—般说来建立数学模型的方法大体上可分为两大类、一类是机理分析方法,一类是测试分析方法.机理分析是根据对现实对象特性的认识、分析其因果关系,找出反映内部机理的规律,建立的模型常有明确的物理或现实意义.
模型准备 首先要了解问题的实际背景,明确建模的目的搜集建模必需的各种信息如现象、数据等,尽量弄清对象的特征,由此初步确定用哪一类模型,总之是做好建模的准备工作.情况明才能方法对,这一步一定不能忽视,碰到问题要虚心向从事实际工作的同志请教,尽量掌握第一手资料.
模型假设 根据对象的特征和建模的目的,对问题进行必要的、合理的简化,用精确的语言做出假设,可以说是建模的关键一步.一般地说,一个实际问题不经过简化假设就很难翻译成数学问题,即使可能,也很难求解.不同的简化假设会得到不同的模型.假设作得不合理或过份简单,会导致模型失败或部分失败,于是应该修改和补充假设;假设作得过分详细,试图把复杂对象的各方面因素都考虑进去,可能使你很难甚至无法继续下一步的工作.通常,作假设的依据,一是出于对问题内在规律的认识,二是来自对数据或现象的分析,也可以是二者的综合.作假设时既要运用与问题相关的物理、化学、生物、经济等方面的知识,又要充分发挥想象力、洞察力和判断力,善于辨别问题的主次,果断地抓住主要因素,舍弃次要因素,尽量将问题线性化、均匀化.经验在这里也常起重要作用.写出假设时,语言要精确,就象做习题时写出已知条件那样.
模型构成 根据所作的假设分析对象的因果关系,利用对象的内在规律和适当的数学工具,构造各个量(常量和变量)之间的等式(或不等式)关系或其他数学结构.这里除需要一些相关学科的专门知识外,还常常需要较广阔的应用数学方面的知识,以开拓思路.当然不能要求对数学学科门门精通,而是要知道这些学科能解决哪一类问题以及大体上怎样解决.相似类比法,即根据不同对象的某些相似性,借用已知领域的数学模型,也是构造模型的一种方法.建模时还应遵循的一个原则是,尽量采用简单的数学工具,因为你建立的模型总是希望能有更多的人了解和使用,而不是只供少数专家欣赏.
模型求解 可以采用解方程、画图形、证明定理、逻辑运算、数值计算等各种传统的和近代的数学方法,特别是计算机技术.
模型分析 对模型解答进行数学上的分析,有时要根据问题的性质分析变量间的依赖关系或稳定状况,有时是根据所得结果给出数学上的预报,有时则可能要给出数学上的最优决策或控制,不论哪种情况还常常需要进行误差分析、模型对数据的稳定性或灵敏性分析等.
模型检验 把数学上分析的结果翻译回到实际问题,并用实际的现象、数据与之比较,检验模型的合理性和适用性.这一步对于建模的成败是非常重要的,要以严肃认真的态度来对待.当然,有些模型如核战争模型就不可能要求接受实际的检验了.模型检验的结果如果不符合或者部分不符合实际,问题通常出在模型假设上,应该修改、补充假设,重新建模.有些模型要经过几次反复,不断完善,直到检验结果获得某种程度上的满意.
模型应用 应用的方式自然取决于问题的性质和建模的目的,这方面的内容不是本书讨论的范围。
应当指出,并不是所有建模过程都要经过这些步骤,有时各步骤之间的界限也不那么分明.建模时不应拘泥于形式上的按部就班,本书的建模实例就采取了灵活的表述方式
中学物理模型一般可分三类:物质模型、状态模型、过程模型。
1、物质模型。物质可分为实体物质和场物质。
实体物质模型有力学中的质点、轻质弹簧、弹性小球等;电磁学中的点电荷、平行板电容器、密绕螺线管等;气体性质中的理想气体;光学中的薄透镜、均匀介质等。 场物质模型有如匀强电场、匀强磁场等都是空间场物质的模型。
2、状态模型。研究流体力学时,流体的稳恒流动(状态);研究理想气体时,气体的平衡态;研究原子物理时,原子所处的基态和激发态等都属于状态模型。
3、过程模型。在研究质点运动时,如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、简谐运动等;在研究理想气体状态变化时,如等温变化、等压变化、等容变化、绝热变化等;还有一些物理量的均匀变化的过程,如某匀强磁场的磁感应强度均匀减小、均匀增加等;非均匀变化的过程,如汽车突然停止都属于理想的过程模型。
模型是对实际问题的抽象,每一个模型的建立都有一定的条件和使用范围学生在学习和应用模型解决问题时,要弄清模型的使用条件,要根据实际情况加以运用。比如一列火车的运行,能否看成质点,就要根据质点的概念和要研究的火车运动情况而定,在研究火车过桥所需时间时,火车的长度相对于桥长来说,一般不能忽略,所以不能看成质点;在研究火车从北京到上海所需的时间时,火车的长度远远小于北京到上海的距离,可忽略不记,因此火车就可以看成为质点。
首先,让我们先澄清一下塑料模型到底是什么:它们不是玩具。
事实上,完成的模型非常易碎除非你非常小心地移动它。你不能把它们给小孩玩,也不能把它们当作挡门的或压纸的东西。
一个完成了的塑料模型事实上是完全没有用处的 - 人们把它做出来仅仅是让它待在架子上吸灰尘或让人觉得好看。但正如许多模型爱好者的共识,想方设法把真实世界的东西的灵魂用缩小的模型来表达,这才是模型爱好者真正要体验的经历。
大多数模型模仿的是一些交通工具:汽车,卡车,船,坦克或飞机。虽然我是一个飞机的爱好者,并且在本篇文章里我更多的讲述的是关于飞机模型,但大多数情况下,其他模型也是使用相同的技巧来实现。
飞机模型大部分被用来模仿空军飞机。不是因为模型爱好者特别喜欢战争或冲突而是因为最酷的飞机代表着并总是代表着具有巨大毁灭力量的工具 模型爱好者总是喜欢制作某个国家的或特定时期的模型,并且不带任何政治观点。
当然,二战中很多德国空军飞机的模型包里没有提供德国纳粹的十字标记贴花纸。虽然从政治观点上讲是可以理解的,但作为一个模仿真实事物模型来说是不可容忍的。
因此当一个模型爱好者购买额外的各种各样的纳粹十字形标记的花纸把它用在二战轰炸机的尾翼,你要理解他是为了制作一个真实的历史复制品,而不是因为他同希特勒的政治主张有相同的观点。 对于大多数模型发烧友最关键的是真实性。
如果你的目标是制作一个可信的正确的模型复制品你需要非常细心。如果制作出来的模型不能同任何真实的东西一模一样通常被认为是不好的作品。
例如塑料铸模接缝,配件之间的接口,露出的胶水,明显的指印,错误的标记,不成比例的细节这些都会影响模型的真实感觉。 当然,没有什么理由可以阻挡你从玩具店购买一个模型包,并在10至20分钟内把所有的配件用胶水粘好。
通常这是一个作为小孩的模型爱好者(包括我自己)开始他的模型生涯所必须经历的。如果你觉得把f-16喷气战机涂成紫色比较有趣,没人会因此而惩罚你。
最重要的是从中找到乐趣!但通常模型爱好者总是朝着真实性现实性的方向去努力,并且本文的主旨也是为了这个目的而写的。 当然,为了达到专业效果,很多工作需要去做。
一个模型制作计划的主要部分通常包括收集特定类型车辆,甚至是特定型号的飞机,坦克或其他东西的资料。
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