Vận dụng phương pháp mô hình trong dạy học chương từ trường vật lý 11 nâng cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Trƣờng đại học vinh

TRẦN QUANG TRUNG

VẬN DỤNG PHƢƠNG PHÁP MƠ HÌNH
TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG
“TỪ TRƢỜNG” VẬT LÝ 11 NÂNG CAO

LUẬN VĂN THẠC SỸ GIÁO DỤC HỌC
CHUYÊN NGÀNH LL&PP DẠY HỌC BỘ MÔN VẬT LÝ
MÃ SỐ: 60.14.60

Vinh năm – 2011

1


LỜI CẢM ƠN
Trong q trình học tập và hồn thành luận văn, tác giả đã nhận
được sự giúp đỡ nhiệt tình của các tổ chức, các thầy giáo, cơ giáo,
đồng nghiệp, bạn bè và người thân.
Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đối với nhà giáo-PGS.TS
Nguyễn Đình Thước, người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp
đỡ tác giả trong suốt thời gian nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Tác giả gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ
PPDH Vật lí trường Đại học vinh, các thầy giáo trong khoa sau đại học
trường Đại học vinh, các thầy cô giáo giảng dạy khoa Vật lí trường Đại
học vinh.
Xin cảm ơn ban giám hiệu, tổ vật lí, các đồng nghiệp trường THPT
Diễn châu 3 Nghệ an cùng các thầy cô giáo bộ mơn Vật lí của các

trường THPT đã hợp tác, tạo điều kiện cho tác giả trong quá trình tìm
hiểu, khảo sát và triển khai đề tài.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, người thân và bạn bè
đã luôn động viên, tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập,
nghiên cứu và hồn thành luận văn.

Tác giả
TRẦN QUANG TRUNG

MỤC LỤC
Trang bìa phụ

2


Lời cảm ơn
Mục lục
Danhh mục các chữ viết tắt.
Mở đầu …………………………………………………………
Chương 1. Cơ sở lí luận của đề tài

1
4

..............................................
1.1

Mơ

4

hình........................................................................................
1.1.1 Khái niệm về mơ

4

hình..................................................................
1.1.2 Các chức năng của mơ

5

hình.........................................................
1.1.3 Tính chất của mơ

5

hình..................................................................
1.1.4 Các loại mơ hình sử dụng trong vật

9

lí.........................................
1.2

Phương pháp mơ hình trong vật

12

lí................................................
1.2.1 Cơ sở lí thuyết của phương pháp mơ

12

hình...................................
1.2.2 Cấu trúc của phương pháp mơ hình trong vật lí

14

học....................
1.2.3 Vai trị của phương pháp mơ hình trong lịch sử vật

16

lí..................
1.2.4 Ưu, nhược điểm của phương pháp mơ hình trong vật lí học
1.3

Phương pháp mơ hình trong dạy học vật
lí..................................

3

18
20


1.3.1 Vai trị của mơ hình trong dạy học vật lí................

20

1.3.2 Tổ chức dạy học theo phương pháp mơ

22

hình...............................
1.3.3 Các mức độ sử dụng phương pháp mơ

23

hình................................
1.3.4 Cấu trúc tài liệu giáo khoa theo phương pháp mơ

25

hình...............
Kết luận chương

27

1........................................................................
Chương 2: Tổ chức dạy chương “ Từ trường” vật lí 11 nâng
cao theo phương pháp mơ hình

28

........................
2.1

Chương trình, nội dung chương “Từ trường” vật lí 11 nâng

28

cao
2.2

Mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức, kỹ

28

năng.........................
2.3

Tóm tắt nội dung cơ bản của chương “Từ

30

trường”......................
2.3.1 Từ

31

trường.....................................................................................
2.3.2 Lực

31

từ...........................................................................................
2.3.3 Cấu trúc logic của chương “Từ

33

trường”.......................................
2.4

Thiết kế một số giáo án dạy chương “Từ trường” sử dụng

34

PPMH
Bài 26: Từ

34

trường.........................................................................

4


Bài 27: Phương và chiều của lực từ tác dụng lên dòng

37

điện.........
Bài 29: Từ trường của một số dòng điện có dạng đơn

40

giản..........
Bài 32: Lực lorenxơ

43

.....................................................................
Bài 33: Khung dây có dòng điện đặt trong từ

46

trường...................
Kết luận chương

50

2..........................................................................

3.1

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

51

Mục đích của

51

TNSP.....................................................................
3.2

Nhiệm vụ

51

TNSP.............................................................................
3.3

Đối tượng, phương pháp

51

TNSP......................................................
3.3.1 Đối tượng

51

TNSP..........................................................................
3.3.2 Phương pháp

52

TNSP......................................................................
3.4

Tiến trình TNSP

52

..........................................................................
3.5

Xử lí kết quả TNSP

53

.......................................................................
3.5.1 Nội dung và mục đích của bài kiểm tra

53

........................................
Kết luận chương 3

58

5


.........................................................................
Kết luận chung

59

..............................................................................
Tài liệu tham khảo

60

.......................................................................
Phụ lục 1

62

......................................................................................
Phụ lục 2

63

.....................................................................................
Phụ lục 3

66

......................................................................................

6


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

HS
GV
PPMH
SGK
THCS
THPT
TN
TNSP

Học sinh
Giáo viên
Phương pháp mô hình
Sách giáo khoa

Trung học cơ sở
Trung học phổ thơng
Thí nghiệm
Thực nghiệm sư phạm

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc là mục tiêu hàng đầu trong đƣờng
lối xây dựng phát triển của nƣớc ta, "Đến năm 2020 đất nƣớc ta về cơ bản phải
trở thành nƣớc công nghiệp”. Muốn thực hiện thành công sự nghiệp này, chúng
ta phải thấy rõ nhân tố quyết định thắng lợi chính là nguồn nhân lực con ngƣời
Việt Nam. Nền giáo dục của ta không chỉ lo đào tạo cho đủ về số lƣợng mà cần
quan tâm đặc biệt đến chất lƣợng đào tạo.
Trƣớc tình hình đó, nhiệm vụ quan trọng đề ra cho các môn học trong
trƣờng phổ thông là phải làm sao cho khi vào đời, bắt tay tham gia vào lao
7


