理想化模型
基础化学教学课件：4.1.1 理想气体状态方程
理想气体状态方程式：描述理想气体处于平衡态时压力、体积、物质的量和温度 之间关系的一个数学方程。
物质的量， mol
摩尔气体常数，R=8.314J·mol·K-1
pV=nRT
压力，Pa
体积，m3
热力学温度，K
理想气体状态方程在 实际工作中的应用
理想气体状态方程的应用：
pV m RT n m M PV nRT M
n总
RT V
nB n总
pB p总
yB
任一组分B在整个系统中所占的摩尔分数
即： pB yB p总
所有组分的摩尔分数之和为1
混合气体中任一组分的分压等于该组分的摩尔分数与总压的乘积。
等温、等体积
理想气体 混合物
等温、等压
符合道尔顿分压定律
等温、等体积
理想气体 混合物
等温、等压
符合道尔顿分压定律
总体积等于各组分气 体的分体积之和
yB
VB V总
pB p总
即体积分数等于压力分数等于摩尔分数。
小结
理想气体 性质
理想气体 混合物性质
我们在桑拿房久待就会感觉胸闷气短，这是 什么原因呢？
谢谢
p总 pB
B
没有化学反应发生时
B组分的分压
各组分气体符合理想气体状态方程
理想气体混合物的两个定律--分压定律
道尔顿分压定律：
p总 pA pB pC pN 或
p总 pB
B
对于任一组分气体B，其分压力为： 代入总压表达式得： 可得：
pB
nB
RT V
p总
（nA
nB
nC
nN )
RT V
不同点
道尔顿分压 定律
“理想模型”方法在中学物理中的作用
“理想模型”方法在中学物理中的作用陈利华“理想模型”方法是物理学中研究事物的方法之一，它贯穿了整个中学物理，并在教学中发挥了重要作用。
一理想模型客观世界中物体间的相互作用相当复杂，进行物理研究时我们不可能面面俱到，在分析和研究物理现象时，为了研究问题的需要，我们常常忽略物理过程中的次要因素，抓住主要矛盾，抽象概括出“理想实体模型”、“过程理想模型”、“理想实验模型”等模型，使研究的问题得以简化，据此导出的规律能根实际物理问题相吻合或较好的吻合。
在教学实践中，使学生能深刻体会这种思维方法将有利于他们迅速把握解题方向。
通常物理理想模型包括：1．实体模型物理中的某些客观实体，如质点，舍去和忽略形状、大小、转动等性能，突出它具有所处位置和质量的特征，用一个有质量的点来描绘，这是对实际物体的简化，类似的实体模型，如：刚体、完全弹性体、理想气体、点电荷、薄透镜、弹簧振子、光滑平面（或斜面）、单摆、理想电表、理想变压器等等，都是属于将物体本身理想化，另外还有一些，如“光源、光线、电场线、磁感线等是属于人们根据它们的物理性质，用理想化的图形来模拟的概念。
2．过程理想模型实际的物理过程涉及的变量很多，一般比较复杂，为使过程简化，对于那些变化很小的物理量X,可以视为恒量，就可以得到理想化的物理过程。
如：匀速直线运动（V=S量）、匀变速直线运动（a= 恒量）、匀速圆周运动（量）、等温变化（丁=恒量）……等等，这些运动在实际当中是不存在的, 而是经过抽象的, 理想化的物理过程, 但是,据此研究而得出的规律与许多实际物理过程能较好的吻合,或在此基础上略加修正也能较好的吻合。
当我们计算飞机航程、时间和速度的关系时,就可以用匀速直线运动的公式进行计算,当近似地讨论地球公转运动时,我们可以用匀速圆周运动的有关公式,如果不用这种理想化的思维方式,即使最简单的物理过程都很难分析清楚,更不要说复杂的运动了。
3. 理想实验理想实验又叫思想实验,是揭示自然规律的科学方法之一。
高中物理思想方法总结
高中物理思想方法总结1.微元法与极限法它本是高等数学中的知识领域问题,但在高中物理中只是思想方法领域的问题。
