物理模型
也稱實體模型 ,又可分為實物模型和類比模型。
①實物模型:根據(jù)相似性理論制造的按原系統(tǒng)比例縮小(也可以是放大或與原系統(tǒng)尺寸一樣)的實物,例如風洞實驗中的飛機模型,水力系統(tǒng)實驗模型,建筑模型,船舶模型等。
②類比模型:在不同的物理學領域(力學的、電學的、熱學的、流體力學的等)的系統(tǒng)中各自的變量有時服從相同的規(guī)律,根據(jù)這個共同規(guī)律可以制出物理意義完全不同的比擬和類推的模型。例如在一定條件下由節(jié)流閥和氣容構成的氣動系統(tǒng)的壓力響應與一個由電阻和電容所構成的電路的輸出電壓特性具有相似的規(guī)律,因此可以用比較容易進行實驗的電路來模擬氣動系統(tǒng)。
模型構成形式分為實體模型(擁有體積及重量的物理形態(tài)概念實體物件)及虛擬模型(用電子數(shù)據(jù)通過數(shù)字表現(xiàn)形式構成的形體以及其他實效性表現(xiàn))。
結構模型
主要反映系統(tǒng)的結構特點和因果關系的模型 。結構模型中的一類重要模型是圖模型。此外生物系統(tǒng)分析中常用的房室模型(見房室模型辨識)等也屬于結構模型。結構模型是研究復雜系統(tǒng)的有效手段。
數(shù)字模型又稱數(shù)字沙盤,多媒體沙盤、數(shù)字沙盤系統(tǒng)等,它是以三維的手法進行建模,模擬出一個三維的建筑、場景、效果,可以在數(shù)字場景中任意游走、馳騁、飛行、縮放,從整體到局部再從局部到整體,無所限制。用三維數(shù)字技術搭建的三維數(shù)字城市、虛擬樣板間,交通橋梁仿真、園林規(guī)劃三維可視化、古建三維仿真、機械工業(yè)設備仿真演示借助 pc機、顯示系統(tǒng)等起到展示、解說、指揮、講解等作用。 多媒體沙盤是利用投影設備結合物理規(guī)劃模型,通過對位,制作動態(tài)平面動畫,并投射到物理沙盤,從而產(chǎn)生動態(tài)變化的新的物理模型表現(xiàn)形式。
過程模型
在研究質(zhì)點運動時,如勻速直線運動、勻變速直線運動、勻速圓周運動、平拋運動、簡諧運動等;在研究理想氣體狀態(tài)變化時,如等溫變化、等壓變化、等容變化、絕熱變化等;還有一些物理量的均勻變化的過程,如某勻強磁場的磁感應強度均勻減小、均勻增加等;非均勻變化的過程,如汽車突然停止都屬于理想的過程模型。
模型是對實際問題的抽象,每一個模型的建立都有一定的條件和使用范圍。學生在學習和應用模型解決問題時,要弄清模型的使用條件,要根據(jù)實際情況加以運用。比如一列火車的運行,能否看成質(zhì)點,就要根據(jù)質(zhì)點的概念和要研究的火車運動情況而定,在研究火車過橋所需時間時,火車的長度相對于橋長來說,一般不能忽略,所以不能看成質(zhì)點;在研究火車從北京到上海所需的時間時,火車的長度遠遠小于北京到上海的距離,可忽略不記,因此火車就可以看成為質(zhì)點。