引論：我們為您整理了13篇大學物理恒定磁場總結范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

物理學是研究物質的基本結構、基本運動形式、基本相互作用規律的一門自然科學，它的基本理論滲透在自然科學的各個領域，應用于生產實踐中的許多部門，是其他自然科學和工程技術的基礎。在人類追求真理、探索未知世界的過程中物理學展現了一系列科學的世界觀和方法論，不僅物理學的知識對各行各業的工作起到指導作用，物理學的研究方法也被大量應用于其他學科及工程技術的各個方面，物理學在人才的科學素質培養中也具有十分重要的地位［1］。因此，以物理學為基礎的大學物理課程，是高等學校理工科各專業學生一門重要的通識性必修基礎課（大多數高校的文科專業也開設了相應的大學物理課程），是每個科學工作者和工程技術人員，以及管理人員所必備的。

近年來，隨著我國教育改革的推進，非物理類專業大學物理的教學也遇到了一些新問題，其主要表現為以下幾個方面：諸如存在物理教學內容不斷膨脹而學時卻在減少的矛盾，大學的不斷擴招與學生的學習水平的矛盾，以及當前國內的大學物理教材一些內容與中學重復太多或有明顯脫節的問題，等等。要使學生更快地在中學物理的基礎上理解掌握大學物理的學習內容，大學物理課程與中學物理課程的銜接就成為了目前亟待研究的問題。

2.中學物理與大學物理恒定磁場內容的比較研究

2.1中學物理恒定磁場部分的內容標準

高中物理課程標準（以下簡稱“新課標”）的磁場知識在選修模塊選修3-1中，教材包括電場、電路和磁場。新課標在磁場部分的內容標準［2］：

（1）列舉磁現象在生活、生產中的應用。了解我國古代在磁現象方面的研究成果及其對人類文明的影響。關注與磁相關的現代技術發展。

（2）了解磁場，知道磁感應強度和磁通量。會用磁感線描述磁場。

（3）會判斷通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向。

（4）通過實驗，認識安培力。會判斷安培力的方向，會計算勻強磁場中安培力的大小。

（5）通過實驗，認識洛侖茲力。會判斷洛侖茲力的方向，會計算洛侖茲力的大小。了解電子束的磁偏轉原理及其在科學技術中的應用。

2.2大學物理恒定磁場部分的內容要求。

教育部2008年頒發的“理工科類大學物理課程教學基本要求”（以下簡稱“要求”）中有恒定磁場部分的內容要求。

2.2.1真空中的恒定磁場

在真空中的恒定磁場中，內容要求有：恒定電流、電流密度和電動勢；磁感應強度：畢奧―薩伐爾定律、磁感應強度疊加原理；恒定磁場的高斯定理和安培環路定理；洛倫茲力；安培定律。

2.2.2恒定磁場中的磁介質

在恒定磁場中的磁介質中，內容要求有：物質的磁性、順磁質、抗磁質、鐵磁質；有磁介質存在時的磁場。

2.3恒定磁場部分“新課標”和“要求”的比較

都涉及了例如磁場、磁感應強度、磁通量、安培力、洛倫茲力等磁場方面的基本概念，以及都要求會計算力的大小，只是要求要掌握的程度不同、計算方法不同；大學物理課程要求有而中學物理沒有的主要是畢奧―薩伐爾定律、磁感應強度疊加原理，恒定磁場的高斯定理和安培環路定理，物質的磁性。

2.4恒定磁場部分高中物理教材和大學物理教材的比較

本文以2007年1月第2版的人民教育出版社的《物理》教材（普通高中課程標準實驗教科書，以下簡稱高中物理教材）和2010年8月第1版的機械工業出版社出版的《大學物理》教材（以下簡稱大學物理教材）進行比較。

在高中物理教材的第二章中的電源、電流、電動勢和電路在大學物理教材中第14章前兩節中均有涉及，其中基本概念只是略微提過，研究方法和內容完全是更深層次；大學物理教材中第14章后四節的內容都是在高中物理教材的第三章磁場中的內容的基礎上進行了更深入的描述，其中就包含新知識：畢奧―薩伐爾定律、磁感應強度疊加原理，恒定磁場的高斯定理和安培環路定理等；而大學物理教材的第15章的內容只是在高中物理教材中提到了一個概念：磁性。

3.大學物理和中學物理在恒定磁場部分的銜接和深入

3.1真空中的恒定磁場部分的銜接及深入

這一部分在中學和大學聯系最主要的是磁感應強度這一塊。在中學是用理想條件下的探究實驗得出的結論：三塊相同的條形磁鐵并列的放在桌上，認為它們中間的磁場是均勻的，將一根直導線的水平懸掛在磁鐵的兩級間，導線的方向與磁場的方向垂直。保持磁場不變，改變電流強度和導線在磁場中的長度其中的任一條件，觀察導線的受力情況。經過多次試驗，得出安培力公式F=BIL，式中的B與電流和導線長度無關，但在不同的情況時B的值是不同的。而B正是能夠表征磁場強弱的物理量――磁感應強度B=［3］，安培力是洛倫茲力的宏觀變現，帶電量q的粒子在均勻磁場中與磁場方向垂直以速度v運動，得出B=。方向由左手定則判定。在高等物理中，磁場對外的重要表現是磁場對引入場中的運動的試探電荷的作用。實驗發現如果電荷在一點沿著與磁場方向垂直的方向運動時所受磁力最多F，而這個力正比于運動試探電荷的電荷量q，也正比于電荷運動的速度v，但比值卻在這點具有確定的量值，而與運動試探電荷的qv值的大小無關。這樣可引入磁感應強度（矢量B），大小可定義為B=。改點磁場的方向就是磁感應強度的方向［4］。在接下來的任一點電場強度的求解方面上就仿照靜電場的方法引入了畢奧―薩伐爾定律d= （正電荷）。在關于洛倫茲力的數學表達式上，當帶電粒子運動方向與磁場方向平行時受力為0；當帶電粒子運動方向與磁場方向垂直時它所受的磁場力最強F，F=qvB；一般情況下帶電粒子運動方向與磁場方向夾角為θ，此時F=qvBsinθ，根據右手定則確定洛倫茲力的矢量表達式為=q×（正電荷），負電荷的方向正好相反。

3.2恒定磁場中的磁介質部分的銜接及深入

關于磁性在高中物理中只是簡單地提到物理被磁化后物體擁有磁性，簡單地根據物體磁化的容易程度劃分了順磁質和抗磁質。在大學物理課程中，因為磁化后的介質會激發附加磁場，從而對原磁場產生變化得=+。根據相對磁導率μ的大小將磁介質分為四類：抗磁質（μ＜1），附加磁場磁感應強度與外磁場磁感應強度反向相反，磁介質內的磁場被削弱；順磁質（μ＞1），附加磁場磁感應強度與外磁場磁感應強度反向相同，磁介質內的磁場被加強；鐵磁質（μ?垌1），磁介質內的磁場被大大加強；完全抗磁體（μ=0），磁介質內的磁場等于0（如超導體）。然后根據疊加后的磁場和前面推導的公式進行不同的應用。

4.結語

通過分析大學物理教材和高中物理課程標準實驗教材，我們知道，中學物理注重對知識的探究，大學物理靜電場知識是在中學物理知識點的基礎上，根據學生認知能力的提高，應用不同的方法，如微積分知識和矢量代數知識，把中學常用的在勻強磁場的結論推導到一般的靜磁場中，并且為電磁場理論打下基礎。

參考文獻：

［1］教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會物理基礎課程教學指導分委員會.理工科類大學物理課程教學基本要求.北京：高等教育出版社，2008.

