引論：我們?yōu)槟砹?3篇大學(xué)物理恒定磁場(chǎng)總結(jié)范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫(xiě)作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、基本運(yùn)動(dòng)形式、基本相互作用規(guī)律的一門(mén)自然科學(xué)，它的基本理論滲透在自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中的許多部門(mén)，是其他自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。在人類追求真理、探索未知世界的過(guò)程中物理學(xué)展現(xiàn)了一系列科學(xué)的世界觀和方法論，不僅物理學(xué)的知識(shí)對(duì)各行各業(yè)的工作起到指導(dǎo)作用，物理學(xué)的研究方法也被大量應(yīng)用于其他學(xué)科及工程技術(shù)的各個(gè)方面，物理學(xué)在人才的科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)中也具有十分重要的地位［1］。因此，以物理學(xué)為基礎(chǔ)的大學(xué)物理課程，是高等學(xué)校理工科各專業(yè)學(xué)生一門(mén)重要的通識(shí)性必修基礎(chǔ)課（大多數(shù)高校的文科專業(yè)也開(kāi)設(shè)了相應(yīng)的大學(xué)物理課程），是每個(gè)科學(xué)工作者和工程技術(shù)人員，以及管理人員所必備的。
近年來(lái)，隨著我國(guó)教育改革的推進(jìn)，非物理類專業(yè)大學(xué)物理的教學(xué)也遇到了一些新問(wèn)題，其主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：諸如存在物理教學(xué)內(nèi)容不斷膨脹而學(xué)時(shí)卻在減少的矛盾，大學(xué)的不斷擴(kuò)招與學(xué)生的學(xué)習(xí)水平的矛盾，以及當(dāng)前國(guó)內(nèi)的大學(xué)物理教材一些內(nèi)容與中學(xué)重復(fù)太多或有明顯脫節(jié)的問(wèn)題，等等。要使學(xué)生更快地在中學(xué)物理的基礎(chǔ)上理解掌握大學(xué)物理的學(xué)習(xí)內(nèi)容，大學(xué)物理課程與中學(xué)物理課程的銜接就成為了目前亟待研究的問(wèn)題。
2.中學(xué)物理與大學(xué)物理恒定磁場(chǎng)內(nèi)容的比較研究
2.1中學(xué)物理恒定磁場(chǎng)部分的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)
高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）的磁場(chǎng)知識(shí)在選修模塊選修3-1中，教材包括電場(chǎng)、電路和磁場(chǎng)。新課標(biāo)在磁場(chǎng)部分的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)［2］：
（1）列舉磁現(xiàn)象在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用。了解我國(guó)古代在磁現(xiàn)象方面的研究成果及其對(duì)人類文明的影響。關(guān)注與磁相關(guān)的現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展。
（2）了解磁場(chǎng)，知道磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量。會(huì)用磁感線描述磁場(chǎng)。
（3）會(huì)判斷通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場(chǎng)的方向。
（4）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)安培力。會(huì)判斷安培力的方向，會(huì)計(jì)算勻強(qiáng)磁場(chǎng)中安培力的大小。
（5）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)洛侖茲力。會(huì)判斷洛侖茲力的方向，會(huì)計(jì)算洛侖茲力的大小。了解電子束的磁偏轉(zhuǎn)原理及其在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用。
2.2大學(xué)物理恒定磁場(chǎng)部分的內(nèi)容要求。
教育部2008年頒發(fā)的“理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求”（以下簡(jiǎn)稱“要求”）中有恒定磁場(chǎng)部分的內(nèi)容要求。
2.2.1真空中的恒定磁場(chǎng)
在真空中的恒定磁場(chǎng)中，內(nèi)容要求有：恒定電流、電流密度和電動(dòng)勢(shì)；磁感應(yīng)強(qiáng)度：畢奧―薩伐爾定律、磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加原理；恒定磁場(chǎng)的高斯定理和安培環(huán)路定理；洛倫茲力；安培定律。
2.2.2恒定磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)
在恒定磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)中，內(nèi)容要求有：物質(zhì)的磁性、順磁質(zhì)、抗磁質(zhì)、鐵磁質(zhì)；有磁介質(zhì)存在時(shí)的磁場(chǎng)。
2.3恒定磁場(chǎng)部分“新課標(biāo)”和“要求”的比較
都涉及了例如磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、安培力、洛倫茲力等磁場(chǎng)方面的基本概念，以及都要求會(huì)計(jì)算力的大小，只是要求要掌握的程度不同、計(jì)算方法不同；大學(xué)物理課程要求有而中學(xué)物理沒(méi)有的主要是畢奧―薩伐爾定律、磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加原理，恒定磁場(chǎng)的高斯定理和安培環(huán)路定理，物質(zhì)的磁性。
2.4恒定磁場(chǎng)部分高中物理教材和大學(xué)物理教材的比較
本文以2007年1月第2版的人民教育出版社的《物理》教材（普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)，以下簡(jiǎn)稱高中物理教材）和2010年8月第1版的機(jī)械工業(yè)出版社出版的《大學(xué)物理》教材（以下簡(jiǎn)稱大學(xué)物理教材）進(jìn)行比較。
在高中物理教材的第二章中的電源、電流、電動(dòng)勢(shì)和電路在大學(xué)物理教材中第14章前兩節(jié)中均有涉及，其中基本概念只是略微提過(guò)，研究方法和內(nèi)容完全是更深層次；大學(xué)物理教材中第14章后四節(jié)的內(nèi)容都是在高中物理教材的第三章磁場(chǎng)中的內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行了更深入的描述，其中就包含新知識(shí)：畢奧―薩伐爾定律、磁感應(yīng)強(qiáng)度疊加原理，恒定磁場(chǎng)的高斯定理和安培環(huán)路定理等；而大學(xué)物理教材的第15章的內(nèi)容只是在高中物理教材中提到了一個(gè)概念：磁性。
3.大學(xué)物理和中學(xué)物理在恒定磁場(chǎng)部分的銜接和深入
3.1真空中的恒定磁場(chǎng)部分的銜接及深入
這一部分在中學(xué)和大學(xué)聯(lián)系最主要的是磁感應(yīng)強(qiáng)度這一塊。在中學(xué)是用理想條件下的探究實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論：三塊相同的條形磁鐵并列的放在桌上，認(rèn)為它們中間的磁場(chǎng)是均勻的，將一根直導(dǎo)線的水平懸掛在磁鐵的兩級(jí)間，導(dǎo)線的方向與磁場(chǎng)的方向垂直。保持磁場(chǎng)不變，改變電流強(qiáng)度和導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的長(zhǎng)度其中的任一條件，觀察導(dǎo)線的受力情況。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，得出安培力公式F=BIL，式中的B與電流和導(dǎo)線長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，但在不同的情況時(shí)B的值是不同的。而B(niǎo)正是能夠表征磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量――磁感應(yīng)強(qiáng)度B=［3］，安培力是洛倫茲力的宏觀變現(xiàn)，帶電量q的粒子在均勻磁場(chǎng)中與磁場(chǎng)方向垂直以速度v運(yùn)動(dòng)，得出B=。方向由左手定則判定。在高等物理中，磁場(chǎng)對(duì)外的重要表現(xiàn)是磁場(chǎng)對(duì)引入場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的試探電荷的作用。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)如果電荷在一點(diǎn)沿著與磁場(chǎng)方向垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)所受磁力最多F，而這個(gè)力正比于運(yùn)動(dòng)試探電荷的電荷量q，也正比于電荷運(yùn)動(dòng)的速度v，但比值卻在這點(diǎn)具有確定的量值，而與運(yùn)動(dòng)試探電荷的qv值的大小無(wú)關(guān)。這樣可引入磁感應(yīng)強(qiáng)度（矢量B），大小可定義為B=。改點(diǎn)磁場(chǎng)的方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向［4］。在接下來(lái)的任一點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的求解方面上就仿照靜電場(chǎng)的方法引入了畢奧―薩伐爾定律d= （正電荷）。在關(guān)于洛倫茲力的數(shù)學(xué)表達(dá)式上，當(dāng)帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)受力為0；當(dāng)帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)它所受的磁場(chǎng)力最強(qiáng)F，F(xiàn)=qvB；一般情況下帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向夾角為θ，此時(shí)F=qvBsinθ，根據(jù)右手定則確定洛倫茲力的矢量表達(dá)式為=q×（正電荷），負(fù)電荷的方向正好相反。
3.2恒定磁場(chǎng)中的磁介質(zhì)部分的銜接及深入
關(guān)于磁性在高中物理中只是簡(jiǎn)單地提到物理被磁化后物體擁有磁性，簡(jiǎn)單地根據(jù)物體磁化的容易程度劃分了順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)。在大學(xué)物理課程中，因?yàn)榇呕蟮慕橘|(zhì)會(huì)激發(fā)附加磁場(chǎng)，從而對(duì)原磁場(chǎng)產(chǎn)生變化得=+。根據(jù)相對(duì)磁導(dǎo)率μ的大小將磁介質(zhì)分為四類：抗磁質(zhì)（μ＜1），附加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度與外磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度反向相反，磁介質(zhì)內(nèi)的磁場(chǎng)被削弱；順磁質(zhì)（μ＞1），附加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度與外磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度反向相同，磁介質(zhì)內(nèi)的磁場(chǎng)被加強(qiáng)；鐵磁質(zhì)（μ?垌1），磁介質(zhì)內(nèi)的磁場(chǎng)被大大加強(qiáng)；完全抗磁體（μ=0），磁介質(zhì)內(nèi)的磁場(chǎng)等于0（如超導(dǎo)體）。然后根據(jù)疊加后的磁場(chǎng)和前面推導(dǎo)的公式進(jìn)行不同的應(yīng)用。
4.結(jié)語(yǔ)
通過(guò)分析大學(xué)物理教材和高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教材，我們知道，中學(xué)物理注重對(duì)知識(shí)的探究，大學(xué)物理靜電場(chǎng)知識(shí)是在中學(xué)物理知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知能力的提高，應(yīng)用不同的方法，如微積分知識(shí)和矢量代數(shù)知識(shí)，把中學(xué)常用的在勻強(qiáng)磁場(chǎng)的結(jié)論推導(dǎo)到一般的靜磁場(chǎng)中，并且為電磁場(chǎng)理論打下基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
［1］教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì).理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求.北京：高等教育出版社，2008.
篇2
進(jìn)入新世紀(jì)以后，我國(guó)高等教育事業(yè)迅速發(fā)展，大學(xué)物理課程的教學(xué)理念、內(nèi)容、方法等都要適應(yīng)教育改革的新形式。物理教師的任務(wù)就是探索如何在新形勢(shì)下，教好大學(xué)物理這門(mén)課，以適應(yīng)21世紀(jì)對(duì)高素質(zhì)人才的科學(xué)素質(zhì)的需要[1]。教師在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中應(yīng)不斷學(xué)習(xí)，拓寬自己的知識(shí)面，精心設(shè)計(jì)探究性課題，確立學(xué)生的主體地位，通過(guò)多樣化的教學(xué)方式，增強(qiáng)學(xué)生獨(dú)立思考能力，主動(dòng)獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)、解決實(shí)際問(wèn)題[2]。教學(xué)設(shè)計(jì)是指教師依據(jù)教育教學(xué)理論、教學(xué)藝術(shù)原理，為了達(dá)到某階段教學(xué)目標(biāo)，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，對(duì)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)組織形式、教學(xué)方法和需要使用的教學(xué)手段進(jìn)行的策劃[3]。下面以《電磁感應(yīng)定律》一節(jié)為例，談?wù)劰P者在這方面的做法。
1 教學(xué)任務(wù)分析
教材依據(jù)：《物理學(xué)》（高等教育出版社，馬文蔚，第五版）。
教學(xué)內(nèi)容：第八章第一節(jié)《電磁感應(yīng)定律》。
教學(xué)對(duì)象：本科學(xué)生。
教學(xué)時(shí)間：45分鐘。
本課題是大學(xué)物理中電磁感應(yīng)部分的一個(gè)重要內(nèi)容，是學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容的前提和基礎(chǔ)，也是統(tǒng)領(lǐng)第八章的綱要。
2 學(xué)情分析
學(xué)生已學(xué)習(xí)了《靜電場(chǎng)》與《穩(wěn)恒磁場(chǎng)》的內(nèi)容，為本節(jié)課的學(xué)習(xí)奠定了理論基礎(chǔ)。中學(xué)楞次定律的學(xué)習(xí)，便于學(xué)生理解電磁感應(yīng)定律數(shù)學(xué)表達(dá)式中“-”的具體物理意義。
3 教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)：理解產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件；掌握電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容；了解電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用。
能力目標(biāo)：增強(qiáng)學(xué)生探究的興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢硭季S方法，提高學(xué)生運(yùn)用電磁感應(yīng)定律分析問(wèn)題解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
情感目標(biāo)：通過(guò)三峽水電站的介紹，增強(qiáng)學(xué)生們的民族自信心和自豪感。
4 教學(xué)重難點(diǎn)分析
重點(diǎn)：電磁感應(yīng)定律內(nèi)容的理解。
難點(diǎn)：電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用。
5 教學(xué)內(nèi)容及設(shè)計(jì)
5.1 引入新課
由詩(shī)詞《水調(diào)歌頭·游泳》詩(shī)句“截?cái)辔咨皆朴辏邖{出平湖”引入，圖片展示三峽水電站，提出問(wèn)題：為什么水輪發(fā)電機(jī)定子直徑如此大，而工業(yè)用電都是交流電，發(fā)電機(jī)到底如何發(fā)電？
設(shè)計(jì)意圖：創(chuàng)設(shè)情境，提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本次課的興趣，增強(qiáng)學(xué)生們的民族自信心和自豪感。
5.2 新課教學(xué)
5.2.1 引言
1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)；
1831年8月，法拉第通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象；