động sản xuất hoặc lao động trong một ngành khoa học kỹ thuật nào đó, học
sinh có thể nhanh chóng tiếp thu đƣợc cái mới, mau chóng thích ứng với trình
độ hiện đại của khoa học và kỹ thuật. Để làm đƣợc điều đó, ngồi việc trang bị
cho học sinh vốn kiến thức, kỹ năng tối thiểu cần thiết, các môn học cần phải
tạo ra cho họ một tiềm lực để họ có thể đi xa hơn những hiểu biết mà họ đã thu
lƣợm đƣợc trong nhà trƣờng. Tiềm lực đó chính là khả năng giải quyết những
vấn đề mà sản xuất và đời sống đặt ra cho họ, là khả năng tự vạch ra đƣờng đi
để đạt tới những nhận thức mới. Tiềm lực đó nằm trong phƣơng pháp tƣ duy và
hành động một cách khoa học. Do đó vấn đề bồi dƣỡng cho học sinh các
phƣơng pháp nhận thức khoa học đã trở thành nhiệm vụ quan trọng của các
môn học trong nhà trƣờng phổ thông.
Chỉ trên cơ sở dạy cho các em các phƣơng pháp nhận thức khoa học chúng

ta mới có thể làm cho các em biết học tập một cách chủ động, mới rèn luyện
đƣợc trí thơng minh, sáng tạo ở các em. Nhƣng việc rèn luyện trí thơng minh
sáng tạo trong dạy học ở trƣờng phổ thơng nƣớc ta hiện nay cịn mới mẻ, đang
cịn nhiều khó khăn cả về lý luận lẫn thực tiễn.
Để đạt đƣợc mục đích đó, chúng ta cần phải nghiên cứu, áp dụng và liên tục
cải tiến các phƣơng pháp giảng dạy. Nền giáo dục của nƣớc ta hiện nay đã sử
dụng một số phƣơng pháp dạy học mang lại những hiệu quả nhất định nhƣ
phƣơng pháp thực nghiệm, phƣơng pháp đàm thoại nêu vấn đề, phƣơng pháp
diễn giảng...
Phƣơng pháp mơ hình (PPMH) là một trong những phƣơng pháp nhận thức
khoa học đã đƣợc vận dụng vào trong dạy học vật lí.
PPMH ngày càng trở nên quan trọng khơng những trong vật lý mà cả trong
những ngành khoa học tự nhiên và xã hội khác. Chính vì vậy, chúng tơi chọn
đề tài: Vận dụng phƣơng pháp mơ hình trong dạy học chƣơng “Từ
trƣờng” vật lý lớp 11 nâng cao .
2. Mục đích nghiên cứu

8


Nghiên cứu vận dụng PPMH vào dạy học một số kiến thức chƣơng “Từ
trƣờng” nhằm bồi dƣỡng năng lực nhận thức vật lí cho học sinh, góp phần nâng
cao chất lƣợng hiệu quả học tập
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1 Đối tƣợng nghiên cứu.
- Qúa trình dạy học vật lí ở THPT.
- Phƣơng pháp mơ hình trong dạy học vật lí.
3.2 Phạm vi nghiên cứu.
Sử dụng phƣơng pháp mơ hình dạy học chƣơng “Từ trƣờng” -vật lí 11.
4. Giả thuyết khoa học

Nếu dạy học chƣơng “Từ trƣờng” vật lí 11 nâng cao theo PPMH một cách
khoa học thì sẽ nâng cao đƣợc chất lƣợng học tập vật lý của học sinh.
5. Nhiệm vụ nghiên cứu
5.1 Nghiên cứu quá trình nhận thức vật lý bằng PPMH.
5.2 Nghiên cứu lý luận dạy học vật lý bằng PPMH
5.3 Nghiên cứu nội dung chƣơng Từ trƣờng Vật lý 11 nâng cao.
5.4 Tìm hiểu thực trạng nhận thức về PPMH và sử dụng PPMH trong dạy học
vật lý ở trƣờng phổ thông.
5.5 Thiết kế và triển khai dạy học những nội dung cụ thể chƣơng “Từ trƣờng”
bằng PPMH.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
6.1 Phƣơng pháp nghiên cứu lí thuyết: Hệ thống hóa những cơ sở lí luận về
PPNT bằng mơ hình trong vật lý và trong dạy học vật lý.
6.2 Phƣơng pháp chuyên gia: Hỏi ý kiến các nhà sƣ phạm, giáo viên vật lí về
những vấn đề dạy học liên quan đến đề tài.
6.3 Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm sƣ phạm.
6.4 Phƣơng pháp thống kê tốn học: Xử lí các số liệu điều tra, kết quả định
lƣợng thực nghiệm sƣ phạm.
7. Đóng góp của luận văn
9


- Về mặt lí luận:
Hệ thống nội dung cơ bản về PPMH trong nghiên cứu vật lý và trong dạy học
vật lí.
- Về mặt thực tiễn:
Thiết kế các bài giảng chƣơng “Từ trƣờng” sử dụng PPMH theo hƣớng tích cực
hóa hoạt động nhận thức của học sinh.
8. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, phần phụ lục và tài liệu tham khảo, luận văn

có 3 chƣơng sau:
Chƣơng 1: Cơ sở lý luận của đề tài
Chƣơng 2: Tổ chức dạy học chƣơng “Từ trƣờng” vật lý 11 nâng cao theo
PPMH.
Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm

Chƣơng 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI

1.1. Mơ hình
1.1.1. Khái niệm về mơ hình
Khái niệm mơ hình đƣợc sử dụng rộng rãi trong ngôn ngữ thông dụng hàng
ngày với những ý nghĩa rất khác nhau. Trong các môn khoa học tự nhiên học
sinh thƣờng gặp mơ hình tế bào, mơ hình lị cao, mơ hình động cơ đốt trong,
tức là vật chất có cấu tạo khơng gian giống nhƣ vật mà ta cần nghiên cứu. Mơ
hình phân tử, mơ hình ngun tử lại mô tả những vật thể mà ta chỉ biết đƣợc
những tính chất của chúng chứ khơng quan sát trực tiếp đƣợc. Mơ hình q
trình dạy học, mơ hình bài học lại không phản ánh một vật thể nào cả mà phản
10


