3 理想化方法在物理学中的应用价值
客观世界纷繁复杂,如何透过复杂的表面现象窥见其本质,抽象概括出其规律,这就是科学研究的任务。客观事物是多种属性、多种矛盾、多方面不同关系的统一体。理想化方法就是对所研究的对象或过程进行科学抽象简化形成理想模型或理想过程的研究方法。理想化方法在物理学中的应用主要是建立理想模型和设计理想实验 。 3.1 建立理想模型
建立物理模型是物理学研究中一种广泛应用的方法,是建立和发展理论的桥梁。物理学的全部定律和公式都是对物理模型的刻化,离开了物理模型,物理就寸步难行。
3.1.1 理想模型的定义
所谓理想模型,是指在原型(物理实体、物理系统、物理过程)的基础上,经过科学抽象而建立起来的一种研究客体。它忽略了原型中的次要因素,集中突出了原型中起主导作用的因素,摒弃了次要矛盾,突出了主要矛盾。所以,理想模型是原型的简化和纯化,是原型的近似反映。
理想模型虽然是从原型中抽象出来的,但并非物理学家的主观臆想,而是有它存在的客观基础。首先,理想模型以客观存在为原型,虽然没有反映出客观事物的多样性,却反映了研究对象的主要属性。其次,原型是理想模型的基础,理想模型是原型的高度抽象。原型及其运动规律的客观性,决定了理想模型内容的客观性。再次,理想模型正确与否要由实践检验,在检验过程中被扬弃,或修正,发展。来.自/751论|文-网www.751com.cn/
中学物理乃至大学物理所研究的对象,大都是理想模型。在力学中常见的理想模型有:质点、刚体、轻杆、轻绳、光滑的面、弹簧振子、连续介质、理想流体、匀速运动、匀变速直线运动、自由落体运动、抛体运动、简谐振动、简谐波、单摆、弹性碰撞、完全非弹性碰撞等;热学中的理想气体、孤立系统、准静态过程、气体状态变化的等温过程、等压过程、等容过程、绝热过程、可逆卡诺循环等;电磁学中的点电荷、试验电荷、匀强电场、匀强磁场、纯电阻、纯电感、纯电容、无限长直导线、无限长螺线管、理想变压器等;光学中的点光源、平行光源、单色光、光线与光的直线传播、薄透镜等;近代物理学中的绝对黑体等