情况很好吻合的前提下获得的。伽利略让小球从弯曲的斜槽上自由下落，当斜槽绝对光滑时，小球可沿斜槽的另一端上升到初始高度，如果另端斜槽末端越接近水平，小球为达到相同高度，会运动很远。若末端完全水平，则小球会一直运动下去，永不停止，正因为伽利略构建了光滑这一理想模型，才有惯性定律的重大

25、发现。1852年，法拉第对带电体、磁体周围空间存在的物质，设想出电场线、磁感线一类场线的模型，并用铁粉显示了磁棒周围磁感线的分布形状，从而建立了场的概念，对当前的传统的观念是一个重大的突破。1905年，爱因斯坦受普朗克量子假设的启发，大胆地建立了量子模型，并提出了著名的爱因斯坦光电效应方程，圆满地解释了光电效应现象。倘若离开了物理模型，不仅物理研究无法进行，而且对物理学科的纵向发展必然起阻碍束缚的作用。5.1.2教学过程中重视对学生建模意识的培养理想的物理模型，既是物理科学体系中的光辉典范，又是解决现实物理问题不可或缺的依据，其重要性不言而喻。所以，教师在传授知识的过程中应向学生强调基本物理模

26、型建立的过程和条件，并要求学生牢牢掌握这些基本模型，并且在具体应用解决物理问题时，引导学生如何根据题设条件，从物理规律出发，通过分析、综合、类比等，突出对问题起主要作用的因素，略去非本质的次要因素，使思维从纷繁复杂的具体问题中抽象、构造出我们熟悉的物理模型，然后应用掌握的相关知识予以解决。当然，学生的这种能力并非一朝一夕就能培养出来的，教师需要把这种建模意识贯穿在教学的始终，并循序渐进地启发引导学生，使学生逐步熟悉并掌握这种科学研究的思维方法，养成良好的思维品质，使构建物理模型的意识真正成为学生思考问题的方法与习惯。5.2理想模型构建应注意的问题5.2.1抓主略次 物理学所研究的对象往往受许多

27、因素的影响和干扰，有的是主要因素，有的是次要因素。研究问题时不可能眉毛胡子一把抓，把所有的因素都反映在内，为了精简出符合要求的、有代表性的模型，也为了便于对模型的直观分析，我们对所研究的客体要进行整理、筛选，突出主要的、本质的东西，忽略次要的、非本质的东西。 例如：对“验证动量守恒定律的实验”研究，我们紧紧抓住了碰撞时系统相互作用的内力很大、机械能损失很少这一主要因素，忽略了机械能损失、碰撞时两球之间的万有引力和两球与空气的阻力以及装置对系统带来的影响这些次要因素，从而把这种碰撞抽象成为“弹性碰撞”。故“弹性碰撞”是实际碰撞本质上的抽象模型，是实际碰撞的一种近似。5.2.2 去繁从简 开普勒对

28、天体运动的研究发现了三大定律，取得了卓越的成就，而我们引导学生去学习天体运动时却简化出了“匀速圆周运动的模型”。这是最简化的结果。 例如：地球上的人造地球卫星，其实际受力情况是非常复杂的，第一：各星球对其有万有引力，这引力的大小方向又千差万别；第二：运动过程中的不同位置，受力情况也不相同；第三：地球不是一个严格的球体，各处的密度未必相等；第四：人造卫星还要受空气阻力的作用，阻力的大小也未必相等。但我们根据研究问题的要求，认为只有在万有引力的作用下来近似地描述其运动，因而取舍了其复杂的因素，简结为匀速圆周运动。5.2.3随需要而定一个研究对象或物理过程被抽象为何种理想模型不是固定不变的，而是根据

29、研究问题的需要和要求而定。例如：研究地球绕太阳运转时，由于地球直径跟它绕太阳运转的轨道直径相比小得多，地球各部分运动状态没有多大差别，因此可把地球看作质点：而研究地球自转时地球各部分运动状态有很大差别，因此，地球就不能看作质点，而应看成是许多质点的集合体。又如：在物理光学中，关于光的物理本质的论述更能说明这一观点。由麦克斯韦电磁理论可得出电磁波的传播速度与光速相同，在这基础上麦克斯韦大胆提出“光是一种电磁波”。这就是光的电磁假设（假设是一种“理想模型”）。后来，赫兹用实验证明了“光是电磁波”这一“理想模型”的正确性，使光的波动理论发展到相当完美的地步。但是，光的电磁假设不能解释“光电效应”现象