在高中也根本不可能把具体知识体系教给学生,但作为思想方法,它的地位反而更高。
虽然对问题的分析都是定性的,却反应了思维的质量和深度。
在处理匀变速直线运动的位移、瞬时速度,曲线运动速度方向、万有引力由“质点”向“大的物体”过渡、变力做功,等等,要大力向学生渲染这种思想方法。
2.隔离法除前面提到的对物体系统进行隔离的例子,还有对问题的过程或问题性质进行隔离的思想方法问题。
例如我们把电源隔离成无阻理想电源和电阻串联的两部分；把碰撞问题分隔成纯粹碰撞阶段和纯粹运动阶段──很多教师说“碰撞瞬间完成,还没来得及运动,忽略其位移”,其实这话不严密：不是没位移,而是把位移成分（哪怕很微小的位移）在运动阶段中体现了。
再如,在讨论卫星运行中的变轨问题时,往往分隔成变速、变轨,再变速、稳定在另一轨道等等几个理想段,实际中这些过程并不是界限分明分阶段进行的,而是交融在一起、伴随在一起的。
隔离法的运用,不是忽略了什么,也不是允许了什么误差,而是思维的一种方法与技巧。
运用这种方法,研究的结果是精确的。
3.忽略次要因素思想很多学生在讨论问题时,有两个误区：一是看问题不全面,类似的如电路中的功率等于电压与电流二者的积,电压增大为原来二倍时,有的学生就说功率就变为原来二倍；二是不知道多个因素影响中,需要忽略无穷小的和次要的因素。
例如随温度的增加导体的电阻究竟增加还是减小？再如在研究光学的成像时不用考虑色散、在研究干涉问题时不考虑衍射影响、在研究声速时不考虑温度影响等。
对此,应该让学生归纳出理性化的思绪：第一,精确度方面。
例如,研究铁球的自由落体运动,不做精确测量时,不考虑空气阻力。
但要进行精确研究,即便下落的是铁球,也要考虑空气阻力。
第二,在关注点方面。
例如还是铁球下落,看你关注的是什么。
如果你关注的是空气阻力影响,就不能忽略空气阻力。
物理学研究与理想化模型
位最先打 开通 向基本 粒子物理 学大 门的伟人 ” 。
（ ２）卢瑟 福（ ．ｕｈｒ ｒ， ７ —１３ ） 汤姆孙的学 生 ， ＥＲ ｔｅｆ ｄ１ １ ９ ７是 ｏ ８
他本 来是相信 他 老师 的模型 的 ，为 了验证 汤姆 孙模 型的正 确 性， 他进行 了 ｄ粒 子散射实验 ， 竟得到 了意想不到的实验结果 ： 绝大多数 ｄ粒子穿过 金箔后基本上仍沿原来 的方向前进 ， 是 但 有少数 ｄ粒子发生 了较 大的偏转 。卢瑟 福据此 判定 ，原 子内部
理 论向量子理论发展的极为 关键的一步。而且 ，这一理论将光
想模型的刻画 。 以说 ， 可 离开了理想模型 ， 物理学将寸步难行 。 许多有 成就的物理学家往往善 于提 出新 的理 想模型 。例如人们 对 原子结构 的认识经历 了以下几个阶段 ：
（ １）英 国 物理 学 家 汤 姆 孙 （．Ｔ ｏ ｏ ，８６ １４ ） Ｊ ．ｈ ｍｓｎ１５ ９ ０于 Ｊ
物 理 学 研 究 与 理 想 化 模 型
李福来
（ 水市 职 教 中心 ，河 北 衡水 ０３ ０ 衡 ５０ ０）
摘
要 ：在物理研 究中，建立合理 的物理模 型具有重要意义 ，通过抓住研 究主要 矛盾 ，构 想接近 原型反映规
律 的模型 ，推 动物理 学研 究的不 断进 步。在教 学 中，这对 培养 学生物理研 究思维有重要 意义。 关键 词 ：物理 学研 究；理想化模 型 ；意义
近似 。 不仅力学 ，实际上全部物理学的原理 、定律 都是 对一定理
难 ，他认为 “ 只有 量子 假说是摆 脱困难的唯 一出路” 。并在普 朗克 、爱因斯坦 的基 础上提出了量子化的崭新概念 ，成功地解 释了近三十年来人们未能解 释的氢原子的光谱规律 ，即 “ 玻尔 的定态跃迁 原子模型 ” 。玻尔 的原子理 论并没有 完全 摆脱经典 理论 （ 比如 “ 轨道 ”就 是最典型 的经典概念 ） 只是一种半 ，它 经典半量子化的理论 ，还很不完善 。但是 ，这却迈出了从经典
