浅议高中物理理想化方法

摘要：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是不容易的，或者是不可能的。因此，我们需要对变复杂条件的实际过程为简单的理想化过程。

关键词：物理 理想化 理想模型 理想实验

理想化方法，它是根据科学抽象的理想纯化作用，人们有意识地突出研究对象的主要因素，借助逻辑思想和想像力，在思维中完全排除次要因素和无关因素的干扰，在头脑中构建成理想化的研究客体。

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是不容易的，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。

理想化的方法在自然科学中的应用，主要包括两个方法，即建立理想模型、设计理想实验。

一、理想模型

所谓“理想模型”，就是为了便于研究而建立的一种高度抽象的理想客体。作为科学抽象的结果，“理想模型”也是一种科学概念。但是，这不同于一般的科学概念。

理想化模型具有行之有效和应用的广泛性，他是将复杂的物理过程、物理现象中最本质具有共性的东西抽象出来，将其理想化、模型化，略去其次要因素和条件，抓住主要因素，即将其理想化，找出他们在理想状况下所遵循的基本规律，并构建出相应的物理模型。这是研究物理问题的重要思想方法。

中学物理理想化模型归纳：

一是将物质形态自身理想化，如质点、系统、理想气体、点电荷、匀强电场、匀强磁场等。二是将所处的条件理想化，如光滑、绝热等；三是将结构理想化，如分子电流、原子模式结构、磁力线、电力线。三是将运动变化过程理想化，如匀速圆周运动、等压过程等温、等容、等压过程；匀速、匀变速直线运动；抛体运动；简谐振动；稳恒电流等

用理想化方法建立起来的物理模型，是对物理原型在理想化状况下所遵循的基本规律的反映，而在现实的物理问题中，这些相应的理想状况并不存在，但这并不影响理想物理模型在实际物理问题中的应用，因为有很多实际的物理现象在一定的条件下，或在一定的范围内近似于理想状况，由相应的理想物理模型所得到的结论也是非常准确的。

二、设计理想实验

在自然科学中，为了便于进行理论研究，除了建立“理想模型”以外，还常常设计“理想实验”。所谓“理想实验”又叫做“假想实验”“抽象实验”或“思想上实验”，它是人们在思想中塑造的理想过程，理想实验是以实践为基础的抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作出更深入一层的抽象分析，它可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理解，可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要结论。包括将实验条件理想化、实验器材理想化等。例如，作为经典力学基础的惯性定律，就是理想实验的一个重要结论。这个结论是不能直接从实验中得出的。他打破了自亚里士多德以来一千多年关于受力运动的物体，为近代力学的建立奠定了基础。再如，自由落体运动和抛体运动，单摆，理想气体实验定律也是属于理想实验。

理想实验总要以一定的科学事实作根据，但是，它比具体实验更抽象、更概括、更深刻。一般来说，理想实验很难立刻物化实施。随着实验手段和工具的提高，某些理想实验可以转化为具体的实验，如爱因斯坦狭义相对论中关于时间膨胀的结论，也是一个理想实验，直到1971年美国科学家才具体实施了这个实验。但是，也有一些理想实验无法实施，或者在遥远的将来都无法看到实施的可能，例如，关于惯性的理想实验。

三、在教学过程中重视对学生建模思想的培养

理想的物理模型，既是物理科学体系中光辉的典范，也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，要根据实际课时的内容安排，及时向学生强调基本物理模型建立的过程和条件，并要求学生牢固把握住这些基本的物理模型，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，突出对所要研究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，对学生这种能力的要求并非一朝一夕就能培养出来的，需要教师把这种建模意识贯穿在教学的始终。要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。