篇2

進入新世紀以后，我國高等教育事業迅速發展，大學物理課程的教學理念、內容、方法等都要適應教育改革的新形式。物理教師的任務就是探索如何在新形勢下，教好大學物理這門課，以適應21世紀對高素質人才的科學素質的需要[1]。教師在教學實踐過程中應不斷學習，拓寬自己的知識面，精心設計探究性課題，確立學生的主體地位，通過多樣化的教學方式，增強學生獨立思考能力，主動獲取知識、應用知識、解決實際問題[2]。教學設計是指教師依據教育教學理論、教學藝術原理，為了達到某階段教學目標，根據學生的認知結構，對教學目標、教學內容、教學組織形式、教學方法和需要使用的教學手段進行的策劃[3]。下面以《電磁感應定律》一節為例，談談筆者在這方面的做法。

1 教學任務分析

教材依據：《物理學》（高等教育出版社，馬文蔚，第五版）。

教學內容：第八章第一節《電磁感應定律》。

教學對象：本科學生。

教學時間：45分鐘。

本課題是大學物理中電磁感應部分的一個重要內容，是學習后續內容的前提和基礎，也是統領第八章的綱要。

2 學情分析

學生已學習了《靜電場》與《穩恒磁場》的內容，為本節課的學習奠定了理論基礎。中學楞次定律的學習，便于學生理解電磁感應定律數學表達式中“-”的具體物理意義。

3 教學目標

知識目標：理解產生電磁感應現象的條件；掌握電磁感應定律的內容；了解電磁感應定律的應用。

能力目標：增強學生探究的興趣，培養學生嚴謹的物理思維方法，提高學生運用電磁感應定律分析問題解決實際問題的能力。

情感目標：通過三峽水電站的介紹，增強學生們的民族自信心和自豪感。

4 教學重難點分析

重點：電磁感應定律內容的理解。

難點：電磁感應定律的應用。

5 教學內容及設計

5.1 引入新課

由詩詞《水調歌頭·游泳》詩句“截斷巫山云雨，高峽出平湖”引入，圖片展示三峽水電站，提出問題：為什么水輪發電機定子直徑如此大，而工業用電都是交流電，發電機到底如何發電？

設計意圖：創設情境，提問引導學生思考，激發學生學習本次課的興趣，增強學生們的民族自信心和自豪感。

5.2 新課教學

5.2.1 引言

1820年奧斯特發現電流磁效應；

1831年8月，法拉第通過一系列的實驗發現了“磁生電”現象；

1831年11月24日，法拉第向皇家學會提交的一個報告中，把這種現象定名為“電磁感應現象”，并概括了可以產生感應電流的五種類型：變化著的電流、變化著的磁場、運動的穩恒電流、運動的磁鐵、在磁場中運動的導體。

設計意圖：通過物理學史，介紹科學家探索磁生電的過程，使學生體會科學發現的不易，進入本節課教學。并設疑：在現在我們看來，法拉第總結的這五種類型都是引起了某一個物理量的變化，具體是哪個物理量呢？下面就來研究一下電磁感應現象，探究一下磁生電的條件。

5.2.2 電磁感應現象

實驗演示和Flash展示磁生電的實驗，學生觀察實驗現象，采用啟發式的教學方式，引導學生分析演示實驗，加強師生之間的互動交流，探究并討論產生感應電流的條件。

【實驗一】條形磁鐵插入、拔出線圈（實驗演示）。

實驗一

提問：電流計指針是否偏轉，偏轉方向如何？快速慢速移動條形磁鐵，電流計偏轉幅度差異？

答：電流計指針有偏轉，說明線圈回路產生了電流，雖然線圈回路面積S沒變，但穿過線圈回路的磁場的磁感強度B發生了變化，即S不變，B變；電流計偏轉方向不同，說明電流流向與磁場變大變小有關；快速移動條形磁鐵幅度大，慢速幅度小，說明電流大小與磁場變化率有關。

引導：是不是磁場不變，就不會產生電流呢？

【實驗二】處于U形磁鐵磁場中的導體棒移動（實驗演示）。

實驗二

提問：磁場發生變化沒有？是什么原因在導體棒回路里產生了電流？

答：U形磁鐵產生的是恒定磁場，磁場沒變，但處于磁場中的導體回路的面積發生了變化也會產生電，即S變，B不變。

引導：是不是磁場不變，回路面積不變，就不會產生電了呢？

【實驗三】處于恒定磁場中的矩形線圈轉動（Flash展示）。

實驗三

分析：磁場不變，處于磁場中的線圈回路面積沒變，但發現白熾燈在線圈轉動時時亮時滅，說明有電流產生，此時磁場方向與面積方向的夾角發生變化，即B、S都不變，B、S夾角變。

引導：處于磁場中的導體回路B、S、中任何一個物理量發生變化都會在導體回路中產生電流？那B、S、所確定的物理量是什么呢？

結論：通過一個閉合回路所包圍的面積的磁通量發生變化時，不管這種變化是由什么原因引起的，回路中就有電流產生，這種現象稱為電磁感應現象?；芈分械碾娏鹘凶龈袘娏?，回路中的電動勢叫做感應電動勢。

承上啟下：電磁感應現象的本質是產生了感應電動勢，那感應電動勢的大小方向如何？

5.2.3 法拉第電磁感應定律

從前面演示實驗啟發學生思考：感應電動勢與磁通量的變化的關系，同時引出電磁感應定律的內容。本節課的重點是電磁感應定律，予于詳細闡述。

5.2.3.1 內容

當穿過回路所包圍面積的磁通量發生變化時，回路中產生的感應電動勢與穿過回路的磁通量對時間變化率的負值成正比。

此公式不僅給出了感應電動勢大小計算還可以用來計算感應電動勢的方向。

①感應電動勢大?。捍磐繉r間變化率的絕對值。

②感應電動勢方向：設回路的繞行方向，按右手螺旋法則定出回路所包圍面積的正法線方向；根據磁通量的定義確定其正負；將磁通量代入電磁感應定律的數學表達式，計算電動勢的數值。若電動勢是正值，電動勢方向與繞行方向相同，負值則相反。