1831年11月24日，法拉第向皇家學(xué)會(huì)提交的一個(gè)報(bào)告中，把這種現(xiàn)象定名為“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”，并概括了可以產(chǎn)生感應(yīng)電流的五種類型：變化著的電流、變化著的磁場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)恒電流、運(yùn)動(dòng)的磁鐵、在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。
設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)物理學(xué)史，介紹科學(xué)家探索磁生電的過(guò)程，使學(xué)生體會(huì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的不易，進(jìn)入本節(jié)課教學(xué)。并設(shè)疑：在現(xiàn)在我們看來(lái)，法拉第總結(jié)的這五種類型都是引起了某一個(gè)物理量的變化，具體是哪個(gè)物理量呢？下面就來(lái)研究一下電磁感應(yīng)現(xiàn)象，探究一下磁生電的條件。
5.2.2 電磁感應(yīng)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)演示和Flash展示磁生電的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，采用啟發(fā)式的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生分析演示實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)師生之間的互動(dòng)交流，探究并討論產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。
【實(shí)驗(yàn)一】條形磁鐵插入、拔出線圈（實(shí)驗(yàn)演示）。
實(shí)驗(yàn)一
提問(wèn)：電流計(jì)指針是否偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)方向如何？快速慢速移動(dòng)條形磁鐵，電流計(jì)偏轉(zhuǎn)幅度差異？
答：電流計(jì)指針有偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明線圈回路產(chǎn)生了電流，雖然線圈回路面積S沒(méi)變，但穿過(guò)線圈回路的磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度B發(fā)生了變化，即S不變，B變；電流計(jì)偏轉(zhuǎn)方向不同，說(shuō)明電流流向與磁場(chǎng)變大變小有關(guān)；快速移動(dòng)條形磁鐵幅度大，慢速幅度小，說(shuō)明電流大小與磁場(chǎng)變化率有關(guān)。
引導(dǎo)：是不是磁場(chǎng)不變，就不會(huì)產(chǎn)生電流呢？
【實(shí)驗(yàn)二】處于U形磁鐵磁場(chǎng)中的導(dǎo)體棒移動(dòng)（實(shí)驗(yàn)演示）。
實(shí)驗(yàn)二
提問(wèn)：磁場(chǎng)發(fā)生變化沒(méi)有？是什么原因在導(dǎo)體棒回路里產(chǎn)生了電流？
答：U形磁鐵產(chǎn)生的是恒定磁場(chǎng)，磁場(chǎng)沒(méi)變，但處于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體回路的面積發(fā)生了變化也會(huì)產(chǎn)生電，即S變，B不變。
引導(dǎo)：是不是磁場(chǎng)不變，回路面積不變，就不會(huì)產(chǎn)生電了呢？
【實(shí)驗(yàn)三】處于恒定磁場(chǎng)中的矩形線圈轉(zhuǎn)動(dòng)（Flash展示）。
實(shí)驗(yàn)三
分析：磁場(chǎng)不變，處于磁場(chǎng)中的線圈回路面積沒(méi)變，但發(fā)現(xiàn)白熾燈在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)時(shí)亮?xí)r滅，說(shuō)明有電流產(chǎn)生，此時(shí)磁場(chǎng)方向與面積方向的夾角發(fā)生變化，即B、S都不變，B、S夾角變。
引導(dǎo)：處于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體回路B、S、中任何一個(gè)物理量發(fā)生變化都會(huì)在導(dǎo)體回路中產(chǎn)生電流？那B、S、所確定的物理量是什么呢？
結(jié)論：通過(guò)一個(gè)閉合回路所包圍的面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，不管這種變化是由什么原因引起的，回路中就有電流產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。回路中的電流叫做感應(yīng)電流，回路中的電動(dòng)勢(shì)叫做感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
承上啟下：電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)是產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，那感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小方向如何？
5.2.3 法拉第電磁感應(yīng)定律
從前面演示實(shí)驗(yàn)啟發(fā)學(xué)生思考：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化的關(guān)系，同時(shí)引出電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容。本節(jié)課的重點(diǎn)是電磁感應(yīng)定律，予于詳細(xì)闡述。
5.2.3.1 內(nèi)容
當(dāng)穿過(guò)回路所包圍面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與穿過(guò)回路的磁通量對(duì)時(shí)間變化率的負(fù)值成正比。
此公式不僅給出了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小計(jì)算還可以用來(lái)計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。
①感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小：磁通量對(duì)時(shí)間變化率的絕對(duì)值。
②感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向：設(shè)回路的繞行方向，按右手螺旋法則定出回路所包圍面積的正法線方向；根據(jù)磁通量的定義確定其正負(fù)；將磁通量代入電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，計(jì)算電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值。若電動(dòng)勢(shì)是正值，電動(dòng)勢(shì)方向與繞行方向相同，負(fù)值則相反。
引入中學(xué)知識(shí)楞次定律，加深對(duì)公式中“-”物理意義的理解。舉例說(shuō)明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的判斷方法。
5.2.3.2 討論
拓展討論，多匝線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，閉合回路感應(yīng)電流、感應(yīng)電荷的計(jì)算。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)解決新問(wèn)題。
①若回路由N匝線圈串聯(lián)
②感應(yīng)電流
③感應(yīng)電荷
5.2.3.3 例題討論：交流發(fā)電機(jī)原理
通過(guò)例題，F(xiàn)lash展示交流發(fā)電機(jī)原理，利用法拉第電磁感應(yīng)定律解釋課前提出的三峽水電站的相關(guān)問(wèn)題。
5.2.4 應(yīng)用
理論聯(lián)系實(shí)際，采用圖片、動(dòng)畫(huà)、視頻展示應(yīng)用實(shí)例：動(dòng)圈式話筒、金屬探測(cè)器、電磁爐和感應(yīng)淬火，開(kāi)闊學(xué)生視野和知識(shí)面，從而突破難點(diǎn)。
5.3 小結(jié)
主要結(jié)論多媒體顯示，概括歸納，使知識(shí)系統(tǒng)化，便于學(xué)生理解和記憶。
5.4 談?wù)撆c拓展
直觀實(shí)例，提問(wèn)思考問(wèn)題：信鴿如何實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，拓展培養(yǎng)學(xué)生查閱相關(guān)資料，學(xué)以致用的能力。
5.5 作業(yè)
布置作業(yè)使學(xué)生對(duì)本節(jié)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)得到鞏固與加強(qiáng)。
6 教學(xué)總結(jié)
通過(guò)對(duì)大物理教材和高中物理課程教材的分析，本節(jié)課的設(shè)計(jì)使得教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系實(shí)際。教師一方面采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)演示，一方面充分利用各種現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)手段，全面整合文本形式、動(dòng)畫(huà)、圖片以及視頻等各類型教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析推導(dǎo)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生分析能力和利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)對(duì)電磁感應(yīng)在實(shí)際工程中的應(yīng)用的介紹，鍛煉了學(xué)生發(fā)散性思維能力。
注：此為作者在長(zhǎng)江大學(xué)第五屆青年教師講課比賽獲一等獎(jiǎng)的教案設(shè)計(jì)。
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作者簡(jiǎn)介：黃海（1980-），男，湖北荊州人，碩士，講師，主要從事大學(xué)物理教學(xué)工作，長(zhǎng)江大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北荊州 424023
篇3
一、引言
“大學(xué)物理”是我國(guó)高等院校理工科類非物理專業(yè)的必修基礎(chǔ)課，其主要目的是為后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。“電磁場(chǎng)與電磁波” 是高等院校電子類和通信類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)與電磁波的基本屬性、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及相應(yīng)工程應(yīng)用等內(nèi)容，但前期基礎(chǔ)就是“大學(xué)物理.電磁學(xué)”（后簡(jiǎn)稱“電磁學(xué)”）的核心內(nèi)容，但在知識(shí)內(nèi)容的深度、廣度及實(shí)用性方面都有加深和拓展，同時(shí)也存在內(nèi)容重疊的部分。為了避免“電磁場(chǎng)與電磁波”在教學(xué)過(guò)程中與“電磁學(xué)”中知識(shí)內(nèi)容的重復(fù)，讓學(xué)生更好地學(xué)好“電磁場(chǎng)與電磁波”課程的核心內(nèi)容，應(yīng)分析 “電磁學(xué)”與“電磁場(chǎng)與電磁波”的區(qū)別，并規(guī)劃好二者的教學(xué)銜接問(wèn)題，提高教學(xué)效率，保證教學(xué)質(zhì)量。
二、教學(xué)銜接問(wèn)題
“電磁場(chǎng)與電磁波”與“電磁學(xué)”這兩門(mén)課程從內(nèi)容上來(lái)看都會(huì)涉及到電磁運(yùn)動(dòng)基本理論和電磁波相關(guān)理論，從研究的對(duì)象來(lái)看，本質(zhì)區(qū)別不大。但是由于它們?cè)诮虒W(xué)目標(biāo)上的區(qū)別，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容上也存在很大的差異，因此我們應(yīng)在教學(xué)方法、教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)思路上區(qū)別對(duì)待，并做好教學(xué)銜接，提高教學(xué)效率，改善教學(xué)效果。
1.教學(xué)目標(biāo)的銜接。“電磁學(xué)”課程一般在大學(xué)一年級(jí)開(kāi)設(shè)，其作為一門(mén)通識(shí)性基礎(chǔ)課程，主要對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁波的基本概念、基本規(guī)律和基本方法進(jìn)行學(xué)習(xí)和理解，為學(xué)生以后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。“電磁場(chǎng)與電磁波”是工科類高校電子工程、信息工程、通信工程等專業(yè)學(xué)生的必修課程，是信息技術(shù)的理論基礎(chǔ)，是電子信息大類專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)部分。在課程定位上，其作為專業(yè)基礎(chǔ)課，將為后續(xù)“微波技術(shù)”“射頻通信電路”“電信傳輸理論”等專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。因此，相對(duì)于“電磁學(xué)”這門(mén)公共基礎(chǔ)課而言，其教學(xué)目標(biāo)不同。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生建立電磁場(chǎng)的概念，認(rèn)識(shí)電磁場(chǎng)的物質(zhì)性，掌握電磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，理解麥克斯韋方程的表達(dá)形式及其物理意義，并讓學(xué)生掌握一些典型電磁場(chǎng)問(wèn)題的數(shù)學(xué)建模與求解，使學(xué)生能夠用“場(chǎng)”的觀點(diǎn)去思考、分析和計(jì)算一些簡(jiǎn)單的電磁場(chǎng)基本問(wèn)題。這將對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)功底、邏輯推理、理性思維能力有一定的拓展。可以說(shuō)，兩門(mén)課程在教學(xué)目標(biāo)上是一個(gè)由低到高的層次遞進(jìn)關(guān)系。
2.教學(xué)內(nèi)容的銜接。從教學(xué)內(nèi)容上看，“電磁學(xué)”課程介紹了靜電場(chǎng)的基本性質(zhì)、穩(wěn)恒磁場(chǎng)的基本規(guī)律、電磁感應(yīng)的基本規(guī)律，并簡(jiǎn)單地引出麥克斯韋方程組，至于時(shí)變電磁場(chǎng)、平面電磁波、傳輸線、波導(dǎo)、天線等問(wèn)題均未涉及。故它只是從“靜態(tài)”的觀點(diǎn)對(duì)電磁場(chǎng)的基本問(wèn)題進(jìn)行講解，使學(xué)生從整體上對(duì)電磁場(chǎng)有一個(gè)初步認(rèn)識(shí)。而“電磁場(chǎng)與電磁波”作為電子信息大類專業(yè)不可或缺的專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容豐富的同時(shí)，難度也有所增加。它包括“電磁場(chǎng)”與“電磁波”兩大部分的核心內(nèi)容。“電磁場(chǎng)”部分是在“電磁學(xué)”課程的基礎(chǔ)上，運(yùn)用矢量分析描述靜電場(chǎng)、恒定電流場(chǎng)和靜磁場(chǎng)的基本物理概念，在總結(jié)基本實(shí)驗(yàn)定律的基礎(chǔ)上給出時(shí)變電磁場(chǎng)的基本規(guī)律，引出邊界條件，學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)問(wèn)題的求解方法，如鏡像法、分離變量法等。“電磁波”部分主要介紹電磁波在真空和介質(zhì)中的傳播規(guī)律以及天線的基本理論。具體內(nèi)容包括平面電磁波、傳輸線理論、導(dǎo)行電磁波以及電磁波輻射等部分。即這部分內(nèi)容主要從“動(dòng)態(tài)”角度描述和分析電磁波。可見(jiàn)，在教學(xué)內(nèi)容上，“電磁場(chǎng)與電磁波”課程相對(duì)于“電磁學(xué)”課程不是簡(jiǎn)單的重復(fù)，而是知識(shí)體系的遞進(jìn)關(guān)系。
3.教學(xué)方法的銜接。“電磁學(xué)”課程的知識(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單，很多概念和規(guī)律都是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)后抽象出物理模型而建立起來(lái)的。而“電磁場(chǎng)與電磁波”課程卻側(cè)重于利用矢量分析和場(chǎng)論等數(shù)學(xué)工具，對(duì)物理模型所滿足的物理規(guī)律進(jìn)行嚴(yán)格的理論推導(dǎo)，得出合理的結(jié)論，形成完整的理論知識(shí)體系。因此，在教學(xué)中我們應(yīng)該有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生從“形象思維”向“抽象思維”轉(zhuǎn)變與過(guò)渡，引導(dǎo)他們通過(guò)理性的思考、嚴(yán)密的分析、邏輯的推理來(lái)學(xué)習(xí)和理解電磁波傳播的內(nèi)在規(guī)律。在理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，輔助以一些仿真（HFSS、CST、MATLAB等）和演示驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)電磁波現(xiàn)象和規(guī)律的理解。這樣才能在教學(xué)方法上對(duì)兩門(mén)課程進(jìn)行良好的銜接，改善教學(xué)效果。
