Учебный проект Магазин моделей/Менделеевы--11Б
Содержание |
Авторы работы
Проблемный вопрос (вопрос для исследования)
Как в физике и химии можно смоделировать процесс?
Гипотеза исследования
Любой физический или химический процесс можно смоделировать.
Цели исследования
1. Узнать как моделируются процессы в физике и химии.
2. Понять для чего используется моделирование в физике и химии.
3. Немного узнать об истории моделирования в физике и химии.
План работы
1. Нахождение информации.
2. Обработка этой информации.
3. Вставка обработанной информации в проект.
Результаты проведённого исследования
I. Этапы моделирования.
Процесс как теоретического, так и экспериментального моделирования состоит из следующих шагов:
1. Построение модели.
2. Изучение модели.
3. Экстраполяция – перенос полученных данных на область знаний об исходном объекте.
На первом этапе, при осознании невозможности или нецелесообразности прямого изучения объекта, создается его модель. Целью этого этапа является создание условий для полноценного замещения оригинала объектом-посредником, воспроизводящим его необходимые параметры.
На втором этапе производится изучение самой модели – настолько детальное, насколько это требуется для решения конкретной познавательной задачи. Здесь исследователь может вести наблюдения за поведением модели, проводить над ней эксперименты, измерять или описывать ее характеристики – в зависимости от специфики самой модели и от исходной познавательной задачи. Цель второго этапа – получение требуемой информации о модели.
Третий этап (экстраполяционный) представляет собой «возвращение» к исходному объекту, т.е. интерпретацию полученных знаний о модели, оценку их приемлемости и, соответственно, приложение их к оригиналу, позволяющее в случае успеха решить исходную познавательную задачу.
II. Использование.
При максимальном проникновении в физику (и химию) математических методов, порой доходящем до фактического сращивания этих наук, реальные возможности решения возникающих математических задач традиционными методами очень ограниченны. Из многих конкретных причин выделим две наиболее часто встречающихся:
· нелинейность многих физических процессов и отсюда нелинейность описывающих их математических моделей
· необходимость исследования совместного движения многих тел, для которого приходится решать системы большого числа уравнений.
Численное моделирование в физике (и химии) называют вычислительным экспериментом, поскольку оно имеет много общего с лабораторным экспериментом.
Численное моделирование (как и лабораторные эксперименты) чаще всего является инструментом познания качественных закономерностей природы. Важнейшим его этапом является анализ результатов, представление их в максимально наглядной и удобной для восприятия форме. Получение распечатки чисел еще не означает окончания моделирования (даже если эти числа верны). Важно представить результаты в виде графиков, диаграмм, траекторий движения динамических объектов для получения качественной информации. Здесь необходима помощь компьютера – возможность визуализации абстракций.
III. История моделирования в физике (и химии).
Галилео Галилей (1564–1638 гг.):
1. Впервые применил мысленный эксперимент как средство построения идеальной модели.
Исаак Ньютон (1642–1727 гг.):
1. Использовал мысленные модели для описания и объяснения природы явлений (свет, электричество, тяготение).
2. Строил гипотезы на основе наглядных моделей.
3. Положил начало моделированию как методу теоретического исследования.
4. Применил функцию моделей как идеализирующую абстракцию в сочетании с наглядностью.
Майкл Фарадей (1791–1867 гг.):
1. Создал первые модели: электродвигателя, трансформатора, униполярной динамо-машины.
2. Ввёл способ изображения магнитного поля с помощью силовых линий.
Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879 гг.):
1. Ввёл в физику и в явном виде использовал модели-аналогии.
2. Чётко сформулировал метод физической аналогии, обобщённый в дальнейшем как метод математического моделирования.
3. Дал формулировку метода моделирования как одного из общих методов познания.
4. Считал модель эвристическим средством построения теории.
Джозеф Джон Томсон (1856–1940 гг.):
1. Построил статическую модель атома («пудинг с изюмом»).
2. Построил первую модель электронно-лучевой трубки на основе метода, получившего название метод Томсона.
Эрнест Резерфорд (1871–1937 гг.):
1. Использовал метод моделирования для объяснения строения атома.
2. Построил планетарную модель атома.
Нильс Бор (1885–1962 гг.):
1. Использовал метод моделирования для объяснения строения атома.
2. Создал квантовую модель атома.
3. Предложил капельную модель ядра и механизм захвата нейтрона ядром.
Вывод
Узнал: как моделируются процессы в физике и хими, для чего используется моделирование в физике и химии, немного об истории моделирования в физике и химии.