引入中學知識楞次定律，加深對公式中“-”物理意義的理解。舉例說明感應電動勢方向的判斷方法。

5.2.3.2 討論

拓展討論，多匝線圈的感應電動勢，閉合回路感應電流、感應電荷的計算。引導學生根據所學知識解決新問題。

①若回路由N匝線圈串聯

②感應電流

③感應電荷

5.2.3.3 例題討論：交流發電機原理

通過例題，Flash展示交流發電機原理，利用法拉第電磁感應定律解釋課前提出的三峽水電站的相關問題。

5.2.4 應用

理論聯系實際，采用圖片、動畫、視頻展示應用實例：動圈式話筒、金屬探測器、電磁爐和感應淬火，開闊學生視野和知識面，從而突破難點。

5.3 小結

主要結論多媒體顯示，概括歸納，使知識系統化，便于學生理解和記憶。

5.4 談論與拓展

直觀實例，提問思考問題：信鴿如何實現導航，拓展培養學生查閱相關資料，學以致用的能力。

5.5 作業

布置作業使學生對本節所學知識點的學習得到鞏固與加強。

6 教學總結

通過對大物理教材和高中物理課程教材的分析，本節課的設計使得教學內容緊密聯系實際。教師一方面采用傳統實驗演示，一方面充分利用各種現代教學技術手段，全面整合文本形式、動畫、圖片以及視頻等各類型教學資源，引導學生進行分析推導，發揮學生的主觀能動性，培養了學生分析能力和利用所學知識解決實際問題的能力。通過對電磁感應在實際工程中的應用的介紹，鍛煉了學生發散性思維能力。

注：此為作者在長江大學第五屆青年教師講課比賽獲一等獎的教案設計。

參考文獻：

[1]馬文蔚.物理學（第五版）上冊[M].高等教育出版社，2010：296-300.

[2]張晴.劈尖干涉教學設計案例[J].教學探索與實踐雜志，2010，（12）：128-130.

[3]朱美健，張軍朋.談物理課堂教學設計[J].物理教學探討，2007，（8）：7-9.

作者簡介：黃海（1980-），男，湖北荊州人，碩士，講師，主要從事大學物理教學工作，長江大學物理科學與技術學院，湖北荊州 424023

篇3

一、引言

“大學物理”是我國高等院校理工科類非物理專業的必修基礎課，其主要目的是為后續的專業課學習打下基礎?！半姶艌雠c電磁波” 是高等院校電子類和通信類專業的重要專業基礎課程，主要學習電磁場與電磁波的基本屬性、運動規律及相應工程應用等內容，但前期基礎就是“大學物理.電磁學”（后簡稱“電磁學”）的核心內容，但在知識內容的深度、廣度及實用性方面都有加深和拓展，同時也存在內容重疊的部分。為了避免“電磁場與電磁波”在教學過程中與“電磁學”中知識內容的重復，讓學生更好地學好“電磁場與電磁波”課程的核心內容，應分析 “電磁學”與“電磁場與電磁波”的區別，并規劃好二者的教學銜接問題，提高教學效率，保證教學質量。

二、教學銜接問題

“電磁場與電磁波”與“電磁學”這兩門課程從內容上來看都會涉及到電磁運動基本理論和電磁波相關理論，從研究的對象來看，本質區別不大。但是由于它們在教學目標上的區別，導致教學內容上也存在很大的差異，因此我們應在教學方法、教學重點和教學思路上區別對待，并做好教學銜接，提高教學效率，改善教學效果。

1.教學目標的銜接。“電磁學”課程一般在大學一年級開設，其作為一門通識性基礎課程，主要對電場、磁場、電磁波的基本概念、基本規律和基本方法進行學習和理解，為學生以后專業課程的學習打下堅實的基礎?！半姶艌雠c電磁波”是工科類高校電子工程、信息工程、通信工程等專業學生的必修課程，是信息技術的理論基礎，是電子信息大類專業學生的基礎知識部分。在課程定位上，其作為專業基礎課，將為后續“微波技術”“射頻通信電路”“電信傳輸理論”等專業課的學習奠定基礎。因此，相對于“電磁學”這門公共基礎課而言，其教學目標不同。通過該課程的學習，讓學生建立電磁場的概念，認識電磁場的物質性，掌握電磁場運動的基本規律，理解麥克斯韋方程的表達形式及其物理意義，并讓學生掌握一些典型電磁場問題的數學建模與求解，使學生能夠用“場”的觀點去思考、分析和計算一些簡單的電磁場基本問題。這將對學生的數學功底、邏輯推理、理性思維能力有一定的拓展?？梢哉f，兩門課程在教學目標上是一個由低到高的層次遞進關系。

2.教學內容的銜接。從教學內容上看，“電磁學”課程介紹了靜電場的基本性質、穩恒磁場的基本規律、電磁感應的基本規律，并簡單地引出麥克斯韋方程組，至于時變電磁場、平面電磁波、傳輸線、波導、天線等問題均未涉及。故它只是從“靜態”的觀點對電磁場的基本問題進行講解，使學生從整體上對電磁場有一個初步認識。而“電磁場與電磁波”作為電子信息大類專業不可或缺的專業基礎課，內容豐富的同時，難度也有所增加。它包括“電磁場”與“電磁波”兩大部分的核心內容?！半姶艌觥辈糠质窃凇半姶艑W”課程的基礎上，運用矢量分析描述靜電場、恒定電流場和靜磁場的基本物理概念，在總結基本實驗定律的基礎上給出時變電磁場的基本規律，引出邊界條件，學習靜電場問題的求解方法，如鏡像法、分離變量法等?！半姶挪ā辈糠种饕榻B電磁波在真空和介質中的傳播規律以及天線的基本理論。具體內容包括平面電磁波、傳輸線理論、導行電磁波以及電磁波輻射等部分。即這部分內容主要從“動態”角度描述和分析電磁波?？梢姡诮虒W內容上，“電磁場與電磁波”課程相對于“電磁學”課程不是簡單的重復，而是知識體系的遞進關系。

3.教學方法的銜接。“電磁學”課程的知識相對簡單，很多概念和規律都是在實驗基礎上，通過學生的感性認識后抽象出物理模型而建立起來的。而“電磁場與電磁波”課程卻側重于利用矢量分析和場論等數學工具，對物理模型所滿足的物理規律進行嚴格的理論推導，得出合理的結論，形成完整的理論知識體系。因此，在教學中我們應該有意識地引導學生從“形象思維”向“抽象思維”轉變與過渡，引導他們通過理性的思考、嚴密的分析、邏輯的推理來學習和理解電磁波傳播的內在規律。在理論學習的同時，輔助以一些仿真（HFSS、CST、MATLAB等）和演示驗證性實驗，加強對電磁波現象和規律的理解。這樣才能在教學方法上對兩門課程進行良好的銜接，改善教學效果。

三、結語

本文從教學目標、教學內容、教學方法上分析“電磁場與電磁波”與“電磁學”兩門課程的區別，找出它們之間的切入點，在教學過程中對兩門課程進行良好的銜接、承前啟后，使學生在知識上自然過渡，樹立學習的信心，提高“電磁場與電磁波”課程的教學效率， 保證課程的教學質量，具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]許琰，楊爽. 對大學物理教學改革的探索[J]. 教育教學論壇，2014，（1）：49-51.