三、結(jié)語(yǔ)
本文從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法上分析“電磁場(chǎng)與電磁波”與“電磁學(xué)”兩門(mén)課程的區(qū)別，找出它們之間的切入點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中對(duì)兩門(mén)課程進(jìn)行良好的銜接、承前啟后，使學(xué)生在知識(shí)上自然過(guò)渡，樹(shù)立學(xué)習(xí)的信心，提高“電磁場(chǎng)與電磁波”課程的教學(xué)效率， 保證課程的教學(xué)質(zhì)量，具有一定的參考價(jià)值。
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篇4
新課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來(lái)，全面促進(jìn)了各地物理教學(xué)的研究，促進(jìn)了教師改變教學(xué)理念，培養(yǎng)出一批具有創(chuàng)新精神的優(yōu)秀教師。同時(shí)一些比較好的學(xué)校開(kāi)設(shè)了豐富多彩的選修課，拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，豐富了學(xué)生的文化生活。
但現(xiàn)在高中采用的是模塊教學(xué)的方式，由于課時(shí)限制和高考的要求，絕大多數(shù)學(xué)生不能把高中所有模塊都學(xué)完，造成學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)不完整，對(duì)大學(xué)理工科專業(yè)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生不利影響。因此有必要對(duì)高中物理模塊進(jìn)行調(diào)整。
二、高中物理教學(xué)中遇到的困難
1、初高中銜接問(wèn)題
初高中的思維方式和學(xué)習(xí)方法不同，思維方面從初中的定性、具體、感性到高中的定量、抽象、理性是一個(gè)跳躍，學(xué)習(xí)方法從初中物理學(xué)習(xí)偏記憶到高中物理偏理解又是一個(gè)轉(zhuǎn)折，學(xué)生學(xué)習(xí)方法的轉(zhuǎn)變需要一個(gè)適應(yīng)的過(guò)程。
高中物理與初中數(shù)學(xué)的銜接不夠，初中物理對(duì)數(shù)學(xué)的依賴性不強(qiáng)，但高中物理對(duì)數(shù)學(xué)依賴性較強(qiáng)。學(xué)生剛進(jìn)入高一學(xué)習(xí)，數(shù)學(xué)工具跟不上，如講位移、速度、加速度時(shí)有關(guān)矢量的表示；討論s―t、v--t圖象時(shí)斜率的物理意義等。運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)章節(jié)調(diào)整后情況又是好轉(zhuǎn)，但學(xué)習(xí)力的合成和分解時(shí)三角函數(shù)知識(shí)的缺乏對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)還是造成很多困難。
2、物理教學(xué)課時(shí)不足，矛盾突出
課標(biāo)規(guī)定一個(gè)模塊的學(xué)習(xí)課時(shí)為36個(gè)學(xué)時(shí)，這不能滿足實(shí)際教學(xué)的課時(shí)要求。課標(biāo)規(guī)定必修和選修的總體學(xué)習(xí)時(shí)間為三年，但是為了保證畢業(yè)會(huì)考和高考有足夠的復(fù)習(xí)時(shí)間，課程內(nèi)容往往高二就全部結(jié)束，這樣三年的教學(xué)內(nèi)容壓縮到兩年來(lái)學(xué)，課時(shí)少的矛盾更加突出，加上模塊的學(xué)習(xí)有選擇性，在課時(shí)緊缺的情況下，教師只得放棄知識(shí)結(jié)構(gòu)的完整性，通過(guò)減少模塊的學(xué)習(xí)保證高考的復(fù)習(xí)時(shí)間。
3、科學(xué)探究活動(dòng)不能得到充分落實(shí)
高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)指出：實(shí)驗(yàn)是物理課程改革的重要環(huán)節(jié)。探究教學(xué)的意義和作用得到廣大教師和學(xué)生的充分肯定，但由于探究的過(guò)程需要較多的時(shí)間，加上實(shí)驗(yàn)條件的限制，學(xué)生的科學(xué)探究活動(dòng)往往不能得到充分的開(kāi)展和落實(shí)。
4、模塊選擇和教材編排有不合理之處。
例如，動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律屬于力學(xué)知識(shí)，也是物理學(xué)的重要定理，沒(méi)有和動(dòng)力學(xué)知識(shí)一起放在必修模塊里，而是放在選修模塊里是不恰當(dāng)?shù)模幌鄬?duì)論和波粒二象性都屬于近代物理學(xué)知識(shí)，又分別放在3-4和3-5兩個(gè)模塊里也是不合理的。高中物理3系列共有7個(gè)模塊，包括2個(gè)必修和5個(gè)選修模塊，而許多中學(xué)除了必修的2個(gè)模塊之外，5個(gè)選修模塊只學(xué)習(xí)2個(gè)或3的。怎么選擇由教師決定，有悖于當(dāng)初制定選修模塊的初衷。
三、高校部分理工專業(yè)對(duì)高中物理的要求
本科教育規(guī)模大幅度增長(zhǎng)使高等教育由精英教育向全民素質(zhì)教育轉(zhuǎn)化，高中畢業(yè)后絕大多數(shù)學(xué)生都能進(jìn)入高校繼續(xù)深造，高中階段的學(xué)習(xí)狀況直接影響大學(xué)的學(xué)習(xí)。大學(xué)物理作為一門(mén)核心基礎(chǔ)課程是許多理工科專業(yè)的必修課程，確保大學(xué)物理課程與高中物理順利銜接是學(xué)好這門(mén)課的必要條件。
我們以大學(xué)理工科專業(yè)的課程內(nèi)容作為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)不同專業(yè)課程內(nèi)容的分析，呈現(xiàn)大學(xué)學(xué)習(xí)所需的高中物理基礎(chǔ)知識(shí)。
對(duì)于機(jī)械和電子類專業(yè)，與物理有關(guān)的課程主要有普通物理、工程力學(xué)、電工電子學(xué)、電路、模擬 / 數(shù)字電子技術(shù)，這些課程的學(xué)習(xí)需要有高中物理力學(xué)和電磁學(xué)為基礎(chǔ)。
對(duì)于材料科學(xué)與工程專業(yè)，與物理有關(guān)的課程主要有物理化學(xué)、 材料性能Ⅰ――物理性能、材料性能Ⅱ――力學(xué)性能、材料熱力學(xué)，這些課程的學(xué)習(xí)需要有高中物理力學(xué)、熱學(xué)和原子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。
對(duì)于能源與動(dòng)力工程專業(yè)，與物理有關(guān)的課程主要有力學(xué)理論（工程力學(xué)、流體力學(xué)）、熱工學(xué)理論（工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)等）、電工電子學(xué)理論等。這些課程的學(xué)習(xí)主要需要有高中物理力學(xué)、電磁學(xué)和熱學(xué)為基礎(chǔ)。
對(duì)于有關(guān)航空航天專業(yè)，與物理有關(guān)的課程主要有理論力學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)甲、彈性力學(xué)、振動(dòng)力學(xué) 、氣體動(dòng)力學(xué)、飛行器結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)，這些課程的學(xué)習(xí)均需有扎實(shí)的力學(xué)和熱學(xué)基礎(chǔ)。
對(duì)于有關(guān)海洋科學(xué)與工程專業(yè)，與物理有關(guān)的課程主要有理論力學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)、傳感與檢測(cè)技術(shù)，這些課程的學(xué)習(xí)均需高中物理力學(xué)和電磁學(xué)的知識(shí)基礎(chǔ)。
對(duì)于有關(guān)光學(xué)信息工程專業(yè)，與物理有關(guān)的課程主要有應(yīng)用光學(xué)、物理光學(xué)、光電子學(xué)、光電檢測(cè)技術(shù)及系統(tǒng) 、光電信息綜合實(shí)驗(yàn)，這些課程的需要有一定的力學(xué)和光學(xué)基礎(chǔ)。
通過(guò)以上分析，考慮到還有未統(tǒng)計(jì)的專業(yè)，可以發(fā)現(xiàn)，力學(xué)和電磁學(xué)是幾乎所有理工科專業(yè)都涉及到的知識(shí)，熱學(xué)的涉及范圍也很廣，其次是光學(xué)和原子物理學(xué)知識(shí)。
三、高中物理新的模塊設(shè)計(jì)
針對(duì)以上分析，可以把高中物理3系列的知識(shí)重新進(jìn)行整合。考慮到現(xiàn)在許多中學(xué)必修+選修只學(xué)4―5個(gè)模塊的現(xiàn)狀，把現(xiàn)在的7個(gè)模塊（包括2個(gè)必修模塊和5個(gè)選修模塊）整合成5個(gè)模塊（包括3個(gè)必修模塊和兩個(gè)選修模塊）。具體劃分如下：
必修一劃分為三個(gè)章節(jié)，分別是運(yùn)動(dòng)、力學(xué)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律，與原來(lái)一致。
必修二劃分為三個(gè)章節(jié)，分別是曲線運(yùn)動(dòng)、機(jī)械能及其守恒定律、動(dòng)量守恒定律。與原來(lái)必修二不同的是撤掉天體運(yùn)動(dòng)，增加動(dòng)量守恒定律。這樣劃分的依據(jù)是：天體運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)的拓展，涉及許多物理學(xué)史等人文方面的知識(shí)，作為選修內(nèi)容更加合適。動(dòng)量守恒是物理學(xué)重要的守恒定律，應(yīng)該作為必修內(nèi)容，放在機(jī)械能守恒的后面是因?yàn)閯?dòng)能和動(dòng)量這兩個(gè)物理量有很高的相似度，同時(shí)它們的學(xué)習(xí)方法存在著順遷移，放在一起可以促進(jìn)相互之間的學(xué)習(xí)。
必修三劃分為五個(gè)章節(jié)，包括靜電場(chǎng)、恒定電流、交變電流、磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)。電磁的相關(guān)應(yīng)用包括“互感和自感”、“渦流 電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)”、傳感器建議劃分到選修二電磁波這章。因?yàn)榱鞲衅髟谔骄颗ｎD第三定律的時(shí)候就有涉及，磁傳感器在前面磁場(chǎng)中有涉及。在“互感和自感”中有介紹到電流傳感器，故將傳感器一章的內(nèi)容濃縮到一節(jié)或放在電磁波后面進(jìn)行總結(jié)比較好。
選修一劃分為四個(gè)章節(jié)，包括分子動(dòng)理論、氣體、物態(tài)和物態(tài)變化、熱力學(xué)定律共四個(gè)小節(jié)。具體內(nèi)容與原來(lái)熱學(xué)的選修3-3一致。
選修二劃分為七個(gè)章節(jié)，包括機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波、光、電磁波、波粒二象性、原子結(jié)構(gòu)和原子核、相對(duì)論。這樣劃分的依據(jù)是機(jī)械振動(dòng)、波、光在本質(zhì)上有相似性，波的反射和折射用波面和惠更斯原理來(lái)解釋，學(xué)生不好理解，這部分內(nèi)容建議刪除。 “實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”建議刪除，定量的分析過(guò)難。“相對(duì)論簡(jiǎn)介”這部分內(nèi)容可以簡(jiǎn)化，教師對(duì)于這部分內(nèi)容難講，學(xué)生也很難理解，只需向?qū)W生傳達(dá)出科技正在發(fā)展變化的思想即可。黑體輻射、康普頓效應(yīng)、概率波和不確定關(guān)系等物理知識(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低難度，可以將這部分知識(shí)作為科普知識(shí)介紹。
四、小結(jié)
高中物理模塊按照以上方式調(diào)整以后，便于教師教學(xué)，學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)也相對(duì)完整，為選擇理工科專業(yè)的學(xué)生進(jìn)入高校順利學(xué)習(xí)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。
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[6]張軍朋.高中物理教材的國(guó)際比較研究[J].物理教師，2003（6）：1-6.
篇5
1.3教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度的不同從教學(xué)內(nèi)容來(lái)講，中學(xué)物理量少，概念、原理、規(guī)律簡(jiǎn)單，對(duì)物理基本概念和基本定律只有初步淺層的認(rèn)識(shí)，而大學(xué)物理涉及的知識(shí)量大，概念、原理多且相對(duì)復(fù)雜，對(duì)物理基本規(guī)律和物理基本定律要求更多的是掌握其本質(zhì)和內(nèi)涵。從教學(xué)進(jìn)度上講，中學(xué)物理講的較慢，每個(gè)概念，每個(gè)公式，每個(gè)原理教師會(huì)進(jìn)行全面詳細(xì)講解，每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)教師都會(huì)講透講精，講課重點(diǎn)放在解題技巧的應(yīng)試訓(xùn)練上，教師會(huì)給學(xué)生總結(jié)題型，歸納方法，并督促學(xué)生為了高考不斷學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)多是跟著教師按部就班。而大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容量大，而教學(xué)時(shí)數(shù)非常有限，進(jìn)度快，教師講課一般都只著重把握知識(shí)整體框架，講清思路，注重理論性、系統(tǒng)性，不象中學(xué)那樣講得精細(xì)全面。對(duì)于解題方法有總結(jié)歸納，但習(xí)題課的次數(shù)較少，學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力較弱，對(duì)習(xí)慣于被安排、缺乏學(xué)習(xí)主動(dòng)性的中學(xué)生，就很難在短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)大學(xué)教學(xué)過(guò)程。
1.4學(xué)生學(xué)習(xí)方法的不同中學(xué)生一般課前不預(yù)習(xí)，課后也很少翻閱知識(shí)輔導(dǎo)書(shū),只要課堂上跟著老師聽(tīng)課，課余時(shí)間除了完成老師布置的作業(yè)外，就是作大量的習(xí)題,實(shí)行題海戰(zhàn)術(shù)，重復(fù)熟練程度高，認(rèn)為學(xué)好物理的標(biāo)準(zhǔn)就是多做題，解難題，學(xué)生自主接受新知識(shí)的能力較差，不善于提問(wèn)題，對(duì)教師的依賴性較強(qiáng)。而大學(xué)生必須做到課前預(yù)習(xí),帶著問(wèn)題去聽(tīng)課,課堂上抓住重點(diǎn)、難點(diǎn)，做好課堂筆記,課后要翻閱大量課外資料，對(duì)所學(xué)知識(shí)要融會(huì)貫通，及時(shí)復(fù)結(jié)，做的題目不在多,而在精，要學(xué)會(huì)自學(xué)，善于提出問(wèn)題，要有比較強(qiáng)的學(xué)習(xí)主體意識(shí)。中學(xué)物理由于數(shù)學(xué)知識(shí)的欠缺，很多物理概念、規(guī)律都是直接給出，沒(méi)有經(jīng)過(guò)推導(dǎo)，這就決定了中學(xué)生接受物理知識(shí)的方式主要靠記憶，而大學(xué)由于有了高等數(shù)學(xué)、矢量代數(shù)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等工具，物理概念、物理規(guī)律大多可以做詳盡的推理，因而大學(xué)物理學(xué)習(xí)概念更注重概念的理解和掌握，物理過(guò)程的分析和論證。
2如何做好大學(xué)物理和中學(xué)物理教學(xué)的銜接
2.1循序漸進(jìn)，適當(dāng)放慢教學(xué)進(jìn)度學(xué)生已習(xí)慣于中學(xué)教學(xué)慢節(jié)奏,少容量，講練結(jié)合的教學(xué)方法,若一開(kāi)始就進(jìn)行快節(jié)奏,大容量的教學(xué),學(xué)生一下子不能適應(yīng)，這不僅影響了大學(xué)物理的教學(xué)效果,同時(shí)也會(huì)挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性。所以，我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中最初應(yīng)適當(dāng)放慢教學(xué)進(jìn)度，使學(xué)生逐漸適應(yīng)，慢慢逐步進(jìn)入正常的教學(xué)進(jìn)度，從而達(dá)到讓學(xué)生適應(yīng)大學(xué)的教學(xué)進(jìn)度，學(xué)會(huì)大學(xué)的學(xué)習(xí)方法。
