模型方法介绍

科学模型法举例(1.原子结构模型发展 2.磁感线)

科学模型的一般方法过程

模型方法介绍

按钱学森的观点：“模型就是通过我们对问题的分析，利用我们考察来的机理，吸收一切主要因素，略去一切不主要因素所创造出来的一幅图画”。因此，模型方法就是把研究对象（原型）的一些次要细节，非本质的联系舍去，从而以简化和理想化的形式去再现原型的各种复杂结构、功能和联系的一种科学方法。

模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式，建立科学模型和由模型来研究问题，是科学研究中常用的理想化方法，是连接理论和应用的桥梁。抽象化和具体化是模型方法的两个重要特征。

一方面，在模型思维中，我们可以从原型出发，根据某一特定目的，抓住原型的本质特征，对原型进行抽象，把复杂的原型客体加以简化和纯化，建构一个能反映原型本质联系的 模型，并进而通过对模型的研究获取原型的信息，为形成理论建立基础。

另一方面，高度抽象化的科学概念、假说和理论要正确体现其认识功能，又必须具体化为某个特定的模型，才能发挥理论指导实践的作用。还有一些不便直接接触的实物研究也需要模型来帮助理解（如细胞结构）。初中科学教材中的原子结构模型、磁感线、化学式、细胞结构图、等高线等等都是科学模型，这些模型大大方便了初中生对相关抽象的科学概念规路的认识与理解。

总之，模型方法作为一种认识手段和思维方式，是科学认识过程中抽象化与具体化的辩证统一。

科学模型法举例

1.原子结构模型发展

1.道尔顿模型

1808年 道尔顿模型 原子是一个坚硬的小球

英国自然科学家约翰·道尔顿提出了世界上第一个原子的理论模型。 他的理论主要有以下三点：①原子都是不能再分的粒子；②同种元素的原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。

2.汤姆生模型

1897年 汤姆生模型 原子是一个带正电荷的球，电子镶嵌在里面，原子好似一块“葡萄干布丁”

葡萄干布丁模型由汤姆生提出，是第一个存在着亚原子结构的原子模型。

汤姆生在发现电子的基础上提出了原子的葡萄干布丁模型，汤姆生认为：①电子是平均的分布在整个原子上的，就如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消。②在受到激发时，电子会离开原子，产生阴极射线。

3.卢瑟福模型

1911年 卢瑟福模型 原子的大部分体积是空的，电子按照一定轨道围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。

行星模型由卢瑟福在提出，以经典电磁学为理论基础，主要内容有：①原子的大部分体积是空的 ②在原子的中心有一个很小的原子核 ③原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原子核内部。带负电的电子在核空间进行绕核运动。

4.玻尔模型

1913年 玻尔模型 电子不是随意占据在原子核的周围，而是在固定的层面上运动，当电子从一个层面跃迁到另一个层面时，原子便吸收或释放能量。为了解释氢原子线状光谱这一事实，玻尔在行星模型的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型。

2.磁感线

定义

磁感线：在磁场中画一些曲线，用（虚线或实线表示）使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同（且磁感线互不交叉），这些曲线叫磁感线。磁感线是闭合曲线。规定小磁针的北极所指的方向为磁感线的方向。磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极，在磁体内部磁感线从S极到N极。

原理

假设把小磁针放在磁铁的磁场中，小磁针受磁场的作用，静止时它的两极指向确定的方向。在磁场中的不同点，小磁针静止时指的方向不一定相同。这个事实说明，磁场是有方向性的，我们约定，在磁场中的任意一点，小磁针N极的受力方向，为那一点的磁场方向。

磁感线的概念是著名物理学家法拉第最先发明并引入的。在电场中可以用电场线形象地描述各点的电场方向，在磁场中也可以用磁感线 形象地描述各点的磁场方向，磁感线是在磁场中画出而实际不存在的一些有方向的曲线，这些曲线上每一点的切线方向都和这点的磁场方向一致。

磁感线是为了形象地研究磁场而人为假想的曲线，并不是客观存在于磁场中的真实曲线。

科学模型的一般方法过程

① 什么是模型。模型是根据已知的事实建立的，是对研究对象简洁的仿真性的表述。有些模型是为了抓住研究对象的主要因素，忽略次要因素，以便准确而简明地得出较普遍的结论。有些模型则带有模拟的性质，是根据有限的事实对研究对象的一种猜测性的描述。

② 为什么建立模型。有了模型，我们就可以进行粗略的理论计算，解释研究对象的规律，作出科学的猜测。

③ 模型的过渡性。模型如果不能解释新的实验事实，就需要加以修正完善，甚至被新模型所取代，模型的更新反映了人们对事物认识的不断深化。对于直觉，灵感等思维方法的教育也有独特的作用。

纵观科学的发展过程，主要还是体现着不断建立科学模型和用新的科学模型代替旧的或不完善的科学模型的过程。通过模型建立使新知识与原有认知构成链接，使所有知识点形成网状结构，在获取新知识的过程中改造、优化、深化原有的认知结构，使原有的知识结构更趋科学与完整，更重要的是通过建立模型这一思维过程逐步提高思维品质。