篇4

新課程標準實施以來，全面促進了各地物理教學的研究，促進了教師改變教學理念，培養出一批具有創新精神的優秀教師。同時一些比較好的學校開設了豐富多彩的選修課，拓寬了學生的知識面，豐富了學生的文化生活。

但現在高中采用的是模塊教學的方式，由于課時限制和高考的要求，絕大多數學生不能把高中所有模塊都學完，造成學生知識結構不完整，對大學理工科專業的學習產生不利影響。因此有必要對高中物理模塊進行調整。

二、高中物理教學中遇到的困難

1、初高中銜接問題

初高中的思維方式和學習方法不同，思維方面從初中的定性、具體、感性到高中的定量、抽象、理性是一個跳躍，學習方法從初中物理學習偏記憶到高中物理偏理解又是一個轉折，學生學習方法的轉變需要一個適應的過程。

高中物理與初中數學的銜接不夠，初中物理對數學的依賴性不強，但高中物理對數學依賴性較強。學生剛進入高一學習，數學工具跟不上，如講位移、速度、加速度時有關矢量的表示；討論s―t、v--t圖象時斜率的物理意義等。運動學和力學章節調整后情況又是好轉，但學習力的合成和分解時三角函數知識的缺乏對學生學習還是造成很多困難。

2、物理教學課時不足，矛盾突出

課標規定一個模塊的學習課時為36個學時，這不能滿足實際教學的課時要求。課標規定必修和選修的總體學習時間為三年，但是為了保證畢業會考和高考有足夠的復習時間，課程內容往往高二就全部結束，這樣三年的教學內容壓縮到兩年來學，課時少的矛盾更加突出，加上模塊的學習有選擇性，在課時緊缺的情況下，教師只得放棄知識結構的完整性，通過減少模塊的學習保證高考的復習時間。

3、科學探究活動不能得到充分落實

高中物理課程標準指出：實驗是物理課程改革的重要環節。探究教學的意義和作用得到廣大教師和學生的充分肯定，但由于探究的過程需要較多的時間，加上實驗條件的限制，學生的科學探究活動往往不能得到充分的開展和落實。

4、模塊選擇和教材編排有不合理之處。

例如，動量定理和動量守恒定律屬于力學知識，也是物理學的重要定理，沒有和動力學知識一起放在必修模塊里，而是放在選修模塊里是不恰當的；相對論和波粒二象性都屬于近代物理學知識，又分別放在3-4和3-5兩個模塊里也是不合理的。高中物理3系列共有7個模塊，包括2個必修和5個選修模塊，而許多中學除了必修的2個模塊之外，5個選修模塊只學習2個或3的。怎么選擇由教師決定，有悖于當初制定選修模塊的初衷。

三、高校部分理工專業對高中物理的要求

本科教育規模大幅度增長使高等教育由精英教育向全民素質教育轉化，高中畢業后絕大多數學生都能進入高校繼續深造，高中階段的學習狀況直接影響大學的學習。大學物理作為一門核心基礎課程是許多理工科專業的必修課程，確保大學物理課程與高中物理順利銜接是學好這門課的必要條件。

我們以大學理工科專業的課程內容作為研究對象，通過對不同專業課程內容的分析，呈現大學學習所需的高中物理基礎知識。

對于機械和電子類專業，與物理有關的課程主要有普通物理、工程力學、電工電子學、電路、模擬 / 數字電子技術，這些課程的學習需要有高中物理力學和電磁學為基礎。

對于材料科學與工程專業，與物理有關的課程主要有物理化學、 材料性能Ⅰ――物理性能、材料性能Ⅱ――力學性能、材料熱力學，這些課程的學習需要有高中物理力學、熱學和原子結構為基礎。

對于能源與動力工程專業，與物理有關的課程主要有力學理論（工程力學、流體力學）、熱工學理論（工程熱力學、傳熱學等）、電工電子學理論等。這些課程的學習主要需要有高中物理力學、電磁學和熱學為基礎。

對于有關航空航天專業，與物理有關的課程主要有理論力學、材料力學、流體力學甲、彈性力學、振動力學 、氣體動力學、飛行器結構動力學，這些課程的學習均需有扎實的力學和熱學基礎。

對于有關海洋科學與工程專業，與物理有關的課程主要有理論力學、材料力學、流體力學、傳感與檢測技術，這些課程的學習均需高中物理力學和電磁學的知識基礎。

對于有關光學信息工程專業，與物理有關的課程主要有應用光學、物理光學、光電子學、光電檢測技術及系統 、光電信息綜合實驗，這些課程的需要有一定的力學和光學基礎。

通過以上分析，考慮到還有未統計的專業，可以發現，力學和電磁學是幾乎所有理工科專業都涉及到的知識，熱學的涉及范圍也很廣，其次是光學和原子物理學知識。

三、高中物理新的模塊設計

針對以上分析，可以把高中物理3系列的知識重新進行整合。考慮到現在許多中學必修+選修只學4―5個模塊的現狀，把現在的7個模塊（包括2個必修模塊和5個選修模塊）整合成5個模塊（包括3個必修模塊和兩個選修模塊）。具體劃分如下：

必修一劃分為三個章節，分別是運動、力學、牛頓運動定律，與原來一致。

必修二劃分為三個章節，分別是曲線運動、機械能及其守恒定律、動量守恒定律。與原來必修二不同的是撤掉天體運動，增加動量守恒定律。這樣劃分的依據是：天體運動是曲線運動的拓展，涉及許多物理學史等人文方面的知識，作為選修內容更加合適。動量守恒是物理學重要的守恒定律，應該作為必修內容，放在機械能守恒的后面是因為動能和動量這兩個物理量有很高的相似度，同時它們的學習方法存在著順遷移，放在一起可以促進相互之間的學習。

必修三劃分為五個章節，包括靜電場、恒定電流、交變電流、磁場、電磁感應。電磁的相關應用包括“互感和自感”、“渦流 電磁阻尼和電磁驅動”、傳感器建議劃分到選修二電磁波這章。因為力傳感器在探究牛頓第三定律的時候就有涉及，磁傳感器在前面磁場中有涉及。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容濃縮到一節或放在電磁波后面進行總結比較好。

選修一劃分為四個章節，包括分子動理論、氣體、物態和物態變化、熱力學定律共四個小節。具體內容與原來熱學的選修3-3一致。

選修二劃分為七個章節，包括機械振動、機械波、光、電磁波、波粒二象性、原子結構和原子核、相對論。這樣劃分的依據是機械振動、波、光在本質上有相似性，波的反射和折射用波面和惠更斯原理來解釋，學生不好理解，這部分內容建議刪除。 “實驗：用雙縫干涉測量光的波長”建議刪除，定量的分析過難。“相對論簡介”這部分內容可以簡化，教師對于這部分內容難講，學生也很難理解，只需向學生傳達出科技正在發展變化的思想即可。黑體輻射、康普頓效應、概率波和不確定關系等物理知識，應適當降低難度，可以將這部分知識作為科普知識介紹。

四、小結

高中物理模塊按照以上方式調整以后，便于教師教學，學生的知識結構也相對完整，為選擇理工科專業的學生進入高校順利學習打下了扎實的基礎。

參考文獻：

[1]普通高中物理課程標準

[2]余遠奕.高中物理新教材優缺點

[3]文奧教育.高中物理和大學物理有什么聯系以及有什么區別

[4]李金波.高職機械類專業大學物理課程教學改革[J].河南教育學院學報（自然科學版），2009（6）：59-61.