2.2通過(guò)物理緒論課灌輸大學(xué)物理的重要性大學(xué)教師應(yīng)充分考慮大學(xué)物理和中學(xué)物理的區(qū)別,從一開(kāi)始就讓學(xué)生明白大學(xué)物理和中學(xué)物理在研究對(duì)象、研究?jī)?nèi)容、學(xué)習(xí)方法等方面有許多的不同，讓學(xué)生知道大學(xué)物理不是中學(xué)物理的簡(jiǎn)單重復(fù)。同時(shí)我們?cè)诰w論課中，應(yīng)介紹物理學(xué)的發(fā)展歷史、物理學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀和物理學(xué)的發(fā)展的未來(lái)展望，從而引起學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣，另外對(duì)理工科學(xué)生來(lái)說(shuō)，可以適當(dāng)?shù)亟o他們介紹物理學(xué)和自己未來(lái)的專業(yè)的聯(lián)系，以提高他們學(xué)習(xí)物理的積極性，例如對(duì)我們紡織專業(yè)的學(xué)生，可適當(dāng)介紹量子力學(xué)與紡織材料等、質(zhì)點(diǎn)、剛體力學(xué)與紡織機(jī)械方面的關(guān)系。同時(shí)還應(yīng)強(qiáng)調(diào)，大學(xué)物理的基礎(chǔ)學(xué)科性質(zhì)，學(xué)學(xué)物理不僅僅服務(wù)于后續(xù)的專業(yè)知識(shí)，更重要的是學(xué)會(huì)一種思維的方法、學(xué)習(xí)方法以及研究問(wèn)題的方法。
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1 引言
比較是一切思維和理解的基礎(chǔ)、是確定研究對(duì)象之間共同特征和相異特性的思維過(guò)程和方法。通過(guò)對(duì)事物相同和相異的比較、發(fā)現(xiàn)和揭示事物的內(nèi)在本質(zhì)。這種比較的方法不僅廣泛地運(yùn)用于物理學(xué)研究之中、也經(jīng)常用于物理教學(xué)之中。各種物理現(xiàn)象和過(guò)程、物理概念和規(guī)律都可以通過(guò)比較確定它們的共同點(diǎn)和差異點(diǎn)。如果教師認(rèn)真研究教材、把握教材特點(diǎn)，將比較的方法以對(duì)比的方式運(yùn)用在物理教學(xué)中就能促使學(xué)生思考，在對(duì)比分析中達(dá)到深化概念、活化規(guī)律、開(kāi)拓思維、培養(yǎng)能力的目的，一般來(lái)說(shuō)物理教學(xué)中常用的對(duì)比方式有如下幾種。
2 對(duì)比方式
2.1 正反對(duì)比
即對(duì)具有相反特性或?qū)αA向的物理現(xiàn)象規(guī)律進(jìn)行對(duì)比。例如電磁學(xué)中的左右手定則，初學(xué)的同學(xué)的認(rèn)識(shí)往往是模糊的，認(rèn)為凡是要確定導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向就用左手定則，凡是要確定電流方向就用右手定則，如果教師能及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這兩定則所對(duì)應(yīng)的物理現(xiàn)象進(jìn)行如下對(duì)比分析：雖然兩定則中的四指指向，穿入手心方向，大姆指指向都表示同類物理量方向，但運(yùn)用左手定則的物理現(xiàn)象是由于導(dǎo)體中有了電流在磁場(chǎng)中受磁場(chǎng)力作用而運(yùn)動(dòng)，而運(yùn)用右手定則的電滋現(xiàn)象中，是由于導(dǎo)體作切割磁力線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流。從因果關(guān)系上看，前者中電流是原因，導(dǎo)體受力而運(yùn)動(dòng)是結(jié)果；后者中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)是原因，產(chǎn)生的電流是結(jié)果。可見(jiàn)兩者的原因和結(jié)果恰好相反。
2.2 辨異對(duì)比
即將相似、相近或相關(guān)的事物進(jìn)行對(duì)比。
例如圖1所示的作用力反作用力與平衡的二力。
圖1
它們的相同點(diǎn)：大小相等、方向相反，作用在一條直線上。
它們的不同點(diǎn)：作用力與反作用力作用在兩個(gè)不同的物體上，同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消失，而平衡的二力作用在同一物體上，不一定同性質(zhì)也不一定同時(shí)產(chǎn)生或同時(shí)消失。
2.3 求同對(duì)比
對(duì)不同的物理現(xiàn)象與過(guò)程進(jìn)行對(duì)比分析，找出它們的共同本質(zhì)和規(guī)律，確定解決問(wèn)題的共同辦法。例如下面三題：如圖2所示。
圖2
題1 圖2（a）中，質(zhì)量為M長(zhǎng)為L(zhǎng)的木塊靜止在光滑水平面上，一質(zhì)量為m速度為ν0的子彈水平射入木塊中，如果子彈所受阻力恒為f，欲使子彈不穿出木塊，ν0必須滿足什么條件？
題2 圖2（b）中，質(zhì)量為M長(zhǎng)為L(zhǎng)的平板小車靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為m的滑塊以初速ν0滑到小車上，如果滑塊在小車上滑動(dòng)時(shí)所受阻力恒為f，為使滑塊不從小車上掉下來(lái)，ν0的最大值應(yīng)為多少？
題3 圖2（c）中光滑水平軌道上有兩個(gè)半徑為r的小球，當(dāng)球心間距離大于L（L比2r大得多）時(shí)，兩球之間無(wú)作用力，當(dāng)兩球之間距離小于或等于L時(shí)，兩球之間存在著恒定斥力。設(shè)質(zhì)量為m的球以速度ν0沿兩球連心線向原來(lái)靜止的M球運(yùn)動(dòng)，欲使兩球不發(fā)生碰撞，ν0必須滿足什么條件？
上述三題所給出的實(shí)物裝置條件不同，相互作用力性質(zhì)也不一樣，但仔細(xì)對(duì)三題一一對(duì)比分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)許多共同點(diǎn)：①相互作用力形式表現(xiàn)為推斥且恒定不變，②質(zhì)量為m的物體作勻減速運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量為M的物體作勻加速運(yùn)動(dòng)，③系統(tǒng)動(dòng)量守恒。④臨界條件一樣。m與M的速度相同。綜合起來(lái)可以看到三題形異質(zhì)同，因而解題方法和步驟完全相同，即求解題1的方法可以平移到題2和題3的求解過(guò)程中來(lái)。在習(xí)題教學(xué)中經(jīng)常進(jìn)行這樣的對(duì)比分析，對(duì)習(xí)題進(jìn)行形質(zhì)歸類，于異中求同，既能產(chǎn)生舉一反三、觸類旁通、提高解題速度之效果，又可培養(yǎng)學(xué)生分析和綜合問(wèn)題的能力。
2.4 相似對(duì)比
即對(duì)不同類事物進(jìn)行分析綜合，比較出它們的類似特點(diǎn)，從而為認(rèn)識(shí)和解決新物理問(wèn)題找到可以借鑒的類似方法。
物理量的比值定義在中專物理中隨處可見(jiàn)如密度、壓強(qiáng)、功率、加速度、電阻、電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度等……。在教學(xué)中大量使用物理量前后對(duì)比講授，既有利于新概念的引入，又加深了對(duì)舊概念的認(rèn)識(shí)。特別是在總復(fù)習(xí)時(shí)進(jìn)行歸類對(duì)比分析，還能逐步總結(jié)出這類物理量的共性，這類概念均是用其它兩個(gè)或兩個(gè)以上的物理量的比值來(lái)描述，它們本身又不依賴于這些相關(guān)量的大小，只存在量度關(guān)系，不存在因果關(guān)系。許多物理現(xiàn)象雖然其本質(zhì)不同，但有著類似的變化過(guò)程和規(guī)律，如靜電場(chǎng)與重力場(chǎng)、電磁振蕩與單擺、分子勢(shì)能與彈性勢(shì)能、光波的干涉和機(jī)械波的干涉，電容器與柱形水容器，在教學(xué)中借助同學(xué)們熟悉的類似知識(shí)進(jìn)行新概念和新規(guī)律的講授，就好像帶著學(xué)生故地重游一樣，從舊入新，以舊帶新，這樣的教學(xué)一定會(huì)輕松自然，收到事半功倍之效。
2.5 順逆對(duì)比
即對(duì)物理過(guò)程的順逆，思維過(guò)程的順逆，解題方法的順逆進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生在分析和解決問(wèn)題時(shí)思維流程自由地進(jìn)行順逆回環(huán)，增強(qiáng)逆向思維能力。例如豎直上拋與自由落體運(yùn)動(dòng)，理想氣體狀態(tài)可逆變化，物質(zhì)三態(tài)相互轉(zhuǎn)化，透鏡成像時(shí)物像共軛，又如物理學(xué)家?jiàn)W斯特在發(fā)現(xiàn)“電生磁”后自然地進(jìn)行逆向設(shè)想“磁生電”，麥克斯韋由“變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)”逆向聯(lián)想到“變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)”。力的分解與合成，運(yùn)動(dòng)的合成與分解，凸透鏡成像中物像位置互換等一些由因?qū)Ч驁?zhí)果索因，由正到逆或反逆為正，正逆交替的思維方法和過(guò)程。
2.6 一般與特殊對(duì)比
物理知識(shí)常常既具有一般規(guī)律，又存在某種特殊性。通過(guò)兩者對(duì)比明確特殊與一般的關(guān)系，由特殊歸納到一般，或由一般演繹到特殊使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到事物矛盾的普遍性或特殊性的辯證關(guān)系。例如能量轉(zhuǎn)換和守恒較為一般的一般規(guī)律與各種特殊情形下的功能原理的關(guān)系如圖3所示為若干個(gè)物體組成的能量系統(tǒng)，W表示外界對(duì)系統(tǒng)作功，Q表示外界給系統(tǒng)傳熱。Ek表示系統(tǒng)內(nèi)各物體動(dòng)能總和，Ep表示系統(tǒng)內(nèi)各物體間勢(shì)能總和，E內(nèi)表示系統(tǒng)內(nèi)各物體的內(nèi)能總和。
3 結(jié)語(yǔ)
本文是在自己的物理教學(xué)過(guò)程中，總結(jié)的幾種對(duì)比教學(xué)方法，在實(shí)際應(yīng)用中使學(xué)生對(duì)物理概念的理解更加準(zhǔn)確，解題更加快捷，提高了學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，深受學(xué)生歡迎。
參考資料：
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一、引言
《電磁場(chǎng)與電磁波》這門(mén)課程是電類專業(yè)學(xué)生必修的技術(shù)基礎(chǔ)課，是電氣工程師必備的基礎(chǔ)知識(shí)，而且《電磁場(chǎng)與電磁波》這門(mén)課程知識(shí)非常系統(tǒng)，學(xué)好這門(mén)課程對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力有很好的訓(xùn)練作用，培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力。電磁理論在我們生活中各個(gè)方面有廣泛的應(yīng)用，電磁場(chǎng)作為能量的一種形式，是當(dāng)今世界最重要的能源，電磁波作為信息傳輸?shù)妮d體，成為當(dāng)今人類社會(huì)和獲取信息、探測(cè)未知世界的重要手段。但是要學(xué)好這門(mén)課程要求學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要好，由于很多同學(xué)高等數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)物理方程的基礎(chǔ)太差，導(dǎo)致他們?cè)趯W(xué)習(xí)這門(mén)課程時(shí)難度很大，以至于大多數(shù)同學(xué)感覺(jué)這門(mén)課程太難，被同學(xué)們稱為理工科學(xué)生的“四大名補(bǔ)”之一。實(shí)際上這門(mén)課程知識(shí)非常系統(tǒng)，掌握住課程的主線，掌握住解決問(wèn)題的固定步驟，學(xué)習(xí)起來(lái)并不難。
二、《電磁場(chǎng)與電磁波》教學(xué)存在問(wèn)題
目前我校電子信息工程和電子科學(xué)與技術(shù)兩個(gè)專業(yè)開(kāi)設(shè)《電磁場(chǎng)與電磁波》這門(mén)課程，安排的大三上學(xué)期，學(xué)生大一、大二兩年學(xué)完了高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、復(fù)變函數(shù)與積分變換、數(shù)學(xué)物理方程等課程，為學(xué)習(xí)《電磁場(chǎng)與電磁波》這門(mén)課程儲(chǔ)備了一定的數(shù)學(xué)和物理知識(shí)。但是由于部分學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)打得不牢固，而且又間隔了一年左右的時(shí)間，造成再用這些知識(shí)的時(shí)候不能得心應(yīng)手。《電磁場(chǎng)與電磁波》這門(mén)課程理論性強(qiáng)、概念抽象、公式繁多，需要掌握的定理和定律20個(gè)以上，重要公式40個(gè)以上，這些公式和定理如果不掌握，《電磁場(chǎng)與電磁波》的題目就無(wú)從下手，而且教材上電磁場(chǎng)的基本規(guī)律都是嚴(yán)格意義上的數(shù)學(xué)推導(dǎo)而得到的物理場(chǎng)的數(shù)學(xué)規(guī)律，繼而對(duì)數(shù)學(xué)物理模型的解析解和數(shù)值解進(jìn)行定性、定量分析，最終得出電磁場(chǎng)的物理性質(zhì)。在推導(dǎo)過(guò)程中，不僅要求具有基本的物理知識(shí)，還要能靈活地運(yùn)用高等數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)和數(shù)學(xué)物理方程中的一些經(jīng)典性的解法。此外，由于傳統(tǒng)教學(xué)手段的限制，電磁場(chǎng)的三維特性和電磁波的波動(dòng)性等抽象內(nèi)容無(wú)法生動(dòng)、形象地展示給學(xué)生，使得許多學(xué)生無(wú)法理解從這些模型中建立起來(lái)的許多概念，從而影響整個(gè)課程的學(xué)習(xí)。總體說(shuō)來(lái)，這門(mén)課程對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)難度很大，造成學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，考試不及格率較高。
三、課堂教學(xué)改革探索
1.聯(lián)系實(shí)際生活激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。這門(mén)課程的第一節(jié)課我都要先講一個(gè)緒論，講這門(mén)課程的用處，講電磁場(chǎng)理論的發(fā)展歷史，講電磁場(chǎng)電磁波在生活中的應(yīng)用。講電磁場(chǎng)理論的發(fā)展歷史的時(shí)候，講到學(xué)生曾經(jīng)在中學(xué)物理和大學(xué)物理中見(jiàn)過(guò)的很熟悉的名字，他們會(huì)覺(jué)得很有意思，名人重大發(fā)現(xiàn)的經(jīng)歷同時(shí)也是對(duì)學(xué)生的很大的激勵(lì)。講電磁場(chǎng)理論的應(yīng)用時(shí)，講到電話、電報(bào)、電視、廣播、衛(wèi)星通信、GPS定位、3D電影等技術(shù)，更是和我們的生活息息相關(guān)，同學(xué)們很容易產(chǎn)生濃厚的興趣。講到第二章中一節(jié)媒質(zhì)的電磁特性時(shí)，我們生活中的電器微波爐就是利用電介質(zhì)的極化特性實(shí)現(xiàn)食物的加熱，理論聯(lián)系實(shí)際一方面激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面加深了其對(duì)內(nèi)容的理解。
2.及時(shí)總結(jié)發(fā)現(xiàn)規(guī)律。《電磁場(chǎng)與電磁波》里有太多的定理和公式需要記憶，這也是同學(xué)們學(xué)不好這門(mén)課程的重要原因，如果這些定理和公式根本都記不住就更不要提應(yīng)用，大學(xué)生們到了大三，都對(duì)自己的將來(lái)有了規(guī)劃――考研或者工作，考研的學(xué)生對(duì)考研的課程學(xué)習(xí)非常認(rèn)真深入，其他課程過(guò)關(guān)就好，找工作的學(xué)生更多關(guān)注學(xué)什么能對(duì)找到好工作有幫助，考研的課程里面考《電磁場(chǎng)與電磁波》這門(mén)課程的專業(yè)很少，所以大部分同學(xué)學(xué)習(xí)這門(mén)課程的目的都是為了學(xué)分，不愿意下很大的功夫深入學(xué)習(xí)。所以要求老師對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)及時(shí)總結(jié)，通過(guò)不斷地總結(jié)發(fā)現(xiàn)里面的規(guī)律。比如真空中電磁場(chǎng)的基本規(guī)律和媒質(zhì)中電磁場(chǎng)的基本規(guī)律，方程的形式類似，有了這些基本規(guī)律得出麥克斯韋方程順理成章。
《電磁場(chǎng)與電磁波》中的習(xí)題都有一定的難度，但里面都有規(guī)律可循，比如已知電荷分布求電場(chǎng)，經(jīng)常要用到高斯定理，找到電場(chǎng)分布的對(duì)稱性，找到高斯面，問(wèn)題的求解迎刃而解。第五章均勻平面波在無(wú)界空間中的傳播中，解決問(wèn)題的時(shí)候也是，首先寫(xiě)出波函數(shù)的一般表達(dá)式，然后根據(jù)條件分別求出電場(chǎng)的振幅、初位相和傳播因子，根據(jù)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的關(guān)系求出相伴的磁場(chǎng)。
