物理教学中理想化知识点

所谓的理想化，就是在现实世界不存在的一种假想.在物理学科中，涉及许多理想化的模型.理想化模型包括对象模型、过程模型等.理想化知识点和理想化方法，为物理教学增添了濃重的一笔.

一、过程理想化——瞬时速度

在物理知识体系中，存在速度理想化的内容，那就是瞬时速度.从数学的思想和角度出发，物理学中的瞬时速度是有违常理的.因为即使是一个非常短暂的时间，物体在这个短暂的时间里进行运动，体现出来的还是一个过程.无论物体怎样运动，它都是一个过程和状态.瞬时速度在高中物理中的渗透，常常令学生百思不得其解.速度的理想化，即瞬时速度的出现，简化了高中物理学科知识的复杂性和难理解性，便于学生解决物理问题.可以说，瞬时速度就是高中物理知识体系中一道亮丽的风景.例如，在物理学习中，常常遇到关于打点计时器的物理问题.瞬时速度在打点计时器中得到广泛应用，能将复杂的物理问题进行简化.如，打点计时器在纸带上依次发出A、B、C、D、E五个点，假设打点计时器的打点运动是匀速直线运动，且A到E之间的距离为0.4m，在整个打点过程中，共花费2s的时间，求打点计时器打到C点时的速度.这是关于瞬时速度的典型题目.在匀速直线运动中，中间时候的瞬时速度等于这段时间的平均速度.因此，在C点时的速度为0.2m/s.根据平均速度的基本公式v=xt，瞬时速度就是时间无限接近于零时的速度.然而，时间会无限地小，但是只要物体在运动，时间永远也不可能是0.在高中物理知识里，瞬时速度就是一个简单的理想化例子.

二、实验理想化——伽利略斜面实验

实验理想化，就是在实验过程中，假定某些实验条件处于理想状态.为了方便结论的得出，理想化实验在物理中普遍存在.理想化实验对实验中的一些基本条件，尤其是外界环境的影响，给出了足够的优化，最大限度地使实验条件富有一定的理想优势.在物理学中，伽利略的斜面实验，就是典型的理想化实验模型.以伽利略的理想斜面实验为例，分析理想化状态时物体运动与力之间的关系，这是伽利略理想化实验的基本研究对象.通过科学和严谨的推理，伽利略认为：如果一切接触面都是光滑的，即物体在运动过程中不再受到摩擦力的作用，将摩擦力进行理想化，假设其为零，一个钢珠从斜面的某一高度A处静止滚下，由于只受重力，没有阻力产生能量损耗，那么它必定到达另一斜面的同一高度C.如果把斜面放平缓一些，也会出现同样的情况.如果将斜面变成水平面，钢珠就会一直运动下去.钢珠因为找不到同样的高度而一直保持一种运动状态，永不停止地运动下去.伽利略的理想化实验，阐述了运动与力的关系.他提出力不是维持运动的原因，成为物理学发展史上的一个重要事件，为后来力学的物理研究提供了一定的理论基础和指导作用.需要指出的是，伽利略的这种理想化实验有悖常理.在自然界中，没有绝对光滑的接触面，或多或少地物体都会受到摩擦力的作用.为了方便实验研究，伽利略对实现进行了理想化，得出了推理结果.

三、带电体理想化——点电荷

电荷，具有一定的体积、大小和质量.电荷同一切物体一样，具有质量、密度等基本特征，然而物理课程中，在普遍的静电场题目中，电荷被赋予新的内涵，即当电荷本身对研究对象没有影响时，可以将电荷简化为一个点，没有实在的意义.点电荷的理想化，与质点其实如出一辙，都是因为它们对研究对象、解题过程没有影响，或是影响可以忽略不计时，进行的高度简化，即理想化.以点电荷的理想化为例，分析和阐述物理学科中理想化知识点.关于理想状态下的电荷，判断能够将电荷看作点电荷，是物理学中常见的考点设置.如，下面关于点电荷的说法中，正确的是（）.A.只有体积非常小的带电体，才能当作点电荷 B.体积很大的带电体，一定不能当作点电荷 C.当两个带电体的大小远远小于它们之间的距离时，可以看作点电荷 D.一切带电体，都可以看作点电荷 根据带电体能否被看作点电荷的基本条件，在以上的说法中，只有选项C符合点电荷的条件.当带电体对研究的问题没有影响时，才可以被当作点电荷，这与其体积的大小无关，很大的带电体有可能被看作点电荷，而体积很小的带电体也有可能不被当作点电荷.点电荷的理想化，简化了物理学中的复杂知识，特别是在库伦定律的应用中，点电荷发挥了不可估量的作用.

总之，在物理教学中，存在许多理想化的知识与模型.这些理想化对象、实验和方法的存在，加强了物理学科的本身特色，让物理学科的学习变得更加有趣.理想化知识的出现，推动了物理学的发展进程.

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