[5]徐靜.普通高中物理課程內容與大學物理課程內容的適切性研究[D].西南大學，2007

[6]張軍朋.高中物理教材的國際比較研究[J].物理教師，2003（6）：1-6.

篇5

1.3教學內容和教學進度的不同從教學內容來講，中學物理量少，概念、原理、規律簡單，對物理基本概念和基本定律只有初步淺層的認識，而大學物理涉及的知識量大，概念、原理多且相對復雜，對物理基本規律和物理基本定律要求更多的是掌握其本質和內涵。從教學進度上講，中學物理講的較慢，每個概念，每個公式，每個原理教師會進行全面詳細講解，每一個知識點教師都會講透講精，講課重點放在解題技巧的應試訓練上，教師會給學生總結題型，歸納方法，并督促學生為了高考不斷學習，學生的學多是跟著教師按部就班。而大學物理教學內容量大，而教學時數非常有限，進度快，教師講課一般都只著重把握知識整體框架，講清思路，注重理論性、系統性，不象中學那樣講得精細全面。對于解題方法有總結歸納，但習題課的次數較少，學生運用所學知識解決問題的能力較弱，對習慣于被安排、缺乏學習主動性的中學生，就很難在短時間內適應大學教學過程。

1.4學生學習方法的不同中學生一般課前不預習，課后也很少翻閱知識輔導書,只要課堂上跟著老師聽課，課余時間除了完成老師布置的作業外，就是作大量的習題,實行題海戰術，重復熟練程度高，認為學好物理的標準就是多做題，解難題，學生自主接受新知識的能力較差，不善于提問題，對教師的依賴性較強。而大學生必須做到課前預習,帶著問題去聽課,課堂上抓住重點、難點，做好課堂筆記,課后要翻閱大量課外資料，對所學知識要融會貫通，及時復結，做的題目不在多,而在精，要學會自學，善于提出問題，要有比較強的學習主體意識。中學物理由于數學知識的欠缺，很多物理概念、規律都是直接給出，沒有經過推導，這就決定了中學生接受物理知識的方式主要靠記憶，而大學由于有了高等數學、矢量代數、數理統計等工具，物理概念、物理規律大多可以做詳盡的推理，因而大學物理學習概念更注重概念的理解和掌握，物理過程的分析和論證。

2如何做好大學物理和中學物理教學的銜接

2.1循序漸進，適當放慢教學進度學生已習慣于中學教學慢節奏,少容量，講練結合的教學方法,若一開始就進行快節奏,大容量的教學,學生一下子不能適應，這不僅影響了大學物理的教學效果,同時也會挫傷學生學習物理的積極性。所以，我們在教學過程中最初應適當放慢教學進度，使學生逐漸適應，慢慢逐步進入正常的教學進度，從而達到讓學生適應大學的教學進度，學會大學的學習方法。

2.2通過物理緒論課灌輸大學物理的重要性大學教師應充分考慮大學物理和中學物理的區別,從一開始就讓學生明白大學物理和中學物理在研究對象、研究內容、學習方法等方面有許多的不同，讓學生知道大學物理不是中學物理的簡單重復。同時我們在緒論課中，應介紹物理學的發展歷史、物理學的發展現狀和物理學的發展的未來展望，從而引起學生學習物理學的興趣，另外對理工科學生來說，可以適當地給他們介紹物理學和自己未來的專業的聯系，以提高他們學習物理的積極性，例如對我們紡織專業的學生，可適當介紹量子力學與紡織材料等、質點、剛體力學與紡織機械方面的關系。同時還應強調，大學物理的基礎學科性質，學學物理不僅僅服務于后續的專業知識，更重要的是學會一種思維的方法、學習方法以及研究問題的方法。

篇6

1 引言

比較是一切思維和理解的基礎、是確定研究對象之間共同特征和相異特性的思維過程和方法。通過對事物相同和相異的比較、發現和揭示事物的內在本質。這種比較的方法不僅廣泛地運用于物理學研究之中、也經常用于物理教學之中。各種物理現象和過程、物理概念和規律都可以通過比較確定它們的共同點和差異點。如果教師認真研究教材、把握教材特點，將比較的方法以對比的方式運用在物理教學中就能促使學生思考，在對比分析中達到深化概念、活化規律、開拓思維、培養能力的目的，一般來說物理教學中常用的對比方式有如下幾種。

2 對比方式

2.1 正反對比

即對具有相反特性或對立傾向的物理現象規律進行對比。例如電磁學中的左右手定則，初學的同學的認識往往是模糊的，認為凡是要確定導體運動方向就用左手定則，凡是要確定電流方向就用右手定則，如果教師能及時引導學生對這兩定則所對應的物理現象進行如下對比分析：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，但運用左手定則的物理現象是由于導體中有了電流在磁場中受磁場力作用而運動，而運用右手定則的電滋現象中，是由于導體作切割磁力線運動而產生電流。從因果關系上看，前者中電流是原因，導體受力而運動是結果；后者中導體運動是原因，產生的電流是結果。可見兩者的原因和結果恰好相反。

2.2 辨異對比

即將相似、相近或相關的事物進行對比。

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：大小相等、方向相反，作用在一條直線上。

它們的不同點：作用力與反作用力作用在兩個不同的物體上，同時產生同時消失，而平衡的二力作用在同一物體上，不一定同性質也不一定同時產生或同時消失。

2.3 求同對比

對不同的物理現象與過程進行對比分析，找出它們的共同本質和規律，確定解決問題的共同辦法。例如下面三題：如圖2所示。

圖2

題1 圖2（a）中，質量為M長為L的木塊靜止在光滑水平面上，一質量為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，質量為M長為L的平板小車靜止在光滑水平面上，質量為m的滑塊以初速ν0滑到小車上，如果滑塊在小車上滑動時所受阻力恒為f，為使滑塊不從小車上掉下來，ν0的最大值應為多少？

題3 圖2（c）中光滑水平軌道上有兩個半徑為r的小球，當球心間距離大于L（L比2r大得多）時，兩球之間無作用力，當兩球之間距離小于或等于L時，兩球之間存在著恒定斥力。設質量為m的球以速度ν0沿兩球連心線向原來靜止的M球運動，欲使兩球不發生碰撞，ν0必須滿足什么條件？

上述三題所給出的實物裝置條件不同，相互作用力性質也不一樣，但仔細對三題一一對比分析就會發現許多共同點：①相互作用力形式表現為推斥且恒定不變，②質量為m的物體作勻減速運動，質量為M的物體作勻加速運動，③系統動量守恒。④臨界條件一樣。m與M的速度相同。綜合起來可以看到三題形異質同，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的求解過程中來。在習題教學中經常進行這樣的對比分析，對習題進行形質歸類，于異中求同，既能產生舉一反三、觸類旁通、提高解題速度之效果，又可培養學生分析和綜合問題的能力。