ánh một sự kiện trừu tƣợng. Mơ hình con ngƣời mới, mơ hình nhà trƣờng phổ
thơng đƣợc hiểu là mẫu mực mà ta phải vƣơn tới chứ không phải là phỏng theo
một thực thể đang tồn tại.
Trong vật lý học, V.A Stơphơ đã định nghĩa mơ hình nhƣ sau: “Mơ hình là
một hệ thống được hình dung trong óc hay được thực hiện một cách vật chất,
hệ thống đó phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng nghiên cứu
hoặc tái tạo nó, bởi vậy việc nghiên cứu mơ hình sẽ cung cấp cho ta những
thơng tin mới về đối tượng”.
Theo định nghĩa này, cần đặc biệt chú ý đến sự khác biệt giữa mơ hình với
đối tƣợng vật chất. Một mơ hình chỉ phản ánh một số tính chất của đối tƣợng

vật chất. Cùng một đối tƣợng vật chất nhƣng có thể có nhiều mơ hình khác
nhau. Nhƣ vậy mơ hình khơng đồng nhất với đối tƣợng mà nó phản ánh.
Cịn theo Halbwachs thì định nghĩa “Những dấu hiệu bao gồm trong các
hình vẽ, các giản đồ, các ký hiệu toán học hay đơn giản hơn, những mệnh đề
được thành lập bởi các từ, những hệ thống sẽ được dùng để biểu diễn cảnh
huống. Với một hệ thống các dấu hiệu như thế, chúng ta gọi là một mơ hình”.
Khái niệm “mơ hình”, theo định nghĩa chung nhất của nó thì là một cái gì đó
(một vật thể, một sự biểu đạt hình tƣợng, một phƣơng trình...) thay thế cho cái
nguyên gốc, nó cho phép thay thế cái nguyên gốc này bởi sự trung gian giúp
cho dễ hiểu hơn, dễ đạt tới hơn đối với nhận thức. Quan hệ giữa mơ hình với
thực tế có thể hoặc là sự tƣơng tự về hình thức bề ngồi hoặc là sự tƣơng tự của
cái cấu trúc bị che khuất, hoặc là sự tƣơng tự chức năng, hiệu quả.
1.1.2. Các chức năng của mơ hình
Nhƣ chúng ta đã thấy, vai trị của một mơ hình vật lý nhằm đảm bảo cho sự
thấu hiểu khoa học một đối tƣợng vật lý nào đó. Nhƣ vậy, trong vật lý học mơ
hình có ba chức năng chính sau đây:
a) Mơ tả sự vật, hiện tƣợng.
b) Giải thích các sự kiện và hiện tƣợng có liên quan tới đối tƣợng.
c) Tiên đoán các sự kiện và hiện tƣợng mới.
11


Một mơ hình khơng phải chỉ dùng để mơ tả và giải thích các hiện tƣợng vật lý
mà hơn thế nữa, nó cịn đƣợc dùng để tiên đốn những hiện tƣợng mới. Khơng
có chức năng tiên đốn này, mơ hình mất đi vai trị quan trọng của nó trong
khoa học.
Ví dụ, chúng ta có thể sử dụng mơ hình đƣờng cảm ứng từ trong dạy học về
từ trƣờng và hiện tƣợng cảm ứng điện từ (lớp 11). Mơ hình đƣờng cảm ứng từ
khơng những biểu diễn đƣợc hƣớng mà cịn cả độ lớn của lực từ ở mỗi điểm
xung quanh nam châm. Sử dụng mơ hình đƣờng cảm ứng từ giúp ta phát hiện

ra định luật cảm ứng điện từ: dòng điện cảm ứng xuất hiện trong một khung
dây dẫn kín khi từ thơng qua thiết diện của khung dây biến thiên. Bằng mơ hình
đƣờng cảm ứng từ ta cịn có thể phát hiện ra một điều quan trọng là: khơng gian
xung quanh dịng điện cũng tồn tại từ trƣờng.
1.1.3. Tính chất của mơ hình
Với tƣ cách là một hệ thống phản ánh những thuộc tính bản chất của đối
tƣợng nghiên cứu, một mơ hình có những tính chất cơ bản sau đây:
a) Tính tƣơng tự với “vật gốc”:
Một hệ thống chỉ có thể đƣợc coi là mơ hình của vật gốc khi có thể chuyển
đƣợc những kết quả nghiên cứu trên mơ hình sang vật gốc. Nghĩa là nó có sự
tƣơng tự giữa mơ hình và vật gốc. Sự tƣơng tự đó có thể là đồng cấu hoặc đẳng
cấu.
Sự tƣơng tự có thể thuộc loại cấu trúc, khi đó sự tƣơng tự chủ yếu ở mối quan
hệ giữa các phần tử của hai hệ thống. Ví dụ mơ hình ảnh của một vật trên võng
mạc: quan hệ giữa phần này và phần kia của ảnh phản ánh đúng quan hệ giữa
hai phần tƣơng ứng của vật. Cũng có thể là sự tƣơng tự về chức năng, nghĩa là
các phân tử tƣơng ứng của hai hệ thống có chức năng giống nhau nhƣng cấu
trúc có thể khác nhau. Ví dụ mơ hình ảnh tạo bởi thấu kính hội tụ và gƣơng cầu
lõm dƣới những điều kiện giống nhau là giống nhau và lại biết: có thể sử dụng
một thấu kính hội tụ làm vật kính trong chế tạo kính thiên văn. Từ đó, cũng có
thể sử dụng gƣơng cầu lõm làm vật kính trong mơ hình kính thiên văn. Sự
12


tƣơng tự cũng có thể giống nhau hay na ná giống nhau ở kết quả các quá trình
trong hai hệ thống. Thuộc loại cuối cùng thƣờng thấy khi so sánh một hệ thống
vật chất thực và sự diễn tả toán học của nó. Các phần tử thuộc hai hệ thống này
khơng có điểm nào giống nhau nhƣng kết quả thu đƣợc trong q trình biến đổi
tốn học lại phù hợp với kết quả thu đƣợc bằng thực nghiêm. Ví dụ mơ hình
tốn học diễn tả dao động điều hồ: sự tƣơng tự giữa quy luật biến đổi của điện

tích q trong mạch cũng giống nhƣ quy luật biến đổi của ly độ x trong dao động
của con lắc lò xo.
Trong dạy học vật lý, tính chất tƣơng tự với vật gốc của mơ hình có ý nghĩa
quan trọng: sử dụng tính chất này khi xây dựng mơ hình, học sinh đƣợc rèn
luyện một loạt các thao tác tƣ duy, đƣợc phát triển niềm tin vào mối liên hệ có
tính khái qt, có tính quy luật của các sự vật, hiện tƣợng tự nhiên đa đạng,
phong phú. Sử dụng tính chất này cịn góp phần nâng cao hiệu quả giờ học, thể
hiện trƣớc hết ở tính sâu sắc, tính hệ thống của các kiến thức vì nó tạo điều kiện
cho học sinh liên hệ cái chƣa biết với cái đã biết, phát hiện những mối liên hệ
giữa các hệ thống khác nhau ở các phần khác nhau của vật lý cũng nhƣ những
dấu hiệu giống nhau và khác nhau của chúng.
b) Tính đơn giản:
Nhƣ ta đã biết, thực tế khách quan vơ cùng đa dạng và phong phú. Mỗi mơ
hình chỉ phản ánh đƣợc một mặt nào đó của thực tế. Nhiều khi một hệ thống
thực thể khách quan phải dùng đến nhiều mơ hình để phản ánh. Trong khi xây
dựng mơ hình ta phải thực hiện các thao tác trừu tƣợng hóa, khái quát hóa
những thao tác ấy bao giờ cũng dẫn đến một sự đơn giản hóa vì rằng ta đã tƣớc
bỏ những chi tiết thứ yếu, chỉ còn lại những thuộc tính và những mối liên hệ
bản chất. Nhƣ vậy tính đơn giản của mơ hình là một tất yếu khách quan.
Mặt khác cũng nhờ tính đơn giản này của mơ hình mà nhà nghiên cứu có thể
nắm chắc những vấn đề cơ bản nhất của thực tế khách quan, khái quát hóa
chúng mà rút ra những quy luật. Nếu khơng dùng những mơ hình đơn giản để