30、，1905年爱因斯坦又提出了光子假设。他认为光是一份一份具有一定质量、能量和动量的粒子所组成的粒子流，这种粒子称为光子。光子的能量，为普朗克常量，是光的频率。爱因斯坦光子假设（理想模型）能很好地解释光电效应现象，从而使量子理论向前推进了一大步。5.3 理想模型的引入在解题中的实际应用5.3.1物理理论中到处都用到理想模型物理由力、热、电、光及原子物理五部分组成，在这五部分中，理想模型起着非常重要的作用.力学由运动学和动力学组成，运动学是用一系列理想过程来描述物体运动的，如匀速直线运动，匀变速运动等.竖直上抛、自由落体、平抛、斜抛运动都是忽略了空气阻力来研究物体的运动规律，否则，就得不出客观规律

31、。动力学以牛顿定律为主线，而牛顿定律研究的对象是质点，称为质点力学，没有质点这个理想模型，就得不出牛顿三定律，也就不能用牛顿定律来解决实际间题.由牛顿定律可以导出动能定理、动量定理和机械能守恒定律，可见质点这一物理模型在动力学中的作用是不可估量的.在研究天体运动中，地球绕太阳公转，如果不把地球这个实际物体视为质点，则地球的轨道就无法确定，也就无法研究天体的运动.力学的最后一部分讲到了振动和波，简谐振动就是一种理想化模型，它描述了理想模型谐振子的运动规律，从而得出了振动的规律.此外，有些理想化实验，如伽利略斜面实验，气垫导轨实验、弹性碰撞和完全非弹性碰撞实验等，如果不作必要的近似和简化，抽象出一

32、定的物理模型，就不能用实验验证匀加速运动、匀速运动的规律以及弹性碰撞中动量、动能守恒.由此看来，在整个力学体系的研究中，理想模型是一种重要的研究手段。物理当中的热学部分主要讲述了热力学部分玻马、查理和盖吕萨克三个实验定律及由此得出的理想气体状态方程.三个实验过程的实验条件等压过程、等容过程、等温过程本身就是理想化的，但它们又是近似反映了气体的性质.只有将真实气体抽象为理想气体后，才使这些定律变得更严格、更准确，从而得出理想气体的状态方程.热学中的等值变化过程是理想化过程，如等压变化是压强不变时，一定质量的气体的体积跟热力学温度成正比;等温变化是温度不变时，一定质量的气体的压强跟它的体积成反比;

33、等容变化是一定质量的气体，在体积不变时压强跟热力学温度成正比.这三个变化中的等压，等温、等容就是理想化的.如果没有这些理想模型，很难用实验总结出这三条规律.绝热过程也是一种理想化模型.5.3.2实际例题解析例1:两个同样的球体(半径为R)，用细绳拴住，并靠在墙上，都处于平衡状态，求这两种情况下绳对球的拉力?分析在这两种情况下，首先必须明确，把球看作一个什么模型来处理，在图l中所示的情况下，由于球受三个力(重力、墙的支持力、绳的拉力)都通过球心(重心)，可以把该物体视为质点，在图2的情况下，球所受的四个力(重力、绳的拉力、墙的支持力和摩擦力)并不都是通过球心的，因而产生对球心的力矩，且又不能保证

34、球的运动是平动，所以应当把它当作是一个刚体，可见，同一种物体，在不同情况应当用不同的模型来处理。解（1）：图l所示的情况，取球体为研究对象，视为质点，共受三个力，重力G，墙给它的水平支持力N，绳的拉力T，如图3所示。取球心O点为坐标原点，水平向右为x轴正向，竖直向上为y轴正向，根据质点的平衡条件:（2）如图2所示情况，取球体为研究对象，视为刚体，共受四个力;重力C，墙给球体的水平支持力N和竖直向上的静摩擦力f，绳的拉力T，如图4所示。根据刚体的平衡条件，以B为转轴; 例2：据报道，1980 年一架英国的战斗机与一只秃鹰相撞，飞机坠毁，小小的飞鸟撞坏了庞大、坚实的战斗机，真难于相象。试通过估算，

35、说明鸟类对于飞机飞行造成的威胁，设鸟的质量 m=1kg，长为 30cm，飞机的飞行的速度 v=800m/s，若两者相撞，试估算鸟对飞机的撞击力。（结果取一位有效数字）解答：本题描述的是碰撞现象，以飞鸟为研究对象，把它想象成一个长方体的橡皮泥模型。在碰撞作用过程可知，碰撞后，由于飞机的质量远远大于鸟的质量 m，鸟的残骸遗留在飞机里，所以两者具有共同的速度 v，又由于飞机相撞前的速度远大于飞鸟的速度，故鸟的初速度可忽略。设鸟的体长 L=0.3m，则碰撞时间为取鸟为研究对象，设鸟受的平均撞击力为 F，由动量定理得出本题在抽象成长方体的橡皮泥之后，飞鸟与飞机间的相互作用的情景就清晰起来，能够较易地找到