2.4 相似對比

即對不同類事物進行分析綜合，比較出它們的類似特點，從而為認識和解決新物理問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如密度、壓強、功率、加速度、電阻、電場強度、磁感應強度等……。在教學中大量使用物理量前后對比講授，既有利于新概念的引入，又加深了對舊概念的認識。特別是在總復習時進行歸類對比分析，還能逐步總結出這類物理量的共性，這類概念均是用其它兩個或兩個以上的物理量的比值來描述，它們本身又不依賴于這些相關量的大小，只存在量度關系，不存在因果關系。許多物理現象雖然其本質不同，但有著類似的變化過程和規律，如靜電場與重力場、電磁振蕩與單擺、分子勢能與彈性勢能、光波的干涉和機械波的干涉，電容器與柱形水容器，在教學中借助同學們熟悉的類似知識進行新概念和新規律的講授，就好像帶著學生故地重游一樣，從舊入新，以舊帶新，這樣的教學一定會輕松自然，收到事半功倍之效。

2.5 順逆對比

即對物理過程的順逆，思維過程的順逆，解題方法的順逆進行對比，使學生在分析和解決問題時思維流程自由地進行順逆回環，增強逆向思維能力。例如豎直上拋與自由落體運動，理想氣體狀態可逆變化，物質三態相互轉化，透鏡成像時物像共軛，又如物理學家奧斯特在發現“電生磁”后自然地進行逆向設想“磁生電”，麥克斯韋由“變化的磁場產生電場”逆向聯想到“變化的電場產生磁場”。力的分解與合成，運動的合成與分解，凸透鏡成像中物像位置互換等一些由因導果，或執果索因，由正到逆或反逆為正，正逆交替的思維方法和過程。

2.6 一般與特殊對比

物理知識常常既具有一般規律，又存在某種特殊性。通過兩者對比明確特殊與一般的關系，由特殊歸納到一般，或由一般演繹到特殊使學生深刻認識到事物矛盾的普遍性或特殊性的辯證關系。例如能量轉換和守恒較為一般的一般規律與各種特殊情形下的功能原理的關系如圖3所示為若干個物體組成的能量系統，W表示外界對系統作功，Q表示外界給系統傳熱。Ek表示系統內各物體動能總和，Ep表示系統內各物體間勢能總和，E內表示系統內各物體的內能總和。

3 結語

本文是在自己的物理教學過程中，總結的幾種對比教學方法，在實際應用中使學生對物理概念的理解更加準確，解題更加快捷，提高了學習興趣和學習效率，深受學生歡迎。

參考資料：

篇7

一、引言

《電磁場與電磁波》這門課程是電類專業學生必修的技術基礎課，是電氣工程師必備的基礎知識，而且《電磁場與電磁波》這門課程知識非常系統，學好這門課程對學生分析問題解決問題的能力有很好的訓練作用，培養學生用數學方法解決實際問題的能力。電磁理論在我們生活中各個方面有廣泛的應用，電磁場作為能量的一種形式，是當今世界最重要的能源，電磁波作為信息傳輸的載體，成為當今人類社會和獲取信息、探測未知世界的重要手段。但是要學好這門課程要求學生的數學基礎要好，由于很多同學高等數學和數學物理方程的基礎太差，導致他們在學習這門課程時難度很大，以至于大多數同學感覺這門課程太難，被同學們稱為理工科學生的“四大名補”之一。實際上這門課程知識非常系統，掌握住課程的主線，掌握住解決問題的固定步驟，學習起來并不難。

二、《電磁場與電磁波》教學存在問題

目前我校電子信息工程和電子科學與技術兩個專業開設《電磁場與電磁波》這門課程，安排的大三上學期，學生大一、大二兩年學完了高等數學、大學物理、復變函數與積分變換、數學物理方程等課程，為學習《電磁場與電磁波》這門課程儲備了一定的數學和物理知識。但是由于部分學生數學基礎打得不牢固，而且又間隔了一年左右的時間，造成再用這些知識的時候不能得心應手?！峨姶艌雠c電磁波》這門課程理論性強、概念抽象、公式繁多，需要掌握的定理和定律20個以上，重要公式40個以上，這些公式和定理如果不掌握，《電磁場與電磁波》的題目就無從下手，而且教材上電磁場的基本規律都是嚴格意義上的數學推導而得到的物理場的數學規律，繼而對數學物理模型的解析解和數值解進行定性、定量分析，最終得出電磁場的物理性質。在推導過程中，不僅要求具有基本的物理知識，還要能靈活地運用高等數學、復變函數和數學物理方程中的一些經典性的解法。此外，由于傳統教學手段的限制，電磁場的三維特性和電磁波的波動性等抽象內容無法生動、形象地展示給學生，使得許多學生無法理解從這些模型中建立起來的許多概念，從而影響整個課程的學習?？傮w說來，這門課程對學生來說難度很大，造成學生缺乏學習興趣，考試不及格率較高。

三、課堂教學改革探索

1.聯系實際生活激發學習興趣。這門課程的第一節課我都要先講一個緒論，講這門課程的用處，講電磁場理論的發展歷史，講電磁場電磁波在生活中的應用。講電磁場理論的發展歷史的時候，講到學生曾經在中學物理和大學物理中見過的很熟悉的名字，他們會覺得很有意思，名人重大發現的經歷同時也是對學生的很大的激勵。講電磁場理論的應用時，講到電話、電報、電視、廣播、衛星通信、GPS定位、3D電影等技術，更是和我們的生活息息相關，同學們很容易產生濃厚的興趣。講到第二章中一節媒質的電磁特性時，我們生活中的電器微波爐就是利用電介質的極化特性實現食物的加熱，理論聯系實際一方面激發了學生的學習興趣，另一方面加深了其對內容的理解。

2.及時總結發現規律?！峨姶艌雠c電磁波》里有太多的定理和公式需要記憶，這也是同學們學不好這門課程的重要原因，如果這些定理和公式根本都記不住就更不要提應用，大學生們到了大三，都對自己的將來有了規劃――考研或者工作，考研的學生對考研的課程學習非常認真深入，其他課程過關就好，找工作的學生更多關注學什么能對找到好工作有幫助，考研的課程里面考《電磁場與電磁波》這門課程的專業很少，所以大部分同學學習這門課程的目的都是為了學分，不愿意下很大的功夫深入學習。所以要求老師對基礎知識及時總結，通過不斷地總結發現里面的規律。比如真空中電磁場的基本規律和媒質中電磁場的基本規律，方程的形式類似，有了這些基本規律得出麥克斯韋方程順理成章。

《電磁場與電磁波》中的習題都有一定的難度，但里面都有規律可循，比如已知電荷分布求電場，經常要用到高斯定理，找到電場分布的對稱性，找到高斯面，問題的求解迎刃而解。第五章均勻平面波在無界空間中的傳播中，解決問題的時候也是，首先寫出波函數的一般表達式，然后根據條件分別求出電場的振幅、初位相和傳播因子，根據電場和磁場的關系求出相伴的磁場。

