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物理学中的模型化思维结构

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1 高三物理总复习 模型化思维结构 文字 情景 审题 直接条件 间接条件 临界条件 草图 环 境 时空关系 模型 对 象模型 过 程模型 规律 受力分析 运动分析 质点 动 态分析 确定对象 决策 系统 力对空间积累 (动能定理) 动力学与运动学规律 力对时间积累 (动量定理) 动量守恒 能量守恒 机械能守恒 做功分析 能量分析 场分析 物理环境 场环境 条件 表达 运算 结果 2 一、物理模型与物理模型的条件 物理学是“模型”的科学,条件分析是学科的必然要求。 物理模型,主要包括对象模型(如质点)和过程模型(如匀速运动)。它们往往是在对一些现实物理过程或对象进行科学地分析后,抓住事物的主要矛盾(决定性因素),忽略次要矛盾(次要性因素)后得到的,这样做能够更加清晰地反映事物的本质规律。因此,物理模型的建构是在某些条件下抽象出来的简化近似结果。物理学概念、规律都是对物理模型而言的。从某种意义上讲,物理学理论的发展进化过程,就是物理模型发展进化的过程。 在高中阶段,主要涉及了几种基本物理过程模型和典型物理情景。它们是:直线运动模型、平抛类平抛运动模型、圆周运动模型、碰撞反冲爆炸模型、简谐振动模型和简谐横波模型,以及天体运动情景、汽车启动情景、弹簧双振子情景、板块情景等。 我们在应用物理学知识解决实际问题时,就需要将实际问题简化为上述几种基本物理模型或情景,再运用相应的规律加以描述。而这一简化的过程,就需要将与现实对象或过程相关的种种条件和物理模型的条件加以分析比对,从而判定出现实对象或过程与哪个物理模型是最为相近的,这样才能正确地判断它的核心规律并正确地加以描述。对中学的众多物理习题分析发现,占有很大比重的,是运用演绎的思维过程分析求解问题。这是一个从“一般”到“特殊”的过程。即通过分析模型成立的一般条件,正确抽象基本物理模型,再依据题目中给定的时空关系条件、边界条件、临界条件等特定条件,决策恰当的模型所对应的物理规律,以建立已知条件和未知量间的关系,求解出特定的解。所以,无论题目如何变化,只要我们能够依据模型成立的条件正确抽象对象与过程模型,恰当选择合理的物理规律对模型加以准确描述,同时正确表达情景中的一系列特定条件,这个问题就一定能够求解。 概括而言,物理问题中的条件分为两类:模型成立的条件和物理情景中的特定条件。 二、核心物理规律 在高中物理中,我们学习认识了众...

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