13


nghiên cứu mà nghiên cứu ngay những hiện tƣợng thực tế phức tạp thì nhiều
trƣờng hợp quy luật bị lu mờ và nhà nghiên cứu có thể bị nhầm lẫn.
c) Tính trực quan:
Trƣớc hết tính trực quan của mơ hình thể hiện ở chỗ dễ dàng nhận biết bằng

các giác quan. Ta có thể cảm giác, tri giác trực tiếp trên mơ hình, nhƣng nhiều
khi khơng làm đƣợc việc đó trên các hiện tƣợng thực tế.
Tính trực quan cũng thể hiện ở chỗ ta đã vật chất hóa những tính chất, những
quan hệ không thể trực tiếp tri giác đƣợc. Thí dụ lực hút, lực đẩy giữa các phân
tử đƣợc biểu diễn trên mơ hình bằng cách gạch nối đậm hay mảnh, hoặc quy
luật chuyển động đƣợc biểu diễn bằng đồ thị vận tốc.
Khái niệm trực quan còn đƣợc mở rộng trong trƣờng hợp mơ hình khơng trực
tiếp diễn tả hiện tƣợng thực tế mà so sánh với một hiện tƣợng thực tế khác mà
ta có thể tri giác bằng giác quan đƣợc. Ví dụ nhƣ dùng mơ hình sóng nƣớc để
diễn tả sự giao thoa của sóng ánh sáng mặc dù sóng ánh sáng hồn tồn khác
sóng nƣớc. Rõ ràng mức độ trực giác gián tiếp loại này còn phụ thuộc vào vốn
hiêủ biết của chính chủ thể, do chủ thể đã tích lũy đƣợc từ trƣớc.

ý

nghĩa của tính trực quan của mơ hình trong dạy học thể hiện ở chỗ, làm

cho học sinh dễ hình dung các hiện tƣợng vật lý khơng thể quan sát trực tiếp
đƣợc (Ví dụ sử dụng con lắc lò xo để trực quan hố q trình xảy ra và sự biến
đổi của các đại lƣợng vật lý trong mạch dao dộng điện LC), dễ hiểu hơn các
khái niệm trừu tƣợng (ví dụ khi minh hoạ các khái niệm dòng điện và hiệu điện
thế, có thể dùng dùng hình ảnh dịng nƣớc chảy để trực quan hố các kiến thức
trên).
d) Tính quy luật riêng:
Khi xây dựng mơ hình, ngƣời ta dựa vào sự tƣơng tự của nó với tình huống
vật lý mà nó phản ánh. Nhƣng bản thân mơ hình có những tính chất riêng của
nó đƣợc quy định bởi tính chất của các phần tử của nó và mối quan hệ giữa các
phần tử ấy. Mối quan hệ ấy tuân theo quy luật riêng, nhiều khi khơng cịn giống
những quy luật chi phối mối quan hệ giữa các phần tử trong tình huống vật lý
14

nữa. Chẳng hạn nhƣ mơ hình ký hiệu tốn học tuân theo những quy luật toán
học. Từ sự vận động của những quy luật riêng này có thể rút ra những kết luận
mới có khả năng chuyển tải sang tình huống vật lý (vật gốc). Đƣơng nhiên rằng
sự tiên đoán nàycó tính chất giả thuyết, cần đƣợc kiểm tra lại.
Đây là giá trị nhận thức của mơ hình. Nhờ tính chất này mà với mơ hình ta
khơng chỉ dừng lại ở sự mơ tả, tìm hiểu các tình huống vật lý mà cịn phát hiện
ra những tính chất mới, cung cấp những thơng tin mới.
e) Tính lý tƣởng:
Mơ hình xuất phát từ thực tiễn, phản ánh thực tiễn. Nhƣng khi ta mơ hình hóa
một vật, một mối quan hệ nào đó ta đã thực hiện một sự trừu tƣợng hóa, khái
qt hóa, phản ánh các thuộc tính của vật thể, hiện tƣợng khách quan ở mức độ
hoàn thiện cao, loại bỏ tất cả những ảnh hƣởng nhiễu trong nhận thức. Nhƣ vậy
mơ hình nào cũng có tính chất lý tƣởng ít hay nhiều. Nói cách khác khơng có
mơ hình nào giống hệt thực tiễn bởi nếu mơ hình hồn tồn giống thực tế khách
quan thì nó khơng cịn tính cách là vật đại diện, thay thế nữa. Một mơ hình vật
lý chỉ phản ánh đến một mức độ nhất định một vài mặt của một tình huống vật
lý.
Tính chất lý tƣởng của mơ hình ngày càng cao thì mơ hình càng khái quát và
giúp ta nhận thức đƣợc những nét chung nhất của hiện tƣợng và bao trùm đƣợc
một số càng lớn hiện tƣợng. Nhƣng càng khái quát, càng có tính lý tƣởng cao
thì khi sử dụng mơ hình để nghiên cứu thực tế càng gặp nhiều khó khăn vì ta
phải bổ sung vào cấu trúc chung của mơ hình rất nhiều yếu tố cụ thể phù hợp
với các tính chất đối tƣợng nghiên cứu.
1.1.4. Các loại mơ hình sử dụng trong vật lý học
Ta có thể phân các mơ hình vật lý ra làm hai loại [11, 10], [9].
A) Mơ hình vật chất:
Là mơ hình trên đó phản ánh đặc trƣng cơ bản về mặt hình học, vật lý, động
lực học, chức năng học của đối tƣợng nghiên cứu.