3.多媒體授課結合板書。電磁場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間變化，對矢量的數學處理復雜度遠遠超過標量，遇到矢量的面積分、線積分學生無從下手。教材中關于均勻平面波在無界空間中的傳播、波的極化和駐波、行波等，對于學生來講是很抽象和難想象的。利用多媒體課件具有生動、直觀、形象的優點，以動畫、圖形的形式將抽象枯燥的內容變得形象生動，使復雜的物理過程變得更加簡單直觀，這樣大大提高了學生的學習興趣。多媒體授課作為一種新技術有很多的優勢，每堂課的知識量大，授課方式較為單調。不知不覺老師就講了太多的知識，學生長時間連續聽講，易形成枯燥的情緒和疲勞的心態，為緩解學生聽課的緊張度和疲勞度，不僅要求教師授課運用豐富的教學技能和教學語言，同時也要求教師用課堂教學常用的示范法、教練法等各種教學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的合理結合。采用黑板板書的形式，板書課堂教學內容的框架及重點，同時為學生做好課堂筆記贏取時間。并通過生動、富有感染力的教學語言去激發、引導和配合學生的思維活動，既鍛煉學生的基礎思維，又注意培養學生的創造性思維和批判性思維。所以教師平時要注意加強形象化知識的積累，比如收集圖表、動畫，制作Flas，不斷豐富完善多媒體課件。

4.多講例題加深理解。電磁場與電磁波的基本規律、公式非常多，為了加深對公式的理解，應該多做題加深理解，每個知識點都選擇典型的例題進行詳細的講解，并歸納出解題思路規律。例如為了加深學生對高斯定理的理解，這方面的例題一定要精講，讓學生通過電荷的分布形式找到電場分布的某種對稱性，找到容易進行積分的高斯面，這類題目的關鍵是找到高斯面，通過解這類題目，學生更好地理解了電位移矢量對封閉面的通量僅僅和該封閉面所包含的電荷量有關。恒定磁場中的安培環路定理也是描述磁場的一個非常重要的規律，由電流的分布分析磁場分布的某種對稱性，找到所要積分的環路，這一步是確定磁場的關鍵，通過積分確定磁場。通過解這類題目，學生更深刻地理解到磁場強度對閉合曲線的環流僅僅由該閉合曲線所鉸鏈的電流決定。

另外，利用課外時間定期對學生進行答疑，電磁場電磁波教材的內容非常多，在課堂上能夠講的例題非常有限，基本上每個知識點最多1～2道，僅僅利用上課的90分鐘要讓同學們都理解很難做到，如果學生在課下看書或者做題是經常會遇到不會或者不懂的地方，如果不及時地解決，學生慢慢地就會掉隊，導致最后放棄這門課程的學習。所以老師應該多抽時間采取各種途徑及時解決學生的疑問，比如電話交流、網上交流或者電子郵件交流等等，加強師生之間的溝通，老師可以及時發現同學們的問題，了解他們的學習狀態，鼓勵他們好好學習，通過這樣的溝通相信同學們學習這門課程的興趣會更濃厚，老師也能在和同學們的交流中改進自己的教學方法，豐富自己的教學經驗，更好地服務于學生。

5.嘗試開設新實驗。受實驗條件的限制，大部分高校都沒有開設相關的實驗內容，我校開設的《電磁場與電磁波》課程54個學時，全部為理論學時，目前很多高校嘗試開設《電磁場與電磁波》的實驗。但是硬件實驗設備大都為單臺套，僅適合實驗演示，實驗過程程序化呆板，學生動手機會少，缺乏手腦互動，因此雖然投資大，但收益少。利用軟件仿真可以實現“少投入，高收效”的建設目標，并能夠激發學生學習熱情和興趣，促進學生自主分析、解決問題能力的培養；比如利用Ansoft Maxwell軟件進行靜電力、靜磁力、電容、電感等的計算，并與理論結果相比較。學生可以通過仿真實驗，學習邊值問題的求解，學會如何加載源和邊界條件，從而加深對電磁場的理解。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，學生可以通過自己設計的仿真程序觀察到電磁場分布的情況。所以我們《電磁場與電磁波》課程建設的下一步的目標是增加課內實驗內容，通過實驗驗證并鞏固所學理論知識，激發學生的學習興趣，進一步增強學生的創新能力。

四、結論

通過分析電磁場電磁波這門課程目前存在的問題，提出了幾個教學改革探索的方向，通過聯系實際激發學生的學習興趣、及時總結發現規律、把多媒體教學和板書有機結合、多講例題加深理解和開設實驗，最終讓學生能夠愿意學習這門課程，并且能夠學好這門課程。面對《電磁場與電磁波》這門公認的難教又難學的課程，我們要發揮知難而進的精神，多下功夫，多探索，多創新，相信功到自然成，有付出也必然有收獲，用自己對待工作的精神感悟學生，所謂教書育人的道理就在這里。

參考文獻：

[1]謝處方.電磁場與電磁波[M].第4版.北京：高等教育出版社，2006.

[2]丁蘭，陸建隆.電子信息專業《電磁場與電磁波》教學內容體系結構改革的探索[J].菏澤學院學報，2010，（9）.

篇8

1.3考評方式單一本校大學物理的考評方式基本是采用期末成績為主，平時出勤和作業為輔的的方式.學生學部分還是以應試為向導，學習被動，沒有深入領會到物理的奧妙.

2改革方向

為了解決教學中遇到的這些問題，針對獨立學院特色，大學物理改革可以從以下幾方面入手.

2.1不同專業區分對待，應制定不同的教學大綱大學物理涵蓋的內容是非常廣泛的，包括力學、熱學、電磁學、波動光學和近代物理等五篇，如果要全部授予學生，學時往往不夠，而且只授予學生點滴皮毛知識而已.教師應該深入各系進行調研，了解不同專業的需求.教學中做到心中有數，有針對性的授課.讓學生深刻認識到大學物理有本專業的特色，為他以后的專業課學習以及之后的工作有所準備.比如對于機械類專業，跟物理緊密相關的專業課程有“理論力學”“結構力學”“工程力學”等，對于他們大學物理教授時應重點放在力學和熱學篇章，如質點運動學、牛頓運動定律、功和能、動量、剛體定軸轉動、機械振動、熱學等.教師在授課時就應該多注重力學的分析和計算，并且多舉一些跟專業相關的例子，如飛輪、皮帶輪、滑輪的轉動問題，橋梁結構的承重、鋼架的頻率和周期等.而對于電子信息類專業，后續的專業課程里“電路分析”“電子技術”跟物理關聯較大，對于他們大學物理教授時應重點放在電磁學篇章，并多介紹相關的科研新進展，以增強學生對大學物理的興趣.同時，增設電磁波的知識點并將其作為重點介紹，為后續專業課程電磁場與電磁波做好準備.