36、影响运动结果的因素。建模起到降低解题难度及构建解题条件的作用。例3：如下图所示，在无限大的接地金属板上方距板为 d 处有一正点电荷，电量为 Q，求金属板表面 P 处场强大小（QP 垂直于板面）。本题有关电场叠加的应用问题，P 点的场强应是在金属板上感应电荷的场强与原电荷 Q 产生的场强共同叠加而成的，可是难于确定感应电荷在该点的场强大小。如果本题注意到电场线与金属板是垂直的，即该点处 Q 在板附近的场强方向是垂直表面的。于是跟据等量异种电荷在两电荷连线的中垂线上的场强方向是与中垂面垂直如图所示情景。该电场强度的效果与由电荷-Q 与+Q 共同产生在板上效果相同。这样的构建等量异种电荷的电场模型后

37、，就可以利用两点电荷来计算。则由点电荷场强公式：以上问题是通过对实际效果相同，分析把难于直接求解的问题转化到熟悉的点电荷问题求解。虚拟效果建模型在气体的性质问题，当用水银封闭两段空气体积，若管竖直放置，当环境温度变化时，水银怎样移动？等问题进行解决。6 物理理想模型的引入与现实问题的思考6.1 物理模型的定势性与可迁移性思考物理理想模型在物理学理论的发展中起到了举足轻重的作用。从影响知识迁移的因素上看，思维定势是重要的影响因素的。理想模型的创建之后极易形成思维定势，这个影响因素在实际的教学中及学习中每个人都会有过经历，在学习新知识的初期易于形成。由于旧的模型的在头脑中形成的经验影响，往往会产生

38、错误的结构或解法以使得难于形成正确解决问题的思路。于是当前有一些资料中较多地提出对物理模型的批判，认为理想模型对人的学习有束缚作用，不能提高人的创新能力。实际上在物理问题的解决过程来看，往往人的思维自觉不自觉地会向自已熟悉的情景所联系，而学习的过程上，过去的经验是有重要作用的。但是这种固化产生的原因不是理想模型本身的问题，从根本上来看应该是对问题的分析不够准确及对理想模型的过份依赖引起的。物理理想模型并不是一承不变的，它是由一类事物或过程等抽象来的，我们并不能以不变的认识去理解它，理想模型是物理问题求解的一种参考。当研究问题的角度或条件发生变化时，就需要进行问题的重整，需要进行理想模型的修正或

39、者重建。在物理问题解题训练时，要对不同的情景进行归并分析的同时，还要能够对理想模型进行转换，从不同角度、不同方位进行模型构建，培养发散思维能力，实现物理理想模型的正迁移。6.2 物理模型的规则性与变异性的影响任何物理理想模型既然是抽象的结果，它与实际问题总会有所差距。物理理想模型来自于科学方法的简化实际问题，其表达形式尽可能的直接与简洁，即具有一定的规则性。而客观实体却是被各种因素所干扰的，是物理理想模型的变异结果，在具体问题中往往要注意其条件及变异的因素。在物理问题的解决中要注重对实际条件的理解，比如，研究物体运动时，当一列火车经过某一固定的目标时，火车就不能再看作质点来计算其经过固定目标时

40、间。在电场的学习中，我们分析带电粒子在电场中的运动时，往往是要忽略重力作用的，但有时问题中的题设却又要求考虑重力的影响。这时在规律的使用上可能就会出现相对应的其它运动性质及规律变化。因此其变异性的干扰是我们在教学中要注意的，在学生理解了模型的图景时，一定要对具体问题进行具体分析。理想模型在物理解题中具有重要的作用是不可质疑的，但是也不能把理想模型绝对化。认识物理理想模型只是对实际问题的近似，在解决问题中是起到支架或铺路的作用。物理理想模型的建立一定要以物体受力及运动的类似性出发构建模型。综上所述，物理理想模型的建立往往是以一个先入为主的思想所建立的。它依靠原有知识规律所构建的图景，这个图景所展示出的单一性的特征，即理想模型所包含的物理过程较单一，相对应的物理规律的运用也较单一。而实际问题中的现象往往是较复杂的多个模型的重合，由此引起问题的解决上往往要应用多个模型才能解决。在理想模型的建立上也是常常相互孤立，对应的知识内容上显得相互间没有联系，不能进行彼些的融合，造成相