15


Thí dụ: Mơ hình máy bay, mơ hình lị cao, mơ hình động cơ đốt trong...Loại
mơ hình này chỉ sử dụng ở giai đoạn thấp của quá trình nhận thức khi cần hình
thành những biểu tƣợng hoặc thu thập kiến thức có tính chất kinh nghiệm.
Những kiến thức thu đƣợc trên mơ hình là những tính chất bên ngồi của hiên
tƣợng, của đối tƣợng thực.
B) Mơ hình lý tƣởng ( hay mơ hình lý thuyết)
Là những mơ hình trừu tƣợng, trên đó về nguyên tắc ngƣời ta chỉ áp dụng
những thao tác tƣ duy lý thuyết. Các phần tử của mơ hình và đối tƣợng nghiên
cứu thực tế có thể có bản chất vật lý hồn tồn khác nhau nhƣng hoạt động theo
những quy luật giống nhau. Các mơ hình lý thuyết có thể có rất nhiều loại tùy
theo mức độ trừu tƣợng khác nhau.
a) Mơ hình ký hiệu:
Là dạng cụ thể nhất của mơ hình lý tƣởng. Đó là hệ thống những ký hiệu
dùng với tƣ cách là mô hình: hình vẽ, sơ đồ, đồ thị, chữ cái, các cơng thức,
phƣơng trình tốn học. Chúng tơi chú ý đặc biệt đến hai loại mơ hình ký hiệu là
mơ hình tốn học và mơ hình đồ thị.
a1) Mơ hình tốn học: Là những mơ hình có bản chất khác với vật gốc, chúng
diễn tả những đặc tính của vật gốc bằng một hệ thức toán học. Chẳng hạn nhƣ
tất cả những đại lƣợng q biến thiên thỏa mãn phƣơng trình: q”+  2q = 0 đều
biến thiên theo một quy luật dao động điều hịa. Bởi vậy có thể dùng cơng thức
đó là mơ hình của mọi dao động điều hịa khơng phụ thuộc vào bản chất của
dao động. Mục đích của mơ hình hóa là thay thế đối tƣợng nghiên cứu bằng
phƣơng trình sao cho có thể thu đƣợc những thông tin cần thiết một cách dễ
dàng nhất. Bởi vậy có thể ở giai đoạn đầu của q trình nhận thức xuất phát từ
những yếu tố quan sát đƣợc (lực đàn hồi) để xây dựng mơ hình dao động cơ
học, sau đó dùng mơ hình để nghiên cứu dao động điện khơng quan sát trực

tiếp đƣợc.
Tuy mơ hình tốn có ƣu điểm về sự chặt chẽ của tốn học, có thể xét tới
những yếu tố ảnh hƣởng nhỏ nhất tham dự vào quá trình thực nghiệm, song sự
16


chặt chẽ này đồng thời lại là nhƣợc điểm của mơ hình tốn, vì nó có khoảng
cách khá xa với tính linh hoạt của các q trình thực, nhất là các q trình xã
hội.
a2) Mơ hình đồ thị: Chúng tơi đặc biệt quan tâm đến mơ hình đồ thị, là một
loại mơ hình rất thơng dụng trong nghiên cứu vật lý, đặc biệt là trong nghiên
cứu thực nghiệm, nhƣng chƣa đƣợc hiểu và sử dụng đúng mức.
Vai trò của đồ thị thể hiện rất rõ: Đồ thị biểu diễn một mối quan hệ giữa hai
hoặc ba đại lƣợng vật lý mô tả hiện tƣợng tự nhiên.
Nếu chỉ dừng lại ở việc giải thích hiện tƣợng theo quan điểm vĩ mơ (theo hiện
tƣơng luận) thì trong nhiều trƣờng hợp, có thể dựa vào đồ thị để giải thích sự
diễn biến của hiện tƣợng. Chẳng hạn, ngƣời ta thƣờng dựa vào đặc tuyến vônampe của tranzito để chọn điểm làm việc của nó. Ngƣợc lại với một điểm làm
việc nhất định, thì dựa vào đặc tuyến vơn- ampe ta có thể biết trazito hoạt động
ở chế độ tuyến tính hay khơng tuyến tính.
Mỗi đồ thị khơng những chỉ phản ánh đơn thuần mối liên hệ hàm số giữa hai
đại lƣợng vật lý, mà nó mang nhiều thơng tin q báu ngồi mối liên hệ đó. đó
chính là chức năng tiên đốn của đồ thị. Đồ thị của đƣờng đẳng tích và đƣờng
đẳng áp đã cho ta tiên đoán sự tồn tại của độ khơng tuyệt đối.
Nếu một đồ thị có một cực đại (hay một cực tiểu) thì nó sẽ cho ta thấy có hai
yếu tố trái ngƣợc nhau chi phối hiện tƣợng mà ta xét. Đó chẳng hạn là trƣờng
hợp đồ thị thực nghiệm của sự phụ thuộc năng suất phát xạ đơn sắc của vật đen
tuyệt đối và bƣớc sóng.
Nhƣ vậy, đồ thị vật lý hồn tồn có đủ tƣ cách là một mơ hình lý thuyết của
hiện tƣợng vật lý.
Để cho đồ thị có ý nghĩa nhƣ một mơ hình độc lập chứ khơng phải chỉ là một

dạng để biểu diễn một cơng thức tốn học, cần nói rõ cách xây dựng và sử dụng
riêng của đồ thị.
a3) Mô hình lơgic- tốn: Mơ hình này dựa trên ngơn ngữ tốn học. Mơ hình
này đƣợc sử dụng rộng rãi trên các máy tính điện tử. Có thể coi mơ hình dùng
17