3.多媒體授課結(jié)合板書(shū)。電磁場(chǎng)的量大部分都是矢量，有大小又有方向，大小和方向隨空間和時(shí)間變化，對(duì)矢量的數(shù)學(xué)處理復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)標(biāo)量，遇到矢量的面積分、線積分學(xué)生無(wú)從下手。教材中關(guān)于均勻平面波在無(wú)界空間中的傳播、波的極化和駐波、行波等，對(duì)于學(xué)生來(lái)講是很抽象和難想象的。利用多媒體課件具有生動(dòng)、直觀、形象的優(yōu)點(diǎn)，以動(dòng)畫(huà)、圖形的形式將抽象枯燥的內(nèi)容變得形象生動(dòng)，使復(fù)雜的物理過(guò)程變得更加簡(jiǎn)單直觀，這樣大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。多媒體授課作為一種新技術(shù)有很多的優(yōu)勢(shì)，每堂課的知識(shí)量大，授課方式較為單調(diào)。不知不覺(jué)老師就講了太多的知識(shí)，學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)聽(tīng)講，易形成枯燥的情緒和疲勞的心態(tài)，為緩解學(xué)生聽(tīng)課的緊張度和疲勞度，不僅要求教師授課運(yùn)用豐富的教學(xué)技能和教學(xué)語(yǔ)言，同時(shí)也要求教師用課堂教學(xué)常用的示范法、教練法等各種教學(xué)技能去配合多媒體課件的使用。做好多媒體授課和黑板板書(shū)的合理結(jié)合。采用黑板板書(shū)的形式，板書(shū)課堂教學(xué)內(nèi)容的框架及重點(diǎn)，同時(shí)為學(xué)生做好課堂筆記贏取時(shí)間。并通過(guò)生動(dòng)、富有感染力的教學(xué)語(yǔ)言去激發(fā)、引導(dǎo)和配合學(xué)生的思維活動(dòng)，既鍛煉學(xué)生的基礎(chǔ)思維，又注意培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和批判性思維。所以教師平時(shí)要注意加強(qiáng)形象化知識(shí)的積累，比如收集圖表、動(dòng)畫(huà)，制作Flas，不斷豐富完善多媒體課件。
4.多講例題加深理解。電磁場(chǎng)與電磁波的基本規(guī)律、公式非常多，為了加深對(duì)公式的理解，應(yīng)該多做題加深理解，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都選擇典型的例題進(jìn)行詳細(xì)的講解，并歸納出解題思路規(guī)律。例如為了加深學(xué)生對(duì)高斯定理的理解，這方面的例題一定要精講，讓學(xué)生通過(guò)電荷的分布形式找到電場(chǎng)分布的某種對(duì)稱性，找到容易進(jìn)行積分的高斯面，這類題目的關(guān)鍵是找到高斯面，通過(guò)解這類題目，學(xué)生更好地理解了電位移矢量對(duì)封閉面的通量?jī)H僅和該封閉面所包含的電荷量有關(guān)。恒定磁場(chǎng)中的安培環(huán)路定理也是描述磁場(chǎng)的一個(gè)非常重要的規(guī)律，由電流的分布分析磁場(chǎng)分布的某種對(duì)稱性，找到所要積分的環(huán)路，這一步是確定磁場(chǎng)的關(guān)鍵，通過(guò)積分確定磁場(chǎng)。通過(guò)解這類題目，學(xué)生更深刻地理解到磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)閉合曲線的環(huán)流僅僅由該閉合曲線所鉸鏈的電流決定。
另外，利用課外時(shí)間定期對(duì)學(xué)生進(jìn)行答疑，電磁場(chǎng)電磁波教材的內(nèi)容非常多，在課堂上能夠講的例題非常有限，基本上每個(gè)知識(shí)點(diǎn)最多1～2道，僅僅利用上課的90分鐘要讓同學(xué)們都理解很難做到，如果學(xué)生在課下看書(shū)或者做題是經(jīng)常會(huì)遇到不會(huì)或者不懂的地方，如果不及時(shí)地解決，學(xué)生慢慢地就會(huì)掉隊(duì)，導(dǎo)致最后放棄這門(mén)課程的學(xué)習(xí)。所以老師應(yīng)該多抽時(shí)間采取各種途徑及時(shí)解決學(xué)生的疑問(wèn)，比如電話交流、網(wǎng)上交流或者電子郵件交流等等，加強(qiáng)師生之間的溝通，老師可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)同學(xué)們的問(wèn)題，了解他們的學(xué)習(xí)狀態(tài)，鼓勵(lì)他們好好學(xué)習(xí)，通過(guò)這樣的溝通相信同學(xué)們學(xué)習(xí)這門(mén)課程的興趣會(huì)更濃厚，老師也能在和同學(xué)們的交流中改進(jìn)自己的教學(xué)方法，豐富自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，更好地服務(wù)于學(xué)生。
5.嘗試開(kāi)設(shè)新實(shí)驗(yàn)。受實(shí)驗(yàn)條件的限制，大部分高校都沒(méi)有開(kāi)設(shè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，我校開(kāi)設(shè)的《電磁場(chǎng)與電磁波》課程54個(gè)學(xué)時(shí)，全部為理論學(xué)時(shí)，目前很多高校嘗試開(kāi)設(shè)《電磁場(chǎng)與電磁波》的實(shí)驗(yàn)。但是硬件實(shí)驗(yàn)設(shè)備大都為單臺(tái)套，僅適合實(shí)驗(yàn)演示，實(shí)驗(yàn)過(guò)程程序化呆板，學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少，缺乏手腦互動(dòng)，因此雖然投資大，但收益少。利用軟件仿真可以實(shí)現(xiàn)“少投入，高收效”的建設(shè)目標(biāo)，并能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和興趣，促進(jìn)學(xué)生自主分析、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)；比如利用Ansoft Maxwell軟件進(jìn)行靜電力、靜磁力、電容、電感等的計(jì)算，并與理論結(jié)果相比較。學(xué)生可以通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)邊值問(wèn)題的求解，學(xué)會(huì)如何加載源和邊界條件，從而加深對(duì)電磁場(chǎng)的理解。Maxwell軟件提供了非常形象直觀的電力線分布和磁力線分布矢量圖，學(xué)生可以通過(guò)自己設(shè)計(jì)的仿真程序觀察到電磁場(chǎng)分布的情況。所以我們《電磁場(chǎng)與電磁波》課程建設(shè)的下一步的目標(biāo)是增加課內(nèi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并鞏固所學(xué)理論知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
四、結(jié)論
通過(guò)分析電磁場(chǎng)電磁波這門(mén)課程目前存在的問(wèn)題，提出了幾個(gè)教學(xué)改革探索的方向，通過(guò)聯(lián)系實(shí)際激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、及時(shí)總結(jié)發(fā)現(xiàn)規(guī)律、把多媒體教學(xué)和板書(shū)有機(jī)結(jié)合、多講例題加深理解和開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)，最終讓學(xué)生能夠愿意學(xué)習(xí)這門(mén)課程，并且能夠?qū)W好這門(mén)課程。面對(duì)《電磁場(chǎng)與電磁波》這門(mén)公認(rèn)的難教又難學(xué)的課程，我們要發(fā)揮知難而進(jìn)的精神，多下功夫，多探索，多創(chuàng)新，相信功到自然成，有付出也必然有收獲，用自己對(duì)待工作的精神感悟?qū)W生，所謂教書(shū)育人的道理就在這里。
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篇8
1.3考評(píng)方式單一本校大學(xué)物理的考評(píng)方式基本是采用期末成績(jī)?yōu)橹鳎綍r(shí)出勤和作業(yè)為輔的的方式.學(xué)生學(xué)部分還是以應(yīng)試為向?qū)В瑢W(xué)習(xí)被動(dòng)，沒(méi)有深入領(lǐng)會(huì)到物理的奧妙.
2改革方向
為了解決教學(xué)中遇到的這些問(wèn)題，針對(duì)獨(dú)立學(xué)院特色，大學(xué)物理改革可以從以下幾方面入手.
2.1不同專業(yè)區(qū)分對(duì)待，應(yīng)制定不同的教學(xué)大綱大學(xué)物理涵蓋的內(nèi)容是非常廣泛的，包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、波動(dòng)光學(xué)和近代物理等五篇，如果要全部授予學(xué)生，學(xué)時(shí)往往不夠，而且只授予學(xué)生點(diǎn)滴皮毛知識(shí)而已.教師應(yīng)該深入各系進(jìn)行調(diào)研，了解不同專業(yè)的需求.教學(xué)中做到心中有數(shù)，有針對(duì)性的授課.讓學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到大學(xué)物理有本專業(yè)的特色，為他以后的專業(yè)課學(xué)習(xí)以及之后的工作有所準(zhǔn)備.比如對(duì)于機(jī)械類專業(yè)，跟物理緊密相關(guān)的專業(yè)課程有“理論力學(xué)”“結(jié)構(gòu)力學(xué)”“工程力學(xué)”等，對(duì)于他們大學(xué)物理教授時(shí)應(yīng)重點(diǎn)放在力學(xué)和熱學(xué)篇章，如質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功和能、動(dòng)量、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、熱學(xué)等.教師在授課時(shí)就應(yīng)該多注重力學(xué)的分析和計(jì)算，并且多舉一些跟專業(yè)相關(guān)的例子，如飛輪、皮帶輪、滑輪的轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題，橋梁結(jié)構(gòu)的承重、鋼架的頻率和周期等.而對(duì)于電子信息類專業(yè)，后續(xù)的專業(yè)課程里“電路分析”“電子技術(shù)”跟物理關(guān)聯(lián)較大，對(duì)于他們大學(xué)物理教授時(shí)應(yīng)重點(diǎn)放在電磁學(xué)篇章，并多介紹相關(guān)的科研新進(jìn)展，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)大學(xué)物理的興趣.同時(shí)，增設(shè)電磁波的知識(shí)點(diǎn)并將其作為重點(diǎn)介紹，為后續(xù)專業(yè)課程電磁場(chǎng)與電磁波做好準(zhǔn)備.
2.2物理理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合大學(xué)物理是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性的科學(xué)，很多物理定律都是實(shí)驗(yàn)總結(jié)得到的.但是很多學(xué)校的大學(xué)物理理論課和實(shí)驗(yàn)課是分開(kāi)設(shè)置的兩門(mén)課，由不同的教研室不同的老師教授.這樣的教學(xué)就有可能使得理論和實(shí)驗(yàn)相脫節(jié).應(yīng)該加強(qiáng)理論課和實(shí)驗(yàn)課的統(tǒng)一，或者直接由同一部門(mén)來(lái)授課.有些比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室操作，而有些儀器比較簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)可以直接搬到教室穿插在理論課上進(jìn)行演示.建議可以學(xué)習(xí)麻省理工學(xué)院的WalterLewin教授在公開(kāi)課《電和磁》課上的的授課方式，用直觀的實(shí)驗(yàn)來(lái)演示復(fù)雜深刻的物理原理，使得課程具有啟發(fā)性和趣味性.比如，靜電屏蔽、光的偏振、駐波等都可以穿插在理論課上進(jìn)行演示.這樣不僅可以化抽象為具體，學(xué)生親眼看到，甚至親自參與驗(yàn)證，對(duì)定理的理解會(huì)更加深刻，同時(shí)可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的科研興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí).
2.3將物理理論和現(xiàn)實(shí)生活和社會(huì)實(shí)際結(jié)合起來(lái)物理學(xué)并不是一堆枯燥的定理和公式堆砌起來(lái)的學(xué)科，它反映的是自然界萬(wàn)物的規(guī)律，是一門(mén)和生活息息相關(guān)的學(xué)科.物理課程改革要強(qiáng)調(diào)“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”，即注重與社會(huì)實(shí)際和生活實(shí)際相聯(lián)系.而物理教師就可以起到這個(gè)橋梁的作用，教師在上課時(shí)，要特別注意將物理內(nèi)容和實(shí)際生活的應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)介紹，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣.比如，講到渦流時(shí)，就可以舉電磁爐、渦流探傷、探測(cè)金屬（安檢、掃雷）等例子；講到角動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用時(shí)，就可以舉跳水運(yùn)動(dòng)員空中翻轉(zhuǎn)、花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員旋轉(zhuǎn)、舞蹈演員旋轉(zhuǎn)等例子；講到熱學(xué)循環(huán)時(shí)，就可以介紹冰箱、空調(diào)的工作原理等.把物理理論知識(shí)跟生活社會(huì)實(shí)際結(jié)合起來(lái)，學(xué)生能夠深切體會(huì)到物理是一門(mén)很有用的學(xué)科，變被動(dòng)接受知識(shí)為主動(dòng)學(xué)習(xí).
2.4考評(píng)多樣化，注重素質(zhì)教育對(duì)學(xué)生大學(xué)物理課程的考評(píng)單純采用平時(shí)作業(yè)和期末考試的形式的話，不能完全反映學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的掌握和應(yīng)用程度，這種考核方法不適應(yīng)素質(zhì)教育的要求.比較全面而科學(xué)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該包括對(duì)知識(shí)的理解、應(yīng)用和創(chuàng)新.教師可在傳統(tǒng)考核方式的基礎(chǔ)上增設(shè)其他比較開(kāi)放、靈活的考核方式，比如李元杰推薦的數(shù)字物理教學(xué)方法。可根據(jù)學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)在開(kāi)學(xué)初開(kāi)設(shè)一些小課題或者小應(yīng)用公布給學(xué)生選做，學(xué)生可以自由組隊(duì)選題，也可以個(gè)人單獨(dú)選題.讓學(xué)生自己檢索資料、分析原理，并以科技論文或課件的形式在課上跟大家回報(bào)分享和討論，有些模型還可以做成動(dòng)畫(huà)的形式演示出來(lái)給大家看.這樣不僅可以開(kāi)闊學(xué)生的視野和思路，也能培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、科研能力和創(chuàng)新能力.這樣的考核方式還可以讓師生很好的互動(dòng)起來(lái)，并讓學(xué)生充分參與到課堂教學(xué)上來(lái)，同時(shí)鍛煉了他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和社會(huì)實(shí)踐能力.課題的成果最終計(jì)入本門(mén)課程總成績(jī)中，教師評(píng)價(jià)的話也可以靈活一點(diǎn)，直接讓全班學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分.
2.5成立物理興趣小組大學(xué)物理作為一門(mén)公共課，一般都是大班授課，很多學(xué)生有問(wèn)題也很難全部在課上反應(yīng)給老師，師生互動(dòng)也會(huì)受到限制.為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以在班里或者整個(gè)學(xué)校內(nèi)成立物理興趣小組，也可以建立相關(guān)的物理網(wǎng)站和論壇，大家可以聚在一起或者在論壇上討論問(wèn)題，各抒己見(jiàn).老師可以定期參與到興趣小組的討論中，并隨時(shí)到物理論壇上跟同學(xué)交流討論.同時(shí)還可以把課件、題庫(kù)、演示實(shí)驗(yàn)、上課視頻、物理學(xué)史介紹等資料上傳到網(wǎng)上，還可以設(shè)置網(wǎng)上輔導(dǎo)、在線提問(wèn)等模塊，以彌補(bǔ)課上教學(xué)課時(shí)的限制，同時(shí)擴(kuò)充大家的視野，拉近師生距離.只有當(dāng)學(xué)生和老師之間建立起個(gè)人的直接聯(lián)系的情況下———這時(shí)學(xué)生可以討論概念、思考問(wèn)題和討論問(wèn)題———才能達(dá)到最好的教學(xué)效果.
2.6承上啟下大學(xué)物理教學(xué)要做到承上啟下.所謂的承上，指的是要結(jié)合中學(xué)物理和高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ).首先要讓學(xué)生理解大學(xué)物理不是中學(xué)物理的簡(jiǎn)單重復(fù)，大學(xué)物理比中學(xué)物理要更加廣博，內(nèi)容也更加深?yuàn)W.教師在授課過(guò)程中，要與已經(jīng)學(xué)過(guò)的中學(xué)物理內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)行比較和區(qū)別，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用新的思維，采用新的方法來(lái)解決大學(xué)物理問(wèn)題.其次要讓學(xué)生明白高等數(shù)學(xué)與大學(xué)物理的密切聯(lián)系，在大學(xué)物理授課之前，都要先了解學(xué)生的高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，對(duì)于高數(shù)基礎(chǔ)比較薄弱的，還要適當(dāng)?shù)慕o他們補(bǔ)習(xí)高數(shù)的知識(shí)，特別是矢量代數(shù)和微積分運(yùn)算.大學(xué)物理教學(xué)也要做到啟下，即為學(xué)生后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)和工作服務(wù)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到大學(xué)物理的意義所在.
