控制变量法,类比法,比较法,分类法,转换法,等效替代法,理想模型法等
控制变量法:对多变量的问题,情况往往比较复杂,此时可以把其他变量固定,只讨论其中一个变量的变化对问题的影响。
类比法:把两个形式上相同的东西(通常是数学公式形式相同)类比,由已知直接得到未知。
如电学中库仑力公式和力学中万有引力公式都是关于r的平方反比,所以关于二者的做功、能量公式就可以互相类比得到,不必具体计算(计算需要积分)。
比较法:两个相近或两反的东西都可以比较,这时比较法和类比法基本一样。有时比较则是为了看出两个物理过程之间的异同来,例如功和能的异同,一个是过程量,一个是状态量。
转换法:将对一个不易测的物理量的测量转化为对另一些易测物理量的测量,这种转化方法称为转换法.如“测量金属电阻率实验”、测量“玻璃砖的折射率”、“用单摆测重力加速度”等
等效法:是在特定的某种意义上,在保证效果相同的前提下,将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、容易的、易处理的一种方法。如合力,电阻的串并联
模型法:通过模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为模型法。通俗的说既是通过引入模型(能方便我们解释那些难以直接观察到的事物的内部构造,事物的变化以及事物之间的关系的符号、公式、表格、实物等)将物理问题实际化。 如:研究磁场利用磁感线描述、光线、力的示意图等。
计算数学也叫做数值计算方法或数值分析。
主要内容包括代数方程、线性代数方程组、微分方程的数值解法,函数的数值逼近问题,矩阵特征值的求法,最优化计算问题,概率统计计算问题等等,还包括解的存在性、唯一性、收敛性和误差分析等理论问题。 我们知道五次及五次以上的代数方程不存在求根公式,因此,要求出五次以上的高次代数方程的解,一般只能求它的近似解,求近似解的方法就是数值分析的方法。
对于一般的超越方程,如对数方程、三角方程等等也只能采用数值分析的办法。怎样找出比较简洁、误差比较小、花费时间比较少的计算方法是数值分析的主要课题。
在求解方程的办法中,常用的办法之一是迭代法,也叫做逐次逼近法。迭代法的计算是比较简单的,是比较容易进行的。
迭代法还可以用来求解线性方程组的解。求方程组的近似解也要选择适当的迭代公式,使得收敛速度快,近似误差小。
在线性代数方程组的解法中,常用的有塞德尔迭代法、共轭斜量法、超松弛迭代法等等。此外,一些比较古老的普通消去法,如高斯法、追赶法等等,在利用计算机的条件下也可以得到广泛的应用。
在计算方法中,数值逼近也是常用的基本方法。数值逼近也叫近似代替,就是用简单的函数去代替比较复杂的函数,或者代替不能用解析表达式表示的函数。
数值逼近的基本方法是插值法。初等数学里的三角函数表,对数表中的修正值,就是根据插值法制成的。
在遇到求微分和积分的时候,如何利用简单的函数去近似代替所给的函数,以便容易求到和求积分,也是计算方法的一个主要内容。微分方程的数值解法也是近似解法。
常微分方程的数值解法由欧拉法、预测校正法等。偏微分方程的初值问题或边值问题,目前常用的是有限差分法、有限元素法等。
有限差分法的基本思想是用离散的、只含有限个未知数的差分方程去代替连续变量的微分方程和定解条件。求出差分方程的解法作为求揣海编剿妆济表汐勃搂偏微分方程的近似解。
有限元素法是近代才发展起来的,它是以变分原理和剖分差值。
科学记数法是一种记数的方法。把一个数表示成a与10的n次幂相乘的形式(1≤|a|<10,n为整数),这种记数法叫做科学记数法。例如:19971400000000=1.99714*10^13。计算器或电脑表达10的幂一般是用E或e,也就是1.99714E13=19971400000000。
1、形式
科学记数法的形式是由两个数的乘积组成的。表示为a*10^b(aEb)其中一个因数为a(1≤|a|<10),另一个因数为10^n。
2、方便
用科学记数法表示数时,不改变数的符号,只是改变数的书写形式而已,可以方便地表示日常生活中遇到的一些极大或极小的数。如:光的速度大约是300,000,000米/秒;全世界人口数大约是:6,100,000,000。
这样的数,读、写都很不方便,可以免去写这么多重复的0,将其表现为这样的形式:6,100,000,000=6.1*10^9,或:0.00001=1*10^-5,即绝对值小于1的数也可以用科学记数法表示为a乘10 的负n次方的形式。