trong máy tính điện tử là mơ hình ký hiệu đã đƣợc vật chất hóa. Những hiện
tƣợng hoặc q trình cần nghiên cứu đƣợc mơ hình hóa dƣới dạng chƣơng trình
của m tính, nghĩa là hệ thống quy luật đã đƣợc mã hóa theo ngơn ngữ của
máy, chƣơng trình này có thể coi nhƣ algorit của các hành vi của đối tƣợng
nghiên cứu.
b) Mơ hình biểu tƣợng:
Mơ hình biểu tƣợng là dạng trừu tƣợng nhất của mơ hình lý tƣởng. Những mơ
hình biểu tƣợng khơng tồn tại trong khơng gian, trong thực tế mà chỉ có trong
tƣ duy của ta. Ta chỉ nêu algơrit đã tạo ra mơ hình rồi hình dung nó trong óc
chứ khơng cần làm ra mơ hình cụ thể. Với sự hình dung đó ngƣời ta có thể hiểu
đƣợc hành vi của mơ hình (và do đó của đối tƣợng cần nghiên cứu) bằng cách
suy luận lơgic. Thí dụ mơ hình phân tử trong thuyết động học phân tử của chất
khí. Mơ hình này mang nhiều đặc tính khơng thể diễn tả bằng một vật cụ thể
hay một ký hiệu (quả cầu đàn hồi, có lực hút, lực đẩy, chuyển động hỗn loạn
v.v...).
Mơ hình lý thuyết nhiều khi đƣợc vật chất hóa dƣới một dạng nào đó để hỗ
trợ cho q trình tƣ duy. Ví dụ mơ hình cấu tạo chất: vật chất đƣợc cấu tạo từ
những hạt nhỏ bé, riêng biệt, giữa các hạt có khoảng cách. Hiện tƣợng quan sát
đƣợc trên mơ hình “ngơ-vừng” khi chúng đƣợc trộn lẫn vào nhau có thể chuyển
sang vật gốc “rƣợu-nƣớc”.
Trong vật lý học những mơ hình lý thuyết có tác dụng to lớn đối với q trình
nhận thức nên chúng giữ một vị trí quan trọng. Mơ hình ký hiệu và mơ hình
biểu tƣợng trong sáng tạo khoa học vật lý liên quan mật thiết với nhau và có

ảnh hƣởng đến sự phát triển của nhau.
Tóm lại, chúng ta có thể xây dựng sơ đồ các loại mơ hình nhƣ ở hình 1 sau đây:
MƠ HÌNH

MH vật chất

MH lý thuyết
18

MH cấu trúc

MH chức

MH ký hiệu

MH biểu


1.2. Phƣơng pháp mơ hình trong vật lý học
Trong phƣơng pháp mơ hình, ngƣời ta dựng lại những tính chất cơ bản của
vật thể, hiện tƣợng, quá trình và mối quan hệ giữa chúng dƣới dạng mơ hình.
Việc nghiên cứu trên mơ hình sẽ thay thế cho việc nghiên cứu trên chính đối
tƣợng thực tiễn, những kết quả nghiên cứu trên mơ hình sẽ chuyển sang cho
những đối tƣợng gốc cho phép ta thu đƣợc những thông tin mới về đối tƣợng
gốc .
1.2.1 Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp mơ hình
Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp mơ hình là lý thuyết tƣơng tự. Theo
phƣơng pháp này ta dựa vào sự giống nhau một phần về các tính chất hay về
các mối quan hệ mà chuyển những thông tin thu thập đƣợc từ một đối tƣợng
này sang một đối tƣợng khác. Thuật ngữ “đối tƣợng” ở đây dùng theo nghĩa

rộng chỉ một vật thể (hoặc hệ vật thể) hoặc một hình ảnh (hoặc một hệ hình
ảnh) trừu tƣợng hay một sơ đồ lơgic.
Giả sử có một đối tƣơng A mà ta biết có những tính chất a 1, a2, a3...an+1 còn
khi nghiên cứu một đối tƣợng B ta chỉ mới thấy B có những tính chất a 1, a2,
a3...an giống nhƣ đối tƣợng A ta có thể suy ra rằng B cũng có tính chất an+1 nhƣ
đối tƣợng A nếu nhƣ giữa a1, a2, a3...an+1 có một quy luật lơgic gắn bó.

19


Rõ ràng sự suy luận tƣơng tự trên chỉ có tính chất là một giả thuyết, là nguồn
gốc trí thức mới. Những giả thuyết đó chỉ trở thành nhận thức khoa học khi
chúng đƣợc kiểm tra và xác nhận bằng thực nghiệm.
Sở dĩ sự suy luận bằng phép tƣơng tự đạt đƣợc những kết quả đáng tin cậy trở
thành một phƣơng pháp có hiệu lực trong khoa học vì theo Kedrốp: Sự tƣơng
tự có nguyên nhân sâu xa là sự thống nhất bản chất bên trong của những hiện
tƣợng khác nhau, sự thống nhất có tính tổng qt của các định luật chung chi
phối những định luật riêng.
Trƣớc hết chúng tƣơng tự với nhau vì chúng tuân theo những mối quan hệ
nhân quả. Dựa trên sự tƣơng tự giữa các hệ quả mà ngƣời ta có thể đƣa ra sự
tƣơng tự giữa các nguyên nhân và ngƣợc lại. D.Didorot đã viết “ Trong vật lý
học, tất cả những hiểu biết của chúng ta đều dựa vào sự tương tự nếu sự giống
nhau về hệ quả mà không cho phép ta kết luận về sự giống nhau về nguyên
nhân thì khoa học vật lý sẽ ra sao? Có cần phải đi tìm nguyên nhân của tất cả
các hiên tượng tương tự khơng loại trừ gì hết? Liệu điều đó có thực hiện được
không? Những lĩnh vực thực nghiệm của vật lý sẽ như thế nào nếu khơng có
ngun lý tương tự đó...Có thể rút ra được kết luận gì từ rất nhiều sự kiện, thực
nghiệm và quan sát?”.
Trong lịch sử khoa học, phƣơng pháp tƣơng tự đã dẫn đến nhiều phát minh vĩ
đại. Đa số những giả thuyết khoa học ngày nay đều đƣợc đề xuất dựa trên sự

tƣơng tự với những nguyên lý, những tiên đề hoặc những kết quả đã có từ trƣớc
trong khoa học và đã đƣợc thực nghiệm xác nhận là đúng đắn.
1.2.2. Cấu trúc của phƣơng pháp mơ hình trong vật lý học
Trong vật lý, phƣơng pháp mơ hình có cấu trúc gồm 4 giai đoạn sau đây:
Giai đoạn 1: Nghiên cứu tính chất của đối tƣợng gốc:
Bằng quan sát thực nghiệm, ngƣời ta xác định đƣợc một tập hợp những tính
chất của đối tƣợng nghiên cứu. Giai đoạn này còn gọi là tập hợp các sự kiện
ban đầu làm cơ sở để xây dựng mô hình.
Giai đoạn 2: Xây dựng mơ hình:
20