理想化模型在高中教学中应用
理想化模型在高中教学中的应用摘要：本文简要介绍了理想化模型及其分类，并回顾了物理各学科中常见的、典型的理想化模型，在此基础上讨论了建立模型的一般方法和在应用中应该注意的几点问题。
理想化模型虽然也有一定的局限性，但是它在自然科学研究中却有着非常重要的作用。
尤其对学生物理思维的培养具有重要的作用。
关键词：理想化模型；实物模型；因素；本质中图分类号：g632 文献标识码：b 文章编号：1002-7661（2013）19-189-01物理学的发展和物理教育大都是建立在理想化模型基础上，物理学中理想化模型的研究对推动物理学的发展和物理教学起着不可替代的重要作用。
一、引言物理学所研究的是自然界最普遍的物质运动现象，是研究物质的一切最基本、最普遍的运动形态和物质各层次的结构相互作用和运动的基本规律的科学。
物质在运动变化过程中往往要受到其自身和周围环境中其他各种复杂因素的影响或制约。
而在研究实际问题时，如果不加分析地把所有因素都考虑进去，那么势必增加问题研究的难度。
因此，人们常常遵循化繁为简的原则，有意识地突出研究对象的主要因素，忽略次要因素或无关紧要因素的干扰，抽象出能反映事物本质的理想化模型。
理想化模型它能保留对研究问题起决定影响的主要因素，建立科学的抽象模型，清晰地反映被研究问题的本质特征，呈现问题所包含的主要矛盾，便于我们分析和发现物质运动的主要规律。
物理化模型最明显的作用是对所研究的物理问题的处理极度的简化和纯化。
从模型得出的结果与客观实际又不会发生大的偏差，对于复杂的物理学问题，先研究它的物理模型，然后，将其研究结果加以修正，便于实际对象的本质相符合。
二、什么是理想化模型所谓理想化模型，就是为了便于研究问题而建立的一种高度抽象的理想化的形态。
“理想化模型”都不是实际存在的东西，但“理想化模型”并不是不可捉摸的。
作为抽象模型的结果，它是对客观事物的一种反映。
客观存在的复杂事物包含许多矛盾，因而具有多方面的特性，但在一定场合，一定条件下，必有一种是主要矛盾或主要特征，完全地忽略了其他方面的矛盾和特性。
高中物理理想模型
高中物理理想模型（1）对象模型：质点、弹簧振子、单摆、理想气体、点电荷、理想变压器、点光源、光线、薄透镜以及关于原子结构的卢瑟福模型、玻尔模型等（2）条件模型：光滑表面、轻杆、轻绳、均匀介质、匀强电场和匀强磁场（3）过程模型：在空气中自由下落的物体，在高度不大时，空气的作用忽略不计时，可抽象为自由落体运动；另外匀速直线运动、匀变速直线运动、抛体运动、匀速圆周运动、简谐振动、弹性碰撞、等温过程、绝热过程、稳恒电流.理想化模型是一种科学抽象，是研究物理学的重要方法，它根据所研究问题的需要和具体情况，确定研究对象的主要因素和次要因素，保留主要因素，忽略次要因素，排除无关干扰，从而简明扼要地揭示事物的本质。
理想模型分类：1、对象模型。
2、条件模型。
3、过程模型。
1. 质点质点不一定是很小的物体﹐只要物体的形状和大小在所研究的问题中属于无关因素或次要因素﹐即物体的形状和大小在所研究的问题中影响很小时﹐物体就能被看作质点。
它注重的是在研究运动和受力时物体对系统的影响，忽略一些复杂但无关的因素。
2. 匀速直线运动⑴一个物体在受到两个或两个以上力的作用时，如果能保持静止或匀速直线运动，我们就说物体处于平衡状态。
⑵不能从数学角度把公式s=vt理解成物体运动的速度与路程成正比，与时间成反比。
匀速直线运动的特点是瞬时速度的大小和方向都保持不变，加速度为零，是一种理想化的运动。