篇9
電與磁不僅是我們生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象，也是物理學(xué)科中的一個(gè)重要組成部分。從初中開(kāi)始我們就已經(jīng)接觸有關(guān)電與磁的基本概念，高中的時(shí)候我們研究一些電流、磁現(xiàn)象的基本規(guī)律以及一些基本的場(chǎng)問(wèn)題，在大學(xué)物理的學(xué)習(xí)中，電與磁仍然是我們要深入研究的對(duì)象，電磁學(xué)和電動(dòng)力學(xué)這兩門(mén)課就是研究電磁場(chǎng)理論及其應(yīng)用的。但相對(duì)于電動(dòng)力學(xué)來(lái)說(shuō)，電磁學(xué)所研究的對(duì)象和所需要的數(shù)學(xué)知識(shí)工具都比較簡(jiǎn)單，通過(guò)對(duì)電動(dòng)力學(xué)和電磁學(xué)的教學(xué)研究以及對(duì)關(guān)聯(lián)知識(shí)之間的思考，筆者認(rèn)為以下幾點(diǎn)對(duì)同學(xué)們學(xué)好電磁學(xué)和電動(dòng)力學(xué)有很大幫助。
一、樹(shù)立學(xué)科體系思想，注重知識(shí)間的橫向和縱向聯(lián)系
電動(dòng)力學(xué)和電磁學(xué)兩門(mén)課程所涉及的都是電與磁的理論基礎(chǔ)。電磁學(xué)以處理穩(wěn)態(tài)情況為主要內(nèi)容，主要講述電磁現(xiàn)象的主要概念和規(guī)律，可以說(shuō)是對(duì)高中電磁知識(shí)的豐富和延伸；電動(dòng)力學(xué)則是從麥克斯韋方程出發(fā)，討論電磁場(chǎng)和電磁波的性質(zhì)及其在各種條件（真空，介質(zhì)）中的應(yīng)用。兩門(mén)課程既有獨(dú)立性又相互滲透，內(nèi)容上有深刻的聯(lián)系，這為兩門(mén)課程的關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)創(chuàng)造了自然條件[1]。我們?cè)趯W(xué)習(xí)的時(shí)候要注意知識(shí)間的橫向和縱向聯(lián)系，以便形成一個(gè)有條理的、層次分明的學(xué)習(xí)體系。
例如，在電磁學(xué)中學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)時(shí)有：高斯定理：靜電場(chǎng)中任一閉合曲面的磁通量等于該曲面內(nèi)電荷的代數(shù)和除以？著。[2]即■■?d■=■；環(huán)路定理：靜電場(chǎng)沿任意一閉合曲線的環(huán)流為零，即■■?d■=0。在電動(dòng)力學(xué)學(xué)習(xí)中，我們只要注重知識(shí)間的橫向和縱向聯(lián)系，就可以從靜電場(chǎng)的高斯定理得到靜電場(chǎng)的散度？犖?■=■；聯(lián)系靜電場(chǎng)的環(huán)路定理就可以得到靜電場(chǎng)的旋度？犖×■=0。
在電磁學(xué)中學(xué)習(xí)恒定電流激發(fā)的磁場(chǎng)時(shí)有，磁場(chǎng)的高斯定理：■對(duì)任意閉合曲線的通量都為零，即■■?d■=0；安培環(huán)路定理：恒定磁■場(chǎng)對(duì)任意曲線L的環(huán)流滿足■■?d■=？滋0I。而在電動(dòng)力學(xué)學(xué)習(xí)中，我們又會(huì)利用磁場(chǎng)高斯定理來(lái)研究磁場(chǎng)的散度？犖?■=0；利用安培環(huán)路定理研究磁場(chǎng)的旋度？犖×■=？滋0■。
從這些基本規(guī)律之間的聯(lián)系我們不難看出這兩門(mén)課程之間的緊密關(guān)系，因此，在學(xué)習(xí)的時(shí)候要有目的地將電磁學(xué)和電動(dòng)力學(xué)課程進(jìn)行關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)，要注意前后知識(shí)之間的聯(lián)系，利用知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系將兩門(mén)課程形成一個(gè)有機(jī)整體，這樣更容易將繁雜的電磁知識(shí)歸類，有助于促進(jìn)兩門(mén)課程學(xué)習(xí)的相輔相成，在已有的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)將更容易掌握有難度的知識(shí)點(diǎn)。
二、注重“從個(gè)別到一般”、“從特殊到普遍”的學(xué)習(xí)方法
在學(xué)習(xí)電磁學(xué)內(nèi)容和電動(dòng)力學(xué)中的麥克斯韋方程組后，很多同學(xué)都認(rèn)為麥克斯韋方程組就是綜合庫(kù)侖定律、安培定律、畢奧-薩伐爾定律和法拉第電磁感應(yīng)定律并補(bǔ)充了位移電流的效應(yīng)后的結(jié)果，其實(shí)這種認(rèn)識(shí)是不夠確切的。如果你分別用庫(kù)侖定律和麥克斯韋方程組去求解等速運(yùn)動(dòng)帶電粒子的電磁場(chǎng)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)所得兩個(gè)結(jié)果是不一樣的。這是因?yàn)閹?kù)侖定律作為靜電場(chǎng)的規(guī)律，其中既包含了電磁現(xiàn)象的普遍規(guī)律又有其自身的特殊性。所以在學(xué)習(xí)的過(guò)程中要注意各個(gè)規(guī)律的適用性。
在我們學(xué)習(xí)的過(guò)程中，我們通常都是從特殊情況開(kāi)始學(xué)習(xí)的。因?yàn)樘厥鈼l件都是比較簡(jiǎn)單的情況，而一般現(xiàn)象就會(huì)比較復(fù)雜，就會(huì)涉及更多的變量。怎樣才能從個(gè)別的、特殊的現(xiàn)象得到一般的、普遍的規(guī)律，這就需要我們對(duì)那些特殊的規(guī)律進(jìn)行一分為二的透徹分析，既要明白定律的特殊之處在哪里，又要深刻理解其中蘊(yùn)含的普遍意義。因?yàn)槠毡樾缘臇|西就包含在一些特殊的情形中，而特殊規(guī)律雖然有其特殊地適用范圍，但其中必然包含著一些普遍規(guī)律。通過(guò)認(rèn)真分析，我們就要分辨出那些特殊定律中有哪些是特有的，哪些部分又具有普遍的意義。
下面我們就以電磁學(xué)中的基本方程――麥克斯韋方程為例進(jìn)行分析。
？犖?■=■是適合靜電場(chǎng)的庫(kù)侖定律以及高斯定理導(dǎo)出的，反映的是電荷對(duì)電場(chǎng)作用的局域性質(zhì)，空間某點(diǎn)領(lǐng)域上，場(chǎng)的散度只和該點(diǎn)上的電荷密度有關(guān)而和其他點(diǎn)的電荷分布無(wú)關(guān)，電荷只激發(fā)其鄰近的場(chǎng)。由此可知，雖然庫(kù)侖定律描述的場(chǎng)不適合普遍情況，但高斯定理所反映的電荷與電場(chǎng)線的定量關(guān)系卻是普遍適用的，在一般的運(yùn)動(dòng)電荷情況下，局域關(guān)系？犖?■=■仍然成立[2]。
？犖×■=0是庫(kù)侖定律下的電場(chǎng)對(duì)任意一條閉合回路求環(huán)量得來(lái)的，它證明了電場(chǎng)的無(wú)旋性，但在實(shí)踐當(dāng)中，我們可以發(fā)現(xiàn)無(wú)旋性只是適合靜電場(chǎng)的情形，而在一般情況下的電場(chǎng)是有旋的。根據(jù)普遍的電磁感應(yīng)定律可以得到有關(guān)一般電場(chǎng)的旋度關(guān)系？犖×■=-■。
？犖?■=0是在磁場(chǎng)穩(wěn)定的情況下得出的，■來(lái)源于與之適合的恒定電流產(chǎn)生情況下的畢奧―薩伐爾定律，說(shuō)明靜磁場(chǎng)的散度為零。但實(shí)踐證明，一般的磁場(chǎng)也有？犖?■=0，它是一個(gè)不僅適合特殊情形也適合普遍情況的公式。
？犖×■=？滋0■是在恒定情況下成立的，一般情況下是否適合呢？答案是否定的。將公式兩邊取散度，有？犖?（？犖×■）=？犖?？滋0■，因?yàn)椋繝?（？犖×■）=0，所以？犖?■=0時(shí)，上述公式是成立的。然而對(duì)恒定電流來(lái)說(shuō)有？犖?■=0，電流不是恒定的時(shí)候，根據(jù)電荷守恒定律得到的是？犖?■=-■，這說(shuō)明公式的適用范圍是有限的[3]。為將？犖?■=0推廣，麥克斯韋引入了一個(gè)假設(shè)的物理量――位移電流■D。使在一般情況下也有？犖?（■+■D）=0，最終我們可以得到一般的表達(dá)式？犖×■=？滋0■+？滋0ε0■。
從以上這些例子不難看出，物理學(xué)中許多一般性的定理的產(chǎn)生，都是在不斷總結(jié)特殊情況下的規(guī)律并加以修正而得出的。因此，我們?cè)趯W(xué)習(xí)電磁知識(shí)的時(shí)候一定要注意把握“從個(gè)別到一般”、“從特殊到普遍”的學(xué)習(xí)規(guī)律，這樣才能更好地學(xué)習(xí)和理解物理世界的奧秘。
三、利用數(shù)學(xué)知識(shí)把握電磁學(xué)和電動(dòng)力學(xué)的學(xué)習(xí)
矢量和標(biāo)量是數(shù)學(xué)知識(shí)中很重要的概念，矢量代表的是有大小、有方向的量，標(biāo)量代表的是數(shù)值的大小。標(biāo)量和矢量可以構(gòu)成標(biāo)量場(chǎng)和矢量場(chǎng)。而電場(chǎng)和磁場(chǎng)也是通過(guò)場(chǎng)來(lái)對(duì)處于其中的物體進(jìn)行作用的，且電場(chǎng)和磁場(chǎng)強(qiáng)度都是有大小有方向的量，所以電場(chǎng)和磁場(chǎng)就構(gòu)成了矢量場(chǎng)。在學(xué)習(xí)電磁學(xué)和電動(dòng)力學(xué)的時(shí)候我們都會(huì)用到矢量，如果我們能認(rèn)真把握好矢量運(yùn)算在兩門(mén)課程之中的運(yùn)用，對(duì)我們學(xué)習(xí)好電磁知識(shí)將會(huì)有很大的幫助。
例1：邊長(zhǎng)為a的立方體各個(gè)頂角上均放有一電量為q的點(diǎn)電荷，求各點(diǎn)電荷所激發(fā)的電場(chǎng)在立方體中心的總電勢(shì)和總場(chǎng)強(qiáng)。
電勢(shì)是標(biāo)量，若以無(wú)窮遠(yuǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)，則每個(gè)點(diǎn)電荷在立方體中心的電勢(shì)為U0=q/4πε×■a，由標(biāo)量的性質(zhì)可知，總電勢(shì)為8U0；由矢量場(chǎng)的性質(zhì)可知，每個(gè)點(diǎn)電荷在立方體中心O激發(fā)的電場(chǎng)都是矢量，O點(diǎn)的總場(chǎng)強(qiáng)就是將各點(diǎn)電荷在O點(diǎn)所激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)的矢量疊加起來(lái)，根據(jù)對(duì)稱性，各矢量疊加后總場(chǎng)強(qiáng)為零。矢量分析作為解決電場(chǎng)和磁場(chǎng)問(wèn)題的一個(gè)有效手段，在電磁學(xué)中用到的是比較基礎(chǔ)的矢量加減、點(diǎn)乘、叉乘，在學(xué)習(xí)電動(dòng)力學(xué)的時(shí)候，隨著我們對(duì)電磁場(chǎng)問(wèn)題研究的深入，我們需要了解更多的有關(guān)矢量場(chǎng)的特點(diǎn)。矢量場(chǎng)最重要的特點(diǎn)就是散度和旋度，將散度和旋度的概念引入電磁場(chǎng)就會(huì)得到許多新的且十分重要的電磁場(chǎng)的性質(zhì)，對(duì)我們認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)有很大幫助。
例2：靜電場(chǎng)的散度為？犖?■=■，根據(jù)散度的意義，我們可以從這個(gè)式子里邊知道靜電場(chǎng)是有源的，若是？犖?■=0，則可以說(shuō)明該處沒(méi)有電場(chǎng)線發(fā)出。靜電場(chǎng)的旋度？犖×■=0，則說(shuō)明在靜電場(chǎng)的情況下電場(chǎng)沒(méi)有渦旋狀的結(jié)構(gòu)。而任意由電流激發(fā)的磁場(chǎng)的散度都是？犖?■=0，則告訴我們電流激發(fā)的磁場(chǎng)都是無(wú)源的，任意一條磁感應(yīng)線都是閉合曲線。
從許多的例子都不難看出，矢量分析對(duì)我們學(xué)習(xí)電磁知識(shí)有很大的幫助，好好利用矢量這一數(shù)學(xué)工具將使我們?cè)趯W(xué)習(xí)電磁學(xué)和電動(dòng)力學(xué)這兩門(mén)課程的時(shí)候能更好地形成一條主線，更好地由淺入深地掌握電磁場(chǎng)的各種性質(zhì)和運(yùn)算。
參考文獻(xiàn)：
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篇10
1細(xì)化教學(xué)目標(biāo)
教學(xué)目標(biāo)可以是一般性的，也可以是具體的。按照認(rèn)知科學(xué)家Bloom[3]的分類方法，教學(xué)目標(biāo)一般涵蓋知識(shí)、理解、應(yīng)用、分析、綜合和評(píng)估六個(gè)方面。它們必須具體化并貫徹到大學(xué)物理的課堂教學(xué)中去：(1)正確使用物理概念和術(shù)語(yǔ)，對(duì)于相似的物理概念能夠作出明確的區(qū)分，如質(zhì)量和重量，磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度，內(nèi)能和機(jī)械能等。(2)解釋主要組織原則和物理概念，特別是守恒定律，明確其應(yīng)用場(chǎng)合。(3)能夠辨認(rèn)出物理系統(tǒng)中的各種相互作用、特征和信息，對(duì)于其中存在的可以忽略不計(jì)的相互作用能夠作出判斷，如靜電庫(kù)侖相互作用中不考慮兩個(gè)帶電體之間的萬(wàn)有引力。(4)識(shí)別和描述物理知識(shí)有用性范圍，理解物理和技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)方式，如電磁波和微波爐。
2把交互式教學(xué)方法引入課堂
交互式教學(xué)最早由Palincsar提出，之后又得到進(jìn)一步的研究和發(fā)展。這種教學(xué)方法又稱功能-意念法。它強(qiáng)調(diào)課堂教學(xué)必須以學(xué)生為中心，學(xué)生的積極參與要貫穿在教學(xué)過(guò)程中。采用此種教學(xué)方法的教師在課堂上將一些類似多項(xiàng)選擇的問(wèn)題提供給學(xué)生。這些問(wèn)題往往定位在定性的層面上，如若電路中的開(kāi)關(guān)合上，燈泡L的亮度增加、減少還是不變？也可以是一些只需要在腦中進(jìn)行一步計(jì)算就可以完成的問(wèn)題。干擾項(xiàng)一般都是學(xué)生最容易犯的邏輯推理錯(cuò)誤，必須要求所有學(xué)生以一種匿名或者半匿名的方式對(duì)問(wèn)題作出反應(yīng)，然后教師才能估計(jì)出學(xué)生對(duì)概念的掌握程度。如果某個(gè)概念能夠被很好的理解，則可以進(jìn)入下一個(gè)主題，但如果有不少學(xué)生選擇了錯(cuò)誤的答案，教師則要求所有學(xué)生提供所選擇答案的原因。大多數(shù)情況下，那些選擇了正確答案的學(xué)生會(huì)設(shè)法說(shuō)服他的鄰居，這種高效率的運(yùn)作方式會(huì)讓大多數(shù)學(xué)生很快掌握相關(guān)概念。如果做不到這一點(diǎn)，教師需要作進(jìn)一步的解釋，尤其要注意先前概念導(dǎo)致的理解上的誤區(qū)。此時(shí)教師可以修改問(wèn)題或者提供一個(gè)類似的問(wèn)題要求學(xué)生作出第二輪反應(yīng)并展開(kāi)討論。只有當(dāng)教師意識(shí)到所有的學(xué)生都漸漸理解了當(dāng)前概念并樂(lè)意接受正確的答案，才能進(jìn)入新的主題。當(dāng)然，交互式教學(xué)的具體執(zhí)行方式也是多樣化的，問(wèn)題的回答可以以小組為單位，要求回答之前小組內(nèi)部必須達(dá)成共識(shí)；也可以將其中的一些問(wèn)題作為課堂的小測(cè)驗(yàn)，測(cè)驗(yàn)結(jié)果以分?jǐn)?shù)的形式給出并就可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤答案隨堂展開(kāi)討論。交互式教學(xué)有很多優(yōu)點(diǎn)。教師可以隨時(shí)評(píng)估學(xué)生對(duì)概念的理解，及時(shí)糾正理解上的偏差，這樣學(xué)生在后續(xù)概念的學(xué)習(xí)中就不會(huì)受到先前概念頑固性的影響。教學(xué)過(guò)程中學(xué)生積極主動(dòng)的參與而不是被動(dòng)的記筆記，他們會(huì)不斷的應(yīng)用所學(xué)概念并進(jìn)行檢驗(yàn)。不僅教師和學(xué)生之間存在互動(dòng)，這種課堂互動(dòng)也存在于學(xué)生之間，因?yàn)樘幵谕粋€(gè)年齡段上，他們彼此之間的說(shuō)服能力比教師對(duì)事物的語(yǔ)言描述更為有效。最為重要的是，已有眾多的教學(xué)實(shí)踐證明這種教學(xué)方法確實(shí)比傳統(tǒng)的課堂說(shuō)教要好得多，它能把大學(xué)物理的教學(xué)目標(biāo)真正落實(shí)到課堂教學(xué)中，而不是停留在文字的層面上。既強(qiáng)調(diào)概念的定性理解，同時(shí)又重視物理概念和定律的實(shí)際應(yīng)用；既重視不同概念的邏輯聯(lián)系以建立物理概念的框架體系，又重視相似概念之間的區(qū)分及各自的實(shí)用范圍；既關(guān)注學(xué)生知識(shí)面的擴(kuò)大，更強(qiáng)調(diào)能力和創(chuàng)造性的培養(yǎng)。所有這些都是傳統(tǒng)的教學(xué)方法很難做到的。
篇11
一、引言