Thông thƣờng do kết quả của sự tƣơng tự ngƣời ta đi đến hình dung sơ bộ về
sự vật, hiện tƣợng cần nghiên cứu, tức là đi đến một mô hình sơ bộ, chƣa đầy
đủ. Trong giai đoạn này trí tƣởng tƣợng và trực giác giữ vai trò quan trọng.
Nhờ có trí tƣởng tƣợng và trực giác mà ngƣời ta mới trừu xuất đƣợc những tính
chất và những mối quan hệ thứ yếu của đối tƣợng nghiên cứu, thay nó bằng mơ
hình chỉ mang tính chất và những mối quan hệ chính mà ta quan tâm. Mơ hình
lúc đầu mới có ở trong óc nhà nghiên cứu. Nó trở thành mẫu dựa vào đó nhà
nghiên cứu xây dựng những mơ hình thật (nếu nhà nghiên cứu dùng phƣơng
pháp mơ hình vật chất). Trong trƣờng hợp mơ hình lý tƣởng thì ngƣời ta đem
đối chiếu trong óc mơ hình với những vật, những hiện tƣợng mà ngƣời ta đã
quen biết, chẳng hạn nhƣ trong thuyết động học chất khí, ngƣời ta đã trừu xuất
những chi tiết về cấu trúc của những phân tử của chất khí, chỉ cịn giữ lại những
đặc điểm về mặt động học của các phân tử và thay thế những phân tử khí bằng
những hạt. Những hạt này giống với những quả cầu va chạm tuyệt đối đàn hồi
mà ta đã biết rõ những quy luật chi phối chúng.
Giai đoạn 3: Thao tác trên mơ hình suy ra hệ quả lý thuyết:
Sau khi xây dựng mơ hình, ngƣời ta áp dụng những phƣơng pháp lý thuyết
hoặc thực nghiệm khác nhau từ tƣ duy trên mơ hình và thu đƣợc kết quả, những

thông tin mới. Đối với các mơ hình vật chất thì ngƣời ta làm thí nghiệm thực
trên mơ hình . Cịn đối với mơ hình lý tƣởng thì thao tác trên mơ hình trong óc,
tức là áp dụng những phép tính hay những phép phân tích suy luận lơgic dựa
trên các mệnh đề của mơ hình nhƣ các tiên đề. Ngƣời ta coi công việc này nhƣ
làm một thí nghiệm đặc biệt gọi là thí nghiệm tƣởng tƣợng. Thí nghiệm tƣởng
tƣợng tuy khơng có thật nhƣng có thể thực hiện đƣợc và có vai trị rất lớn trong
khoa học. Theo Heisenberg: những thí nghiệm đó đƣợc sáng tạo để giải thích
những vấn đề đặc biệt quan trọng, bất kể là thực tế ta có thể thực hiện đƣợc thí
nghiệm đó hay khơng. Dĩ nhiên, điều quan trọng là thí nghiệm đó có thể thực
hiện về ngun tắc, mặc dù kỹ thuật thực hiện của nó có thể rất phức tạp.

21


Trong phƣơng pháp mơ hình lý tƣởng ngƣời ta đã biết trƣớc hành vi của mơ
hình trong những điều kiện xác định. Điều ngƣời ta muốn biết thêm là hệ quả
của những hành vi đó nhƣ thế nào.
Thí nghiệm tƣởng tƣợng thực chất là một thao tác lôgic chứ không phải là
một phƣơng pháp nghiên cứu khách quan, những kết quả trên mơ hình phải
đƣợc chuyển đổi về đối tƣợng nghiên cứu (đối tƣợng gốc) xem có phù hợp.
Giai đoạn 4: Thực nghiệm kiểm tra:
- Nếu bản thân mơ hình là một phần tử cấu tạo của nhận thức thì cần phải
kiểm tra sự đúng đắn của nó bằng cách đối chiếu kết quả thu đƣợc từ mơ hình
với những kết quả thu đƣợc trực tiếp từ đối tƣợng gốc. Nếu sai lệch thì phải
điều chỉnh ngay chính mơ hình, có trƣờng hợp phải bỏ hẳn mơ hình đó và thay
bằng một mơ hình khác. Thí dụ mơ hình cấu tạo phân tử khí lý tƣởng vừa là đối
tƣợng của nhận thức vừa là phƣơng tiện nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu trên
mơ hình đó đem áp dụng vào khí thực có sai lệch với thực tế. Bởi vậy phải
chỉnh lý mơ hình khí lý tƣởng và phải xây dựng mơ hình khí thực.
- Nếu bản thân mơ hình khơng phải là đối tƣợng của nhận thức mà chỉ là

phƣơng tiện để nghiên cứu thì việc xử lý kết quả, hợp thức mơ hình là phải
phân tích những kết quả thu đƣợc trên mơ hình thành những thơng tin về đối
tƣợng nghiên cứu (thí dụ nhƣ mơ hình kỹ thuật, mơ hình tốn học...) nếu những
thơng tin ấy khơng phù hợp cũng phải chỉnh lý lại mơ hình.
Trong nhiều trƣờng hợp mơ hình chỉ phản ánh đƣợc một hay một số mặt của
đối tƣợng nghiên cứu, còn nhiều mặt khác thì khơng phản ánh đƣợc, thậm chí
phản ánh sai lệch.
Những mơ hình đã đƣợc kiểm nghiệm trong thực tế là những mơ hình hợp
thức và dùng để phản ánh một số mặt của thực tế khách quan. Nó có thể thay
đổi, hoàn chỉnh thêm hoặc bị bác bỏ khi ngƣời ta có thêm thơng tin chính xác
hơn về đối tƣợng gốc.
Tóm lại, ta có thể xây dựng sơ đồ cấu trúc của phƣơng pháp mơ hình nhƣ ở
hình 2 dƣới đây.
22


Thuyết
(mơ hình hồn chỉnh)

Nhận thức về
đối tƣợng

Kết quả nghiên cứu trên
mơ hình
Nghiên
cứu trên
MH

PP thực nghiệm
các pp lơgic

tốn
Mơ hình

Xây dựng
mơ hình:
-PP tƣơng tự
-Trừu tƣợng
tốn

PP thực nghiệm
quan sát so
sánh

Hợp thức
hố mơ
hình

Đối tƣợng của
nhận thức

Hình 2: Sơ đồ cấu trúc của PPMH,[7]
1.2.3. Vai trị của phƣơng pháp mơ hình trong lịch sử vật lý
Trong lịch sử vật lý, PPMH đóng vai trị rất quan trọng trong việc xây dựng
và hoàn chỉnh các thuyết [7]. Khơng có mơ hình về ête vũ trụ thì trong bối cảnh
lịch sử khoa học thế kỷ 19 không thể xây dựng đƣợc lý thuyết về các hiện
tƣợng điện từ. Macxoen dùng mơ hình ête vũ trụ để xây dựng các phƣơng trình
Macxoen, Mặc dù đƣợc xây dựng từ mơ hình cơ học là ête giả định nhƣng
khơng mang trong chúng một hệ số đặc trƣng nào cho môi trƣờng đó; trong
những trƣờng hợp này mơ hình là phƣơng tiện, công cụ nhận thức tƣơng tự nhƣ
bộ “giàn giáo” để xây dựng tồ nhà, khi xây xong thì bộ “giàn giáo” bị dỡ bỏ,

không cần quan tâm. “Lý thuyết Macxoen chính là các phƣơng trình
Macxoen”.
Những mơ hình đƣợc sử dụng đầu tiên trong vật lý học là mơ hình vĩ mơ (đơn
giản hố các đối tƣợng vĩ mơ cần nghiên cứu) (ví dụ chất điểm là mơ hình trái
đất chuyển động quanh mặt trời); Từ giữa thế kỷ 19 xuất hiện rộng rãi các mô

