302edu物理学案大全:新人教版必修1(30套)
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在自然科学的研究中,"理想模型"的建立,具有十分重要的意义。第一,引入"理想模型"的概念,可以使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差。把现实世界中,有许多实际的事物与这种"理想模型"十分接近。在一定的场合、一定的条件下,作为一种近似,可以把实际事物当作"理想模型"来处理,即可以将"理想模型"的研究结果直接地应用于实际事物。例如,在研究地球绕太阳公转的运动的时候,由于地球与太阳的平均距离(约为14960万公里)比地球的半径(约为6370公里)大得多,地球上各点相对于太阳的运动可以看做是相同的,即地球的形状、大小可以忽略不计。在这种场合,就可以直接把地球当作一个"质点"来处理。在研究炮弹的飞行时,作为第一级近似,可以忽略其转动性能,把炮弹看成一个"质点";作为第二级近似,可以忽略其弹性性能,把炮弹看成一个"刚体"。在研究一般的真实气体时,在通常的温度和压强范围内,可以把它近似地当作"理想气体",从而直接地运用"理想气体"的状态方程来处理。第二,对于复杂的对象和过程,可以先研究其理想模型,然后,将理想模型的研究结果加以种种的修正,使之与实际的对象相符合。这是自然科学中,经常采用的一种研究方法。例如:"理想气体"的状态方程,与实际的气体并不符合,但经过适当修正后的范德瓦尔斯方程,就能够与实际气体较好地符合了。第三,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。例如:在固体物理的理论研究中,常常以没有"缺陷"的"理想晶体"作为研究对象。但应用量子力学对这种"理想晶体"进行计算的结果,表明其强度竟比普通金属材料的强度大一千倍。由此,人们想到:既然"理想晶体"的强度应比实际晶体的强度大一千倍,那就说明常用金属材料的强度之所以减弱,就是因为材料中有许多"缺陷"的缘故。如果能设法减少这种"缺陷",就可能大大提高金属材料的强度。后来,实践果然证实了这个预言。人们沿着这一思路制造出了若干极细的金属丝,其强度接近于"理想晶体"的强度,称之为"金胡须"。