數(shù)學(xué)物理方程是人們對(duì)一些物理規(guī)律、物理過(guò)程和物理狀態(tài)進(jìn)行研究后歸結(jié)出來(lái)的一些偏微分方程，是微積分學(xué)產(chǎn)生以后，在實(shí)踐中產(chǎn)生并且不斷向前發(fā)展的教學(xué)分支之一[1]。數(shù)理方程教學(xué)的直接目標(biāo)是幫助學(xué)生掌握必要的數(shù)學(xué)知識(shí)和工具，為后續(xù)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課作準(zhǔn)備；其長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)是訓(xùn)練學(xué)生的數(shù)學(xué)思維及運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決實(shí)際問(wèn)題的能力[2]。但該課程被公認(rèn)為“老師難教、學(xué)生難學(xué)、作業(yè)難做”[3]，而且隨著近幾年新技術(shù)的發(fā)展與變化，各高校為了適應(yīng)寬口徑科技人才培養(yǎng)的需要，將這門(mén)課的課時(shí)進(jìn)行了進(jìn)一步壓縮。因此，要保持教學(xué)內(nèi)容和提高教學(xué)質(zhì)量，任課教師迫切需要對(duì)教學(xué)手段進(jìn)行改革。通過(guò)對(duì)數(shù)理方程以往教學(xué)情況的實(shí)際調(diào)研來(lái)看，學(xué)生們對(duì)這門(mén)課普遍感覺(jué)畏懼、難以產(chǎn)生興趣。產(chǎn)生這種情緒的原因主要有兩點(diǎn)：（1）數(shù)學(xué)推導(dǎo)很長(zhǎng)、很多，例題比較抽象，過(guò)于陳舊，容易讓人乏味。（2）不知道數(shù)理方程課對(duì)其專業(yè)學(xué)習(xí)到底有何作用，因此不愿多花精力，想混及格就行[3]。我們教研組經(jīng)過(guò)研究和討論認(rèn)為，沒(méi)有學(xué)不好或?qū)W不會(huì)的知識(shí)，只是學(xué)生的主觀能動(dòng)性還沒(méi)有得到充分挖掘。因此，我們讓學(xué)生自由組合成三人小組，指導(dǎo)他們結(jié)合專業(yè)方向設(shè)計(jì)能夠用數(shù)理方程中三類典型偏微分方程進(jìn)行數(shù)學(xué)建模的實(shí)際物理或者專業(yè)實(shí)驗(yàn)，然后進(jìn)行相關(guān)物理量的測(cè)量、分析，同時(shí)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的理論計(jì)算和計(jì)算機(jī)軟件仿真等工作，并將其實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為平時(shí)分重要參考。經(jīng)過(guò)近兩屆學(xué)生的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，該課程的通過(guò)率得到了極大提高，學(xué)生的反映也很積極，甚至讓人驚喜，有些學(xué)生據(jù)此進(jìn)一步參加了數(shù)學(xué)建模比賽、物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃等，取得了良好的教學(xué)效益。
二、數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的、特點(diǎn)和作用
開(kāi)授數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)課的目的就是引導(dǎo)學(xué)生以研究、分析、解決實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向，全面掌握數(shù)理方程這門(mén)課所包含的數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)分析、求解方法等，并培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛻?yīng)用計(jì)算機(jī)解決相關(guān)專業(yè)問(wèn)題的能力。相對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)理方程教學(xué)而言，數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)教學(xué)有三個(gè)新特點(diǎn)：（1）傳統(tǒng)數(shù)理方程的教學(xué)形式是以教師為中心，以課堂教學(xué)為中心；而數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)則更多地強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，以課外實(shí)踐為中心。（2）傳統(tǒng)的數(shù)理方程教學(xué)追求理論的完整性、步驟的連貫性，繁雜冗長(zhǎng)的數(shù)學(xué)推理不可避免；而數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和求解，研究目標(biāo)明確，因而可以通過(guò)簡(jiǎn)明實(shí)踐來(lái)理解理論。（3）每個(gè)數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容具有相對(duì)的獨(dú)立性，可以將數(shù)學(xué)、物理、專業(yè)知識(shí)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等眾多不同的領(lǐng)域結(jié)合起來(lái)，并借此介紹一些目前科學(xué)技術(shù)前沿廣泛運(yùn)用的知識(shí)，如非線性方程、小波變換、積分方程等。數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)要求將實(shí)際物理實(shí)驗(yàn)（或者專業(yè)實(shí)驗(yàn)）、數(shù)學(xué)建模，以及計(jì)算機(jī)仿真三者融為一體，最后形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。因此數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有以下三個(gè)方面的作用。
1.激發(fā)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。在數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生們需要尋找滿足波動(dòng)方程、輸運(yùn)方程或者恒定場(chǎng)方程的實(shí)例，并進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，因此學(xué)習(xí)過(guò)程中分工合作、共同探討的氣氛得以形成。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量、計(jì)算、仿真過(guò)程中逐步取得的成功，學(xué)生們對(duì)數(shù)理方程的學(xué)習(xí)興趣極大地提高；通過(guò)將復(fù)雜難懂的物理、工程問(wèn)題直觀地顯示于物理現(xiàn)象或精美圖表，學(xué)生們更喜歡主動(dòng)地去研究、計(jì)算機(jī)編程計(jì)算專業(yè)課中的各種問(wèn)題。
2.促進(jìn)了學(xué)生的自學(xué)、編程和書(shū)面表達(dá)等多方面能力的提高，真正提高了學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦能力。因?yàn)橐幊糖蠼鈹?shù)理方程，首先要理解、掌握相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)，這就迫使他們查閱、學(xué)習(xí)相關(guān)資料，并下意識(shí)地對(duì)教師所講解的數(shù)學(xué)知識(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈關(guān)注，畢竟“社會(huì)需要是科技發(fā)展的最大動(dòng)力”。而撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的書(shū)面表達(dá)能力、邏輯思維能力很有助益。通過(guò)將實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)與理論計(jì)算結(jié)果、計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果進(jìn)行比較，學(xué)生們更加感性地接受了理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐拓展理論的研究思路。
3.培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)。通信、電子類專業(yè)一般都會(huì)開(kāi)設(shè)《高頻電路基礎(chǔ)》、《微波技術(shù)與天線》、《電磁場(chǎng)傳輸理論》等課程，因此在引入三類典型二階線性偏微分方程、講解“分離變量法”、“格林函數(shù)法”及特殊函數(shù)時(shí)，都盡量以這些課程中的問(wèn)題為模型，然后讓學(xué)生利用專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，再結(jié)合數(shù)學(xué)建模的思想去完成數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)。這樣不僅可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課時(shí)輕松自如，還會(huì)刺激他們思考實(shí)驗(yàn)過(guò)程中碰到的各種問(wèn)題。
三、數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)示例
通過(guò)近幾年的積累，我們得到了很多以三類典型偏微分方程：波動(dòng)方程、輸運(yùn)方程和恒定場(chǎng)方程為數(shù)學(xué)模型的物理實(shí)驗(yàn)和專業(yè)實(shí)驗(yàn)的案例，下面分別介紹一二。
1.波動(dòng)方程實(shí)驗(yàn)示例。《微波技術(shù)與天線》是通信、電子類專業(yè)的必修課，該課程中對(duì)于微波電路的分析主要有兩種方法：（1）場(chǎng)分析的方法；（2）“路”分析的方法[4]。這兩種方法都可以作為數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)的案例，例如均勻傳輸線方程即可以作為波動(dòng)方程應(yīng)用的典型案例。均勻傳輸線（如圖1）可等效為具有分布參數(shù)的電路，因此可用“路”的分析方法建立傳輸線方程，并導(dǎo)出傳輸線方程的解。通過(guò)應(yīng)用Kirchhoff電壓定律和Kirchhoff電流定律，可推導(dǎo)出均勻傳輸線中電壓和電流所滿足的方程。
■=Ri（z，t）+L■■=Gi（z，t）+C■ （1）
這是均勻傳輸線方程，也稱電報(bào)方程。對(duì)于時(shí)諧電壓和電流，可用復(fù)振幅表示為u（z，t）=Re[U（z，t）ejωt]，i（z，t）=Re[I（z，t）ejωt]，將它們帶入式（1）并消元，即可得時(shí)諧傳輸線波動(dòng)方程：
■-γ2U（z）=0■-γ2I（z）=0 （1）
其中γ=■稱為傳播常數(shù)，若R≈G≈0，式（2）即為理想傳輸線中電壓、電流的一維波動(dòng)方程。
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，若此理想輸線無(wú)限長(zhǎng)，并已知其初始電壓和初始電流分布，則可根據(jù)式（1）求出電壓和電流的“初始位移φ（z）”、“初始速度ψ（z）”，代入D’Alembert公式：
u（z，t）=■[φ（z+at）+φ（z-at）]+■■ψ（ξ）dξ （3）
可求得傳輸線上電壓和電流的傳播情況。
若理想傳輸線是有限長(zhǎng)度，實(shí)驗(yàn)中就可引入邊界條件。如終端短路，則V|z=l，為電壓場(chǎng)量的Dirichlet齊次邊界條件，再由式（1）第二式可得Iz|z=l=0，為電流場(chǎng)量的Neumann齊次邊界條件；如終端開(kāi)路，則I|z=l=0，為電流場(chǎng)量的Dirichlet齊次邊界條件，再由式（1）的第一式可得Vz|z=l=0，為電壓場(chǎng)量的Neumann齊次邊界條件。應(yīng)用高等數(shù)學(xué)中二階常微分方程的解法即可得式（2）的通解：
U（z）=A1e-γz+A2eγz=0I（z）=■（A1e-γz-A2eγz） （4）
其中，Z■=■稱為特性阻抗，然后再根據(jù)邊界條件求得電壓和電流的分布。
有條件的高校可用網(wǎng)絡(luò)分析儀、50Ω微帶線、50Ω BNC連接線、開(kāi)路負(fù)載、短路負(fù)載、高阻微波同軸檢測(cè)探頭等進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，我們還可以借助電子電路仿真軟件Multisim或者安捷倫公司的Advanced design system進(jìn)行上述微波電路的仿真，具體實(shí)驗(yàn)和仿真可參考文獻(xiàn)[5-7]。最后要求將數(shù)學(xué)模型求解的結(jié)果、實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果、仿真軟件計(jì)算結(jié)果放在同一表格或者同一張圖中進(jìn)行比較，這樣可以得到一份很好的數(shù)理方程與專業(yè)知識(shí)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
另外，兩端固定均勻弦的微小橫振動(dòng)問(wèn)題是所有數(shù)理方程教材的經(jīng)典例題，我們可以用兩端固定的橡皮筋進(jìn)行振動(dòng)模擬，然后數(shù)碼攝像機(jī)進(jìn)行拍攝紀(jì)錄，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理得到其橡皮筋任意一點(diǎn)在任意時(shí)刻的位移，并與Matlab編程計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。還有，通過(guò)在水槽中用試管滴水得到二維水波振蕩，用數(shù)碼相機(jī)連拍功能獲取不同時(shí)刻水波振動(dòng)狀態(tài)，可與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。學(xué)生通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)不僅理解了方程的含義、求解方法，還學(xué)會(huì)了如何用這些實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量弦的密度、波的傳播速度等重要物理參量。
2.輸運(yùn)方程實(shí)驗(yàn)示例。半導(dǎo)體物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)中許多問(wèn)題都可歸集為反應(yīng)擴(kuò)散方程（或稱輸運(yùn)方程）問(wèn)題，在諸多重要物理參數(shù)測(cè)量方面有很多應(yīng)用，如氣體、液體擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)量等。目前很多學(xué)校都能開(kāi)展“測(cè)定氣體導(dǎo)熱系數(shù)”物理實(shí)驗(yàn)，所需儀器主要有FB-202型氣體導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)定儀、溫度計(jì)、氣壓計(jì)等。其物理模型為：在圓柱形容器內(nèi)的沿軸線方向上有一根溫度恒為T(mén)1的鎢絲（如圖2），容器內(nèi)壁的溫度近似為室溫T2（T1>T2），鎢絲的半徑為r1，鎢絲長(zhǎng)為L(zhǎng)，容器的半徑為r2，由于T1>T2，容器中的待測(cè)氣體必然形成一個(gè)沿徑向分布的溫度梯度，由于熱傳導(dǎo)，鎢絲溫度下降，本實(shí)驗(yàn)用熱線恒溫自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)維持鎢絲溫度恒為T(mén)1。如對(duì)其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，得其輸運(yùn)方程方程模型：
■-■Δu（■，t）=f（■，t） （5）
其中u為溫度分布，c為氣體比熱容，ρ為氣體密度，k即為所求熱傳導(dǎo)系數(shù)。由于每秒鐘氣體熱傳導(dǎo)所耗散的熱量就等于維持鎢絲的溫度恒為T(mén)1時(shí)所消耗的電功率，所以圓柱形容器中氣體的溫度分布保持為一個(gè)穩(wěn)定的徑向分布的溫度場(chǎng)，
■+■■+■■=0 r1
然后用分離變量法求解此數(shù)學(xué)定解問(wèn)題，得u（r）=（T1-T2）Inr/In（r1/r2）。學(xué)生以三人為一小組做實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，再用Matlab或Origin進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后與理論模型計(jì)算值進(jìn)行比較，最后進(jìn)行誤差分析，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過(guò)此實(shí)驗(yàn)學(xué)生不僅掌握了如何測(cè)量氣體的熱傳導(dǎo)系數(shù)，加深了對(duì)輸運(yùn)方程的理解，還學(xué)會(huì)了如何使用數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)學(xué)生今后的學(xué)習(xí)很有裨益。
3.恒定場(chǎng)方程實(shí)驗(yàn)示例。一般高校的普通物理實(shí)驗(yàn)室都開(kāi)設(shè)靜電場(chǎng)描繪實(shí)驗(yàn)，使用實(shí)驗(yàn)儀器有：AC-12靜電場(chǎng)描繪電源、靜電場(chǎng)描繪儀等（如圖3（a）所示）。以同心水槽中電位分布為研究對(duì)象，可得二維極坐標(biāo)系下Laplace方程定解問(wèn)題：
Δu=0， a≤r≤bu|■=V1，u|■=V2 （7）