23


hình vi mơ (mơ hình mơ tả các đối tƣợng vi mô không quan sát trực tiếp đƣợc).
Thế kỷ 20 xuất hiện mơ hình lƣợng tử. Ví dụ sự phát triển của các mơ hình về
cấu tạo ngun tử. Đầu tiên là mẫu cổ điển do Thômsơn đƣa ra vào năm 1906:
Nguyên tử gồm các electrôn nằm trong một môi trƣờng điện tích dƣơng,
electrơn bơi trong mơi trƣờng điện tích dƣơng hình cầu có đƣờng kính cỡ Ǻ và
các electrơn phân bố thành từng lớp. Mẫu này giải thích đƣợc định tính một số
tính chất của các nguyên tử nhƣng khơng đƣợc thành cơng lắm. Năm 1908,
Rơzơfo làm thí nghiệm kiểm tra mẫu Thômsơn về cấu tạo hạt nhân. Mẫu
Thômsơn khơng giải thích đƣợc sự tán xạ của chùm hạt ỏ trên lá vàng. Mẫu
Thômsơn thất bại. Rơzơfo bổ sung mẫu ngun tử có đƣờng kính cỡ 10 -4Ǻ.
Mẫu này giải thích hồn hảo các thí nghiệm của Rơzơfo cả về mặt định tính lẫn
định lƣợng, đồng thời tiên đốn năng lƣợng ion hố của hyđrơ, đã đƣợc thí
nghiệm kiểm chứng. Tuy nhiên mẫu trên khơng giải thích đƣợc tính bền vững
của nguyên tử và sự tạo thành quang phổ vạch của hyđrô. Đến năm 1913 Borh
bổ sung thêm hai tiên đề về các trạng thái dừng và về sự hấp thụ, bức xạ năng
lƣợng của nguyên tử. Năm 1915, Somefod cho rằng electrôn chuyển động theo
quỹ đạo elip, mô men động lƣợng của electrôn trên quỹ đạo cũng khác nhau.
Mẫu này khơng giải thích đƣợc sự tách vạch quang phổ trong từ trƣờng ngồi.
Đến năm 1916, ơng đƣa thêm vào mẫu của mình: hình chiếu của mơ men từ lên
phƣơng của từ trƣờng ngồi cũng đƣợc lƣợng tử hố. Năm 1925, Gao Smit và
Ulnibec lại bổ sung: mỗi electrôn có mơ men quay riêng gọi là Spin. Tiếp đó,

Pauli đƣa ra mẫu: mỗi electrôn đƣợc đặc trƣng bởi bốn số lƣợng tử. Trong một
ngun tử khơng có hai electrơn có trạng thái lƣợng tử giống nhau (nguyên lý
cấm Pauli). Mẫu này gặp khó khăn là khơng giải thích đƣợc quang phổ của các
nguyên tử có cấu tạo phức tạp ( do mâu thuẫn ngay trong các mệnh đề: lƣợng
tử- quỹ đạo). Cuối cùng là mẫu nguyên tử theo cơ học lƣợng tử.
Nhờ áp dụng PPMH mà trong nhiều trƣờng hợp đã làm xuất hiện những lý
thuyết mới. Chẳng hạn mơ hình sóng Đơbrơi đã dẫn đến cơ học lƣợng tử.
1.2.4.Ƣu - nhƣợc điểm của PPMH trong vật lý học
24


a) Những ƣu điểm:
Trƣớc hết, PPMH giúp ta hiểu rõ đối tƣợng nghiên cứu. Mơ hình là vật đại
diện, trên đó ta sẽ tác động các thao tác lơgic và thực nghiệm. Rất nhiều hiện
tƣợng và quá trình đƣợc giải thích rõ ràng thơng qua mơ hình. Ví dụ nhƣ mơ
hình khí lý tƣởng giải thích các định luật thực nghiệm về chất khí (định luật
Bơilơ-Mariơt, định luật Gayluyxac, định luật Saclơ).
Sự giải thích bằng mơ hình là một hình thức cổ xƣa nhất trong khoa học.
Ngƣời ta coi những quy luật chi phối mơ hình cũng là những quy luật của chính
đối tƣợng nghiên cứu. Ngày nay, khi khoa học đi sâu vào thế giới vi mô không
trực tiếp quan sát đƣợc thì chức năng mơ tả giải thích của mơ hình càng có hiệu
lực.
Nhiều khi cùng một đối tƣợng phải dùng đến nhiều mơ hình mới giải thích
đƣợc. Những mơ hình này có thể có những tính chất trái ngƣợc nhau. Chẳng
hạn nhƣ để giải thích sự truyền ánh sáng, trong vật lý học cổ điển, ngƣời ta
dùng mơ hình “hạt ánh sáng”, nhƣng sau đó khi phát hiện ra hiện tƣợng giao
thoa ánh sáng thì lại dùng “mơ hình sóng ánh sáng” để giải thích. Đối với vật lý
cổ điển thì hai khái niệm sóng và hạt là hoàn toàn khác biệt. Chỉ mãi đến đầu
thế kỷ XX sau khi xây dựng cơ học lƣợng tử, mô hình lƣỡng tính sóng hạt mới
xố bỏ đƣợc sự khơng tƣơng thích đó.

Có trƣờng hợp một mơ hình có thể dùng cho nhiều hiện tƣợng khác nhau về
bản chất. Ví dụ phƣơng trình sóng có thể là mơ hình của sự lan truyền âm trong
khơng khí, của sự lan truyền sóng điện từ trong chân khơng, của chuyển động
của electron trong nguyên tử. Điều đó nói lên một lần nữa sự thống nhất của vật
chất.
Xu hƣớng hiện đại của vật lý học là xây dựng những mơ hình khái qt
phản ánh nhiều mặt của thế giới khách quan.
PPMH trong nhiều trƣờng hợp đã làm xuất hiện những lý thuyết mới.
Chẳng hạn mơ hình sóng Đơbrơi đã dẫn đến cơ học lƣợng tử.

25