扩展资料
Excel 2010科学记数格式设置方法:
第1步,打开Excel2010工作表窗口,选中需要设置科学记数格式的单元格。右键单击选中的单元格,在打开的快捷菜单中选择“设置单元格格式”命令示。
第2步,打开的Excel2010“设置单元格格式”对话框,切换到“数字”选项卡。在“分类”列表中选择“科学记数”选项,并在右侧的“小数位数”微调框中设置小数位数。设置完毕后单击“确定”按钮。
参考资料来源:百度百科-科学记数法
计算数学也叫做数值计算方法或数值分析。
主要内容包括代数方程、线性代数方程组、微分方程的数值解法,函数的数值逼近问题,矩阵特征值的求法,最优化计算问题,概率统计计算问题等等,还包括解的存在性、唯一性、收敛性和误差分析等理论问题。 我们知道五次及五次以上的代数方程不存在求根公式,因此,要求出五次以上的高次代数方程的解,一般只能求它的近似解,求近似解的方法就是数值分析的方法。
对于一般的超越方程,如对数方程、三角方程等等也只能采用数值分析的办法。怎样找出比较简洁、误差比较小、花费时间比较少的计算方法是数值分析的主要课题。
在求解方程的办法中,常用的办法之一是迭代法,也叫做逐次逼近法。迭代法的计算是比较简单的,是比较容易进行的。
迭代法还可以用来求解线性方程组的解。求方程组的近似解也要选择适当的迭代公式,使得收敛速度快,近似误差小。
在线性代数方程组的解法中,常用的有塞德尔迭代法、共轭斜量法、超松弛迭代法等等。此外,一些比较古老的普通消去法,如高斯法、追赶法等等,在利用计算机的条件下也可以得到广泛的应用。
在计算方法中,数值逼近也是常用的基本方法。数值逼近也叫近似代替,就是用简单的函数去代替比较复杂的函数,或者代替不能用解析表达式表示的函数。
数值逼近的基本方法是插值法。初等数学里的三角函数表,对数表中的修正值,就是根据插值法制成的。
在遇到求微分和积分的时候,如何利用简单的函数去近似代替所给的函数,以便容易求到和求积分,也是计算方法的一个主要内容。微分方程的数值解法也是近似解法。
常微分方程的数值解法由欧拉法、预测校正法等。偏微分方程的初值问题或边值问题,目前常用的是有限差分法、有限元素法等。
有限差分法的基本思想是用离散的、只含有限个未知数的差分方程去代替连续变量的微分方程和定解条件。求出差分方程的解法作为求偏微分方程的近似解。
有限元素法是近代才发展起来的,它是以变分原理和剖分差值。
1、科学计数法
数学术语,a*10的n次幂的形式.将一个数字表示成(a*10的n次幂的形式),其中1≤|a|例如:
890314000保留三位有效数字为8.90*10的8次方,8.90*10^8;
839960000保留三位有效数字为8.40*10的8次方,8.40*10^8.
2、中国计数法
中国人在计数时,常常用笔画“正”字,一个“正”字有五画,代表5,两个“正”字就是10,以此类推.这个计数方法简便易懂,很受中国人欢迎.现在很多中国人在统计选票、清点财物等时候,都还保持着用“正”字计数的习惯.
现代自然科学研究方法 自然科学方法论实质上是哲学上的方法论原理在各门具体的自然科学中的应用。
作为科学,它本身又构成了一门软科学,它是为各门具体自然科学提供方法、原则、手段、途径的最一般的科学。自然科学作为一种高级复杂的知识形态和认识形式,是在人类已有知识的基础上,利用正确的思维方法、研究手段和一定的实践活动而获得的,它是人类智慧和创造性劳动的结晶。
因此,在科学研究、科学发明和发现的过程中,是否拥有正确的科学研究方法,是能否对科学事业作出贡献的关键。正确的科学方法可以使研究者根据科学发展的客观规律,确定正确的研究方向;可以为研究者提供研究的具体方法;可以为科学的新发现、新发明提供启示和借鉴。
因此现代科学研究中尤其需要注重科学方法论的研究和利用,这也就是我们要强调指出的一个问题。 一、科学实验法 科学实验、生产实践和社会实践并称为人类的三大实践活动。
实践不仅是理论的源泉,而且也是检验理论正确与否的惟一标准,科学实验就是自然科学理论的源泉和检验标准。特别是现代自然科学研究中,任何新的发现、新的发明、新的理论的提出都必须以能够重现的实验结果为依据,否则就不能被他人所接受,甚至连发表学术论文的可能性都会被取缔。
即便是一个纯粹的理论研究者,他也必须对他所关注的实验结果,甚至实验过程有相当深入的了解才行。因此,可以说,科学实验是自然科学发展中极为重要的活动和研究方法。