⑶带电粒子受恒力和洛仑兹力共同作用下运动时，只要是直线运动，一定是匀速直线运动。
（原因：像F洛这样的力会随速度的变化而变化，即速度直接影响合力，合力又直接影响加速度，即影响运动方向。
）3. 平抛运动⑴运动时间只由高度决定。
⑵水平位移和落地速度由高度和初速度决定。
⑶在任意相等的时间里，速度的变化量相等,方向也相同. 是加速度大小，方向不变的曲线运动⑷任意时刻，速度偏向角的正切等于位移偏向角正切的两倍。
⑸任意时刻，速度矢量的反向延长线必过水平位移的中点。
TRIZ 创新思维
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小人法实例1——茶杯的设计
分析系统的组成部分
不同的对象用不同颜色的小人组来替代
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小人法实例1——茶杯的设计
用小人替代系统的各个组成部分
白色小人—杯子，黄色小人—茶叶，蓝色小人—水
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小人法实例1——茶杯的设计
按问题条件将小人重组实现要求的结果
白色的小人就像门卫，允许蓝色小人出去，阻止黄
研究得到的问题模型（有小人的图）并对其进行改造，
以便实现解决矛盾。（该怎样--打乱重组）
过渡到技术解决方案。（变成怎样）
使用小人法的常见错误
画一个或几个小人，不能分割重组。
画一张图，无法体现问题模型与方案模型的差异。
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小人法实例1——茶杯的设计
杯子的设计
问题：喝茶时茶叶会顺水喝入口中
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TRIZ中的创新思维方法
九屏幕法
IFR法
小人法
金鱼法
STC算子
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TRIZ中的理想化
IFR —Ideal Final Result
在问题解决之初，先抛开各种限制条件。
针对问题情境，设立各种理想模型，即最优模
型结构来分析问题。
并以取得最终理想结果作为终极追求目标。
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TRIZ中的理想化模型
S曲线
九屏幕法
完备性法则
能量传递法则
协调性法则
动态性法则
子系统不均衡进化
小人法
金鱼法
STC算子
IFR
……
创新的思维
物理学中常用的理想化模型
物理学中常用的理想化模型作者：谭伦明来源：《新课程学习·上》2013年第04期摘要：构建理想化模型是物理教学研究中的常用方法。
在处理实际问题中，如何构建模型的方法和对中学阶段常见物理模型的种类的了解，是处理问题的关键，怎样建立模型才能最接近于实际效果，这是解答物理实际问题的重要思路。
做好这些将会对物理教学起到事半功倍的作用。
关键词：理想化模型；常见模型种类；碰撞模型所谓理想化，就是借助于抽象和虚构一些与讨论问题相关的、同现实客体相结合的、但又不具有现实客体的其他各种复杂性的理想客体，并以他们来代替现实客体而进行研究的一种科学方法。
理想化方法是物理教学和研究的一种最基本也是最常用的一种方法，没有理想化就没有现代物理学，而客观世界的复杂性、多样性和统一性也需要理想化的观点。