學(xué)生可用分離變量法求得其理論解，還可以用Comsol、Matlab等仿真軟件比較容易的得到其電位分布圖，再通過(guò)與實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)得到的電位分布圖進(jìn)行比較（圖3（b）），從而直觀、深刻地理解物理原型、數(shù)學(xué)模型，并至少掌握了一種計(jì)算機(jī)仿真軟件的應(yīng)用。此實(shí)驗(yàn)中根據(jù)不同電極形狀的水槽，還可讓學(xué)生在不同坐標(biāo)系下（如雙曲坐標(biāo)系、直角坐標(biāo)系）進(jìn)行分離變量法，從而對(duì)Sturm-Liuville本征值問(wèn)題有更深刻的認(rèn)識(shí)。
總的來(lái)說(shuō)，數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)的完成首先需要教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、掌握相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)和求解方法，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)物理、或者專業(yè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、測(cè)量，并根據(jù)物理規(guī)律分析這些實(shí)驗(yàn)的物理原型，建立起數(shù)學(xué)模型，再由學(xué)生自己進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程計(jì)算或利用現(xiàn)有商業(yè)軟件進(jìn)行仿真，最后通過(guò)觀察、比較數(shù)學(xué)模型理論結(jié)果、實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)軟件仿真結(jié)果，進(jìn)行總結(jié)，完成數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，教師在傳授一門(mén)課的基本知識(shí)的同時(shí)，應(yīng)比以往任何時(shí)候更注重傳授學(xué)習(xí)和研究這門(mén)課程的方法，完成由引導(dǎo)式學(xué)習(xí)到自主學(xué)習(xí)的根本性轉(zhuǎn)變[8]。通過(guò)一年來(lái)數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索和實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)課能夠利用學(xué)校現(xiàn)有教學(xué)儀器和設(shè)備，將物理知識(shí)、專業(yè)知識(shí)、數(shù)學(xué)知識(shí)，以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)“教學(xué)、實(shí)踐、科研”三位一體[9]的教學(xué)模式。學(xué)生們通過(guò)課題式的研究覺(jué)得的數(shù)理方程是很有用的一門(mén)課，能夠?qū)W以致用，縮短了書(shū)本理論到專業(yè)應(yīng)用的距離，該課程的通過(guò)率相應(yīng)地也得到了極大提高。有很多同學(xué)通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)得到啟發(fā)，進(jìn)一步參加了數(shù)模競(jìng)賽、物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃等各類比賽，取得了良好的教學(xué)效益。另外，我們認(rèn)為數(shù)理方程實(shí)驗(yàn)反過(guò)來(lái)對(duì)物理實(shí)驗(yàn)、專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也有借鑒意義。
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篇12
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：16723198（2013）17013301
1引言
工程電磁場(chǎng)作為電氣工程及其自動(dòng)化以及相關(guān)專業(yè)的一門(mén)理論基礎(chǔ)課，對(duì)于電氣工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程有著非常重要的作用。而由于課程本身的難度和課時(shí)量的要求，使得同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)工程電磁場(chǎng)這門(mén)課程時(shí)感到很吃力。
對(duì)于工程電磁場(chǎng)這門(mén)課程來(lái)講，學(xué)好這門(mén)課程需要很好的數(shù)學(xué)功底，這里面的數(shù)學(xué)知識(shí)就包括高等數(shù)學(xué)中矢量分析、微積分以及微積分方程的知識(shí)。另外，為適應(yīng)當(dāng)前學(xué)生相應(yīng)的動(dòng)手應(yīng)用能力的提高，這門(mén)課程的課時(shí)量又有相應(yīng)的減少，僅有32學(xué)時(shí)。而對(duì)于同學(xué)們來(lái)講，上課時(shí)需要完成一些微分和積分方面公式的推導(dǎo)，推導(dǎo)過(guò)程有時(shí)很繁瑣，這也會(huì)在不同程度影響學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)課程的積極性。這兩方面的原因?qū)е铝苏n程的難教和學(xué)生的難學(xué)。
如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性是擺在任課教師面前的一個(gè)重要課題。我結(jié)合我對(duì)于這門(mén)課程的教學(xué)情況提出了一些想法，并且在課堂上取得了較好的教學(xué)效果。這種方法就是對(duì)于教和學(xué)的深入淺出。下面我將從對(duì)這門(mén)課程如何把知識(shí)深入展開(kāi)，如何使內(nèi)容通過(guò)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用更加易懂做一些解析。希望能對(duì)工程電磁場(chǎng)的教學(xué)有所裨益。如果把工程電磁場(chǎng)復(fù)雜的公式推導(dǎo)和數(shù)學(xué)知識(shí)比作陽(yáng)春白雪，那么如何使學(xué)生理解起來(lái)覺(jué)得簡(jiǎn)單易懂，就是要把這些繁復(fù)的知識(shí)變成下里巴人的過(guò)程。
2工程電磁場(chǎng)課程內(nèi)容的“深入”
首先是工程電磁場(chǎng)知識(shí)的深入，所謂深入是把工程電磁場(chǎng)的基本理論和所需要的數(shù)學(xué)知識(shí)充分地展示給學(xué)生，讓學(xué)生知其然又知其所以然。比如，在實(shí)際教學(xué)中，可以先在最開(kāi)始的一兩節(jié)課籠統(tǒng)地給同學(xué)們把相應(yīng)的基礎(chǔ)知識(shí)介紹一遍。在這最開(kāi)始的時(shí)候只是讓學(xué)生對(duì)于相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí)有個(gè)印象，讓他們知道這門(mén)課程需要用到那些數(shù)學(xué)知識(shí)，便于學(xué)生在課下有針對(duì)性的學(xué)習(xí)。而在開(kāi)始講到相應(yīng)的課程內(nèi)容時(shí)，在結(jié)合內(nèi)容作相對(duì)詳細(xì)的分析和推導(dǎo)。
工程電磁場(chǎng)是在大學(xué)物理基礎(chǔ)上對(duì)其中電磁場(chǎng)部分的延伸和擴(kuò)展。其課程的主要內(nèi)容是以麥克斯韋方程組為中心，介紹了涉及到實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的電磁場(chǎng)的基本概念、基本原理、不同帶電體之間的各種相互作用以及這些理論方法在工程上的應(yīng)用。而由于課程中要求學(xué)生應(yīng)理解和應(yīng)用“場(chǎng)”的觀念來(lái)分析和解決問(wèn)題。而場(chǎng)是一個(gè)空間抽象的概念，所以這就要求學(xué)生首先要從思維上構(gòu)建出“場(chǎng)”的分布，這對(duì)學(xué)生的抽象思維能力和空間想象能力要求比較高。結(jié)合學(xué)生以后主要向電力公司或部門(mén)就業(yè)的實(shí)際，工程電磁場(chǎng)這門(mén)課程教學(xué)以靜電場(chǎng)、穩(wěn)恒電場(chǎng)、恒定磁場(chǎng)原理為主，結(jié)合一些工程技術(shù)問(wèn)題來(lái)探討和學(xué)習(xí)。通過(guò)對(duì)工程電磁場(chǎng)的基本概念和原理等內(nèi)容的本質(zhì)理解，獲得工程電磁場(chǎng)的系統(tǒng)知識(shí)。
3工程電磁場(chǎng)課程講解的“淺出”
如何使電磁場(chǎng)中很多繁復(fù)的概念理解更容易，使學(xué)生對(duì)于課程知識(shí)內(nèi)容的理解更清晰和生動(dòng)起來(lái)，這就要求教師在教學(xué)使用一些方法。前提一些基本的授課條件是需要的，如非常必要的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。在授課時(shí)，最好是采用多媒體和黑板推導(dǎo)相結(jié)合的辦法，這樣既可以使學(xué)生一目了然了解全部過(guò)程，也對(duì)最后的結(jié)論有清晰的印象。多媒體軟件的制作和使用會(huì)使得原來(lái)很枯燥繁復(fù)的教學(xué)內(nèi)容變得更加生動(dòng)活潑，這其中許多通過(guò)講解難以理解的電磁場(chǎng)分布就能形象地展示出來(lái)，能夠增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于基本概念和原理的理解。此外，還可以在課堂上使用有限元分析軟件ANSYS來(lái)對(duì)電磁場(chǎng)分布演示，這樣使學(xué)生能夠?qū)﹄妶?chǎng)線、磁力線等分布用一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)，從而加深了印象，也有利于學(xué)生對(duì)這門(mén)課程產(chǎn)生興趣。
在課堂教學(xué)時(shí)，注重與學(xué)生的互動(dòng)，并通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，讓同學(xué)們主動(dòng)參與進(jìn)來(lái)，使學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)提問(wèn)，通過(guò)自己的思考加深理解。而這樣的課堂也會(huì)使課堂氣氛更加活躍，有利于師生交流，教學(xué)相長(zhǎng)。在講解理論內(nèi)容是我們注重了對(duì)于應(yīng)用的偏重。也就是類似于案例性質(zhì)的課題。如針對(duì)學(xué)生主要將向電力公司就業(yè)，我們一般在授課時(shí)電力公司中設(shè)備（變壓器，發(fā)電機(jī)，配電線路等的問(wèn)題）為切入點(diǎn)結(jié)合課程內(nèi)容分析，這樣既能增加學(xué)生的學(xué)習(xí)氣氛又使他們了解到這門(mén)課程可以如何在實(shí)際當(dāng)中得到應(yīng)用。
4結(jié)語(yǔ)
在經(jīng)過(guò)實(shí)際工程電磁場(chǎng)教學(xué)中，通過(guò)采用啟發(fā)和引導(dǎo)等教學(xué)方法，并結(jié)合重慶文理學(xué)院課程改革的壓縮課程量的實(shí)際情況，通過(guò)調(diào)整課程內(nèi)容，注重讓學(xué)生對(duì)工程電磁場(chǎng)的基本概念和基本原理的深入理解，結(jié)合多種教學(xué)手段和方法，使得學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)提高了學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)質(zhì)量，能夠達(dá)到本課程要求的教學(xué)目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
[1]馮慈璋，馬西奎.工程電磁場(chǎng)導(dǎo)論[M].北京：高等教育出版社，2000.
篇13
1 引言
居里溫度是描述鐵磁材料的重要特征參數(shù)之一，其值的大小只取決于材料本身的成分與結(jié)構(gòu)，與外界條件無(wú)關(guān)。盡管測(cè)定居里溫度的方法很多，例如磁稱法、感應(yīng)法、電橋法和差值法等等，但它們都是利用鐵磁物質(zhì)磁矩隨溫度變化的特性，測(cè)量其自發(fā)磁化消失時(shí)的溫度。
本文介紹一種新的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其方法獨(dú)特，原理簡(jiǎn)明，直觀性強(qiáng)，信噪比高，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性好。
2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置
本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置示意圖如圖1所示，
被測(cè)樣品（繞有線圈的磁環(huán)），與溫度傳感器均置于同一鋁塊上，鋁塊的下方裝有發(fā)熱器。以上部件均放在一個(gè)耐高溫玻璃罩內(nèi)與外界隔離，以降低變溫系統(tǒng)與外界的熱交換。由溫度傳感器測(cè)得的信號(hào)經(jīng)-℃變換后送至數(shù)字顯示器及A/D轉(zhuǎn)換器一個(gè)通道。被測(cè)環(huán)形螺線管兩端的電壓經(jīng)AC-DC變換后送至顯示器及A/D轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)通道，所采集的數(shù)據(jù)由微機(jī)自動(dòng)處理，繪圖。（AC-DC轉(zhuǎn)換即為交流電壓信號(hào)變?yōu)橹绷麟妷盒盘?hào)，-℃轉(zhuǎn)換即為開(kāi)爾文溫度轉(zhuǎn)換為攝氏溫度）
3 的測(cè)量原理
一個(gè)總匝數(shù)為，平均周長(zhǎng)為，截面積為的環(huán)形螺線管的電感量為
（1）
若環(huán)內(nèi)充滿磁介質(zhì)，其相對(duì)磁導(dǎo)率為，則
（2）
其中，稱為磁導(dǎo)率。
就鐵磁質(zhì)而言，不是一個(gè)常數(shù)而是隨著磁化場(chǎng)的強(qiáng)度而變化。但只要增大勵(lì)磁強(qiáng)度使鐵磁質(zhì)處于飽和磁化狀態(tài)，則的大小不隨外磁場(chǎng)的改變而變化。而保持恒定，當(dāng)溫度升至居里點(diǎn)附近時(shí)，值則迅速下降，當(dāng)溫度高于居里點(diǎn)時(shí)，鐵磁轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾偶?，亦即故。
本實(shí)驗(yàn)就是在以鐵磁體為磁芯的環(huán)形螺線管兩端，施加交變磁化場(chǎng)，并使被測(cè)試樣到達(dá)飽和磁化狀態(tài)下，直接測(cè)量?jī)啥穗妷海呻S溫度變化的關(guān)系，就可確定鐵磁物質(zhì)的居里點(diǎn)。與均由微機(jī)采集，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
下面分別給出了計(jì)算機(jī)采集并繪制的錳鋅鐵氧體的升溫曲線（紅色）和降溫曲線（紫色）。
從圖中可以看出在溫度低于時(shí)，曲線基本上保持水平的直線，在接近居里溫度時(shí)，螺繞環(huán)兩端電壓值急劇下降，當(dāng)溫度大于居里溫度后，電壓便趨于平緩，并保持在某一數(shù)值。因此斜率最大部分外推到電壓為零時(shí)的溫度為所測(cè)磁性材料的居里溫度。
在三種不同加熱條件下升溫曲線與降溫曲線之間都存在一定的偏差，并且加熱檔位選的越高，兩曲線之間的偏差越大。主要有以下幾個(gè)原因：首先，樣品和溫度傳感器是嵌入鋁塊中的，其周邊存在一定的空氣隙，即未緊密接觸，尤其是被測(cè)樣品，熱量必須通過(guò)空氣和線圈傳到樣品中。其次，樣品、溫度傳感器和鋁塊三者的熱導(dǎo)率不一致。在加熱過(guò)程中，當(dāng)溫度傳感器測(cè)得某一溫度時(shí)，實(shí)際樣品并未達(dá)到此溫度，并且之間的偏差隨加熱速率的增大而變大。因此本實(shí)驗(yàn)加熱系統(tǒng)中采用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC），使加熱速度保持在一較穩(wěn)定值。并提供低、中、高三個(gè)加熱檔位。在升溫過(guò)程中，加熱必須緩慢進(jìn)行，保證整個(gè)升溫過(guò)程始終保持在一準(zhǔn)靜態(tài)。此外將樣品、傳感器及整個(gè)加熱系統(tǒng)置于玻璃罩內(nèi)與外界隔離，降低變溫系統(tǒng)與外界的熱交換。同樣在降溫過(guò)程中，鋁塊散熱要比樣品散熱稍微快些，因此當(dāng)溫度傳感器測(cè)得某一溫度時(shí)，實(shí)際樣品溫度并未降到此溫度。
5 總結(jié)
根據(jù)測(cè)量結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
（1） 本實(shí)驗(yàn)采用的測(cè)量方法，對(duì)比感應(yīng)法和差值法，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、信噪比高、無(wú)寄生電感等優(yōu)點(diǎn)。測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)穩(wěn)定，一重復(fù)性好。
（2） 加熱系統(tǒng)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)升溫速率的特性。
（3） 測(cè)溫系統(tǒng)采用集成溫度傳感器， 具有靈敏度高、線性好等優(yōu)點(diǎn)，并能與微機(jī)很好的匹配。
（4） 本實(shí)驗(yàn)采用了微機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，解決了試樣由鐵磁轉(zhuǎn)為順磁時(shí)因數(shù)據(jù)變化急速人工難以從容讀數(shù)，從而確保了實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性。