(一)科学实验的种类 科学实验有两种含义:一是指探索性实验,即探索自然规律与创造发明或发现新东西的实验,这类实验往往是前人或他人从未做过或还未完成的研究工作所进行的实验;二是指人们为了学习、掌握或教授他人已有科学技术知识所进行的实验,如学校中安排的实验课中的实验等。实际上两类实验是没有严格界限的,因为有时重复他人的实验,也可能会发现新问题,从而通过解决新问题而实现科技创新。
但是探索性实验的创新目的明确,因此科技创新主要由这类实验获得。 从另一个角度,又可把科学实验分为以下类型。
定性实验:判定研究对象是否具有某种成分、性质或性能;结构是否存在;它的功效、技术经济水平是否达到一定等级的实验。一般说来,定性实验要判定的是“有”或“没有”、“是”或“不是”的,从实验中给出研究对象的一般性质及其他事物之间的联系等初步知识。
定性实验多用于某项探索性实验的初期阶段,把注意力主要集中在了解事物本质特性的方面,它是定量实验的基础和前奏。 定量实验:研究事物的数量关系的实验。
这种实验侧重于研究事物的数值,并求出某些因素之间的数量关系,甚至要给出相应的计算公式。这种实验主要是采用物理测量方法进行的,因此可以说,测量是定量实验的重要环节。
定量实验一般为定性实验的后续,是为了对事物性质进行深入研究所应该采取的手段。事物的变化总是遵循由量变到质变,定量实验也往往用于寻找由量变到质变关节点,即寻找度的问题。
验证性实验:为掌握或检验前人或他人的已有成果而重复相应的实验或验证某种理论假说所进行的实验。这种实验也是把研究的具体问题向更深层次或更广泛的方面发展的重要探索环节。
结构及成分分析实验:它是测定物质的化学组分或化合物的原子或原子团的空间结构的一种实验。实际上成分分析实验在医学上也经常采用,如血、尿、大便的常规化验分析和特种化验分析等。
而结构分析则常用于有机物的同分异构现象的分析。 对照比较实验:指把所要研究的对象分成两个或两个以上的相似组群。
其中一个组群是已经确定其结果的事物,作为对照比较的标准,称为“对照组”,让其自然发展。另一组群是未知其奥秘的事物,作为实验研究对象,称为实验组,通过一定的实验步骤,判定研究对象是否具有某种性质。
这类实验在生物学和医学研究中是经常采用的,如实验某种新的医疗方案或药物及营养晶的作用等。 相对比较实验:为了寻求两种或两种以上研究对象之间的异同、特性等而设计的实验。
即把两种或两种以上的实验单元同时进行,并作相对比较。这种方法在农作物杂交育种过程中经常采用,通过对比,选择出优良品种。
析因实验:是指为了由已知的结果去寻求其产生结果的原因而设计和进行的实验。这种实验的目的是由果索因,若果可能是多因的,一般用排除法处理,一个一个因素去排除或确定。
若果可能是双因的,则可以用比较实验去确定。这就与谋杀案的侦破类似,把怀疑对象一个一个地排除后,逐渐缩小怀疑对象的范围,最终找到谋杀者或主犯,即产生结果的真正原因或主要原因。
判决性实验:指为验证科学假设、科学理论和设计方案等是否正确而设计的一种实验,其目的在于作出最后判决。如真空中的自由落体实验就是对亚里士多德错误的落体原理(重物体比轻物体下落得快)的判决性实验。
此外,科学实验的分类中还包括中间实验、生产实验、工艺实验、模型实验等类型,这些主要与工业生产相关。 (二)科学实验的意义和作用 1.科学实验在自然科学中的一般性作用 人类对自然界认识的不断深化过程,。
计算物理学是一门新兴的边缘学科。利用现代电子计算机的大存储量和快速计算的有利条件,将物理学、力学、天文学和工程中复杂的多因素相互作用过程,通过计算机来模拟。如原子弹的爆炸、火箭的发射,以及代替风洞进行高速飞行的模拟试验等。
理论物理是从一系列的基本物理原理出发,列出数学方程,再用传统的数学分析方法求出解析解,通过这些解析解所得到的结论和实验观测结果进行对比分析,从而解释已知的实验现象并预测未来的发展。
随着计算机技术的飞速发展和计算方法的不断完善,计算物理学在物理学进一步发展中扮演着越来越重要的不可替代的角色,计算物理学越来越经常地与理论物理学和实验物理学一起被并称为现代物理学的三大支柱。很难想象一个21世纪的物理系毕业生,不具备计算物理学的基本知识,不掌握计算物理学的基本方法。
它主要包括在传统物理课题中常用的数值计算方法(如偏微分方程的数值求解方法、计算机模拟方法中的随机模拟方法-蒙特卡罗方法和确定性模拟--分子动力学方法以及神经元网络方法)以及计算机符号处理等内容。
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