在现实生活和学习中，实际问题往往是很复杂的，其中，包含一些非本质的枝节，对于某些具体问题来说，事物的各种特性中，有的属于本质特性，有的则属于非本质的特性；影响事物的各种因素中，有的属于主要因素，有的则属于次要因素；有的对事物的发展起决定作用，处于被支配的地位。
物理模型就是把实际问题理想化，先略去一些次要因素，而突出其主要因素，这样我们就可以得到一些简要的物理规律。
高中物理教学中理想化模型的应用十分广泛，无论是作为研究对象的物体、物体运动的变化，还是物体所处的环境和条件，都是以各种理想化的形式而出现的，它们都是从实际问题抽象出来的理想化的问题。
所以，我们在教学中应当对物理课本、习题、考试中所涉及的理想化模型都应该有一个清晰的认识，理解为什么必须对这些问题进行这样或那样的理想化处理，在什么条件下这些理想化的处理才是最有效的。
下面是我总结的中学物理教学、复习备考中常见的几种理想化模型。
一、质点模型在中学物理课本中，将一些物体看成质点就是在某些情况下，我们可以忽略物体的大小和形状，而突出“物体具有质量”这个要素，把它简化为一个有质量的物质点，这样的点称为质点；在另外一些情况下，我们虽然不能忽略物体的大小和形状，但是，可以用其上任意一点的运动来代替整个物体的运动，于是整个物体的运动也可以简化为一个点的运动，把物体的质量赋予这个点，它也就成了一个质点。
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第三章 理想化模型的建立 3.1理想化模型是以可靠的事实基础，通过抽象分析和 形象想象建立的，最终用来解决实际问题。 3.2用理想化模型解决问题时首先建立模型，其次，用 物理规律和数学方法求解，最后，结合结果和实际情 况解问题。 3.3理想化模型是以客观现实为依据，抓住主要因素， 忽略次要因素建立的，理想化模型具有相对性：同一 研究对象，在不同的问题中，建立的理想化模型可能 不同。另外，在一定的条件下用理想化模型得到的结 论只有于在相同或相似的条件下适用。
第四章 理想化模型的应用 这章主要介绍在不同情境下分别用对象模型、条件 模型、过程模型解题，当问题很复杂时，可能同时用到 对象模型、条件模型、过程模型中的两种或三种。
第五章 总结 用理想化模型处理复杂的问题或实际难题的方法： 首先以客观现实为依据，抓住主要因素，忽略次要因素， 经科学抽象建立理想化模型；其次，运用物理规律和数 学方法分析求解；最后，应用得到的结论联系实际处理 复杂的问题或实际难题。按照这个步骤，我们就能处理 大多数物理问题和实际问题。
第一章 绪论 1.概述了论文研究的内容：如何运用理想化模型解决问 题 2.研究方法 3.本文结构
第二章 理想化模型的概念以及作用 2.1理想化模型：理想化模型是抓住主要因素，略去次 要因素，将研究对象本质的、具有共性的东西抽象出 来而建立的物理模型。 2.2根据应用理想化法 的对象不同，将理想化模型分为： 对象模型、条件模型和过程模型。 2.3给出理想化模型的本质：从客观原型中科学抽象出 来的物理模型。 2.4理想化模型培养学生正确的科学思维，帮助学生理 解物理中的难点
谢 谢
中学物理中理想化模： 2008050127 指导老师：李强
目的：中学物理研究的问题大部分来自现实生活中，而 这些问题通常非常复杂，涉及到很多因素。我们通常 建立理想化模型来解决这些问题。理想化模型在中学 物理中经常出现，是极为重要的知识点。研究透理想 化模型有助于老师更好的教学，老师在讲授新课时， 建立理想化模型可以使知识变得简单、具体，这样使 得讲解轻松，学生也能轻松愉快的学到新知识。另外， 通过理想化模型的建立、运用和分析可以提高学生的 思维品质以及学生的理解和接受新知识的能力，同时 可让学生对物理本质的理解更加细致深入。