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?。ㄒ部梢允欠糯蠡蚺c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?zāi)P?,建筑模型,船舶模型等?
②類比模型:在不同的物理學(xué)領(lǐng)域(力學(xué)的、電學(xué)的、熱學(xué)的、流體力學(xué)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(gòu)成的氣動系統(tǒng)的壓力響應(yīng)與一個由電阻和電容所構(gòu)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(gòu)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(gòu)成的形體以及其他實效性表現(xiàn))。
結(jié)構(gòu)模型
主要反映系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點和因果關(guān)系的模型 。結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)模型。結(jié)構(gòu)模型是研究復(fù)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(shù)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(shè)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(shè)備結(jié)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(yīng)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(xué)生在學(xué)習和應(yīng)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。