1、 毕毕 业业 论论 文文 论文题目论文题目 物理学中的理想模型物理学中的理想模型 系系 别别 物理系物理系 专专 业业 物理学专业物理学专业 1 物理学中的理想模型物理学中的理想模型 【摘要】【摘要】本文从力、能两个方面阐明静电场的性质本文从力、能两个方面阐明静电场的性质,并通过典型例解和练习并通过典型例解和练习,掌掌 握电场性质的应用握电场性质的应用. 【关键词】【关键词】 电场强度 点电荷 静电场 匀强电场 等势面 电场线 电势零点 电 场力做功 场性质 电势能 物理学所研究的是自然界最普遍的物质运动现象，是研究 物质运动的一切最基本最普遍的运动形态和各层次的结构相互作用和运动的基本规 律
2、的科学。物质在运动过程中往往要受自身的或者外界环境的各种复杂因素的影响， 如果直接对某物体或系统进行研究，把与之相联系的各种因素都考虑在内，那么许多 问题就变得十分复杂，或者根本就不可能对系统和某个物体进行研究，我们也就不能 清楚的认识事物的本质，更谈不上对其进行更深层次的探索。为了使研究的问题变得 简单，不可能研究的问题变成在某种程度上可以进行的问题，就需要对研究对象作一 些近似的处理，抓住研究对象的突出的特征，忽略某些次要因素（这种近似的处理在 一定程度上是不影响研究结论的准确性的）建立一种近似科学的模型、便于我们分析 和发现事物的本质，进而深层次的研究，利用这些事物的特征对人类服务。 一
3、、一、建立理想模型的本质需要及其定义建立理想模型的本质需要及其定义 物理学的目的是研究自然界中物质运动最基本、 最普通规律以及物质的结构和相 互作用。而自然界的物质种类繁多，运动错综复杂，相互作用各具特色，要完全按照 物理客体的本来面日进行研究， 是很难得出定量的物理规律和系统的物理理论。 因此， 要求我们必须对其进行抽象，得出能反映物理客体本质的理想模型，来帮助我们了解 和解决问题。 所谓理想模型，就是为了研究物理问题的方便，在对物理现象做仔细观察和分析 的基础上，根据其特点，撇开、舍弃次要的、非本质的因素，抓住主要本质的因素， 从而建立一个易于研究的，能反映研究对象的主要特征的新形象。理想
4、模型的实质就 是把复杂的实际问题转化为理想的简单的问题来研究和处理。 即可知其目的为有利于 问题的研究。 二、理想模型二、理想模型 在前面的学习中，有这样一些理想模型，力学：质点、刚体、单摆、弹簧振子、 直线、光滑面（光滑平面、光滑曲面），水平面，匀速直线运动、自由落体运动。热 学中：理想气体、气体分子的各种模型（体积趋于零的刚体模型、弱引力刚球模型、 苏则朗模型、米势及革纳琼斯势模型），孤立系模型等等。 这些模型各自集中地突出了某一类实际对象的主要特征， 使得事物的主要特点变 得简单、清晰。有了这样的模型，使人们研究事物现象的方法更简捷（如：理想气体 2 分子模型；忽略了分子本身的线度和其它
5、次要的因素，把分子看作是刚体小球）对客 观事物本质的认识更深刻全面。 三、几种常见理想模型的概述三、几种常见理想模型的概述 1质点 研究物体的运动时，我们常把可以忽略其大小和形状的物体当成质点，在解决实 际问题的时候，物体的形状和线度对研究的问题无影响或影响非常小时，我们就把物 体看作一个点，这个点集中了此物体全部的质量。 如在研究地球绕太阳公转时，尽管地球的体积很大，因而线度很大，而且本身是 一个不规则的球体，但是其线度比其绕太阳的公转的半径要小得多，而且其不规则的 形状对研究的问题（如公转周期、角速度等）无关，所以可以把地球看作一个质点。 但在讨论地球自转的时候，就不能把地球看作一个质点，
6、而且不能忽略地球的不规则 球体这个特征。 有时，在处理一些实际问题的时候，可能会遇到一些障碍。要把某个研究的对象 抽象成质点，有一个条件就是，物理的线度比起彼此间的距离很小但如何的小才能很 小呢？有没有固定的标准来衡量是否线度比彼此间的距离很小呢？事实上没有这样 的标准，怎样的小才算“很小”德根据具体问题具体分析。” 质点模型虽然在实际中不存在，但这种理想模型研究问题带来了方便，它表示与 这样一类事物：它具有质量却不占体 2光滑面模型 这里主要讨论光滑平面的模型。 如右图所示，有一质量为 m=1kg的物体在恒 外力 F=100N 的作用下在宽 L=1m的玻璃上从 a 端 运动到b端， 已查得物体与玻璃板间的模型系数为 ，求物体从a端到b端的时间。 （1）若考虑玻璃板的摩擦，可计算得 （2） 不考虑玻璃板的摩擦， 即把玻璃板的摩擦系数看作是零， 计算得。 不考虑摩擦与考虑摩擦结果的相对偏差： 在许多的实际问题中 2%的偏差已经很小了，所以为了简单计算、可直接把摩擦 看作是零，即把某个平面看作是一张的光滑面，这种近似的处理是在的 情况之下（其中F为