2.2物理理論與實驗教學結合大學物理是一門實驗性的科學，很多物理定律都是實驗總結得到的.但是很多學校的大學物理理論課和實驗課是分開設置的兩門課，由不同的教研室不同的老師教授.這樣的教學就有可能使得理論和實驗相脫節.應該加強理論課和實驗課的統一，或者直接由同一部門來授課.有些比較復雜的實驗在實驗室操作，而有些儀器比較簡單的實驗可以直接搬到教室穿插在理論課上進行演示.建議可以學習麻省理工學院的WalterLewin教授在公開課《電和磁》課上的的授課方式，用直觀的實驗來演示復雜深刻的物理原理，使得課程具有啟發性和趣味性.比如，靜電屏蔽、光的偏振、駐波等都可以穿插在理論課上進行演示.這樣不僅可以化抽象為具體，學生親眼看到，甚至親自參與驗證，對定理的理解會更加深刻，同時可以提高學生的學習興趣，激發他們的科研興趣，培養創新意識.

2.3將物理理論和現實生活和社會實際結合起來物理學并不是一堆枯燥的定理和公式堆砌起來的學科，它反映的是自然界萬物的規律，是一門和生活息息相關的學科.物理課程改革要強調“從生活走向物理，從物理走向社會”，即注重與社會實際和生活實際相聯系.而物理教師就可以起到這個橋梁的作用，教師在上課時，要特別注意將物理內容和實際生活的應用聯系起來介紹，激發學生學習興趣.比如，講到渦流時，就可以舉電磁爐、渦流探傷、探測金屬（安檢、掃雷）等例子；講到角動量守恒定律的應用時，就可以舉跳水運動員空中翻轉、花樣滑冰運動員旋轉、舞蹈演員旋轉等例子；講到熱學循環時，就可以介紹冰箱、空調的工作原理等.把物理理論知識跟生活社會實際結合起來，學生能夠深切體會到物理是一門很有用的學科，變被動接受知識為主動學習.

2.4考評多樣化，注重素質教育對學生大學物理課程的考評單純采用平時作業和期末考試的形式的話，不能完全反映學生對物理知識的掌握和應用程度，這種考核方法不適應素質教育的要求.比較全面而科學的評價標準應該包括對知識的理解、應用和創新.教師可在傳統考核方式的基礎上增設其他比較開放、靈活的考核方式，比如李元杰推薦的數字物理教學方法。可根據學生專業特點在開學初開設一些小課題或者小應用公布給學生選做，學生可以自由組隊選題，也可以個人單獨選題.讓學生自己檢索資料、分析原理，并以科技論文或課件的形式在課上跟大家回報分享和討論，有些模型還可以做成動畫的形式演示出來給大家看.這樣不僅可以開闊學生的視野和思路，也能培養學生自學能力、科研能力和創新能力.這樣的考核方式還可以讓師生很好的互動起來，并讓學生充分參與到課堂教學上來，同時鍛煉了他們的團隊協作精神和社會實踐能力.課題的成果最終計入本門課程總成績中，教師評價的話也可以靈活一點，直接讓全班學生現場評分.

2.5成立物理興趣小組大學物理作為一門公共課，一般都是大班授課，很多學生有問題也很難全部在課上反應給老師，師生互動也會受到限制.為了解決這個問題，可以在班里或者整個學校內成立物理興趣小組，也可以建立相關的物理網站和論壇，大家可以聚在一起或者在論壇上討論問題，各抒己見.老師可以定期參與到興趣小組的討論中，并隨時到物理論壇上跟同學交流討論.同時還可以把課件、題庫、演示實驗、上課視頻、物理學史介紹等資料上傳到網上，還可以設置網上輔導、在線提問等模塊，以彌補課上教學課時的限制，同時擴充大家的視野，拉近師生距離.只有當學生和老師之間建立起個人的直接聯系的情況下———這時學生可以討論概念、思考問題和討論問題———才能達到最好的教學效果.

2.6承上啟下大學物理教學要做到承上啟下.所謂的承上，指的是要結合中學物理和高等數學的基礎.首先要讓學生理解大學物理不是中學物理的簡單重復，大學物理比中學物理要更加廣博，內容也更加深奧.教師在授課過程中，要與已經學過的中學物理內容聯系起來，進行比較和區別，引導學生應用新的思維，采用新的方法來解決大學物理問題.其次要讓學生明白高等數學與大學物理的密切聯系，在大學物理授課之前，都要先了解學生的高等數學基礎，對于高數基礎比較薄弱的，還要適當的給他們補習高數的知識，特別是矢量代數和微積分運算.大學物理教學也要做到啟下，即為學生后續的專業學習和工作服務，讓學生認識到大學物理的意義所在.

篇9

電與磁不僅是我們生活中常見的現象，也是物理學科中的一個重要組成部分。從初中開始我們就已經接觸有關電與磁的基本概念，高中的時候我們研究一些電流、磁現象的基本規律以及一些基本的場問題，在大學物理的學習中，電與磁仍然是我們要深入研究的對象，電磁學和電動力學這兩門課就是研究電磁場理論及其應用的。但相對于電動力學來說，電磁學所研究的對象和所需要的數學知識工具都比較簡單，通過對電動力學和電磁學的教學研究以及對關聯知識之間的思考，筆者認為以下幾點對同學們學好電磁學和電動力學有很大幫助。

一、樹立學科體系思想，注重知識間的橫向和縱向聯系

電動力學和電磁學兩門課程所涉及的都是電與磁的理論基礎。電磁學以處理穩態情況為主要內容，主要講述電磁現象的主要概念和規律，可以說是對高中電磁知識的豐富和延伸；電動力學則是從麥克斯韋方程出發，討論電磁場和電磁波的性質及其在各種條件（真空，介質）中的應用。兩門課程既有獨立性又相互滲透，內容上有深刻的聯系，這為兩門課程的關聯學習創造了自然條件[1]。我們在學習的時候要注意知識間的橫向和縱向聯系，以便形成一個有條理的、層次分明的學習體系。

例如，在電磁學中學習靜電場時有：高斯定理：靜電場中任一閉合曲面的磁通量等于該曲面內電荷的代數和除以？著。[2]即■■?d■=■；環路定理：靜電場沿任意一閉合曲線的環流為零，即■■?d■=0。在電動力學學習中，我們只要注重知識間的橫向和縱向聯系，就可以從靜電場的高斯定理得到靜電場的散度？犖?■=■；聯系靜電場的環路定理就可以得到靜電場的旋度？犖×■=0。

在電磁學中學習恒定電流激發的磁場時有，磁場的高斯定理：■對任意閉合曲線的通量都為零，即■■?d■=0；安培環路定理：恒定磁■場對任意曲線L的環流滿足■■?d■=？滋0I。而在電動力學學習中，我們又會利用磁場高斯定理來研究磁場的散度？犖?■=0；利用安培環路定理研究磁場的旋度？犖×■=？滋0■。

從這些基本規律之間的聯系我們不難看出這兩門課程之間的緊密關系，因此，在學習的時候要有目的地將電磁學和電動力學課程進行關聯學習，要注意前后知識之間的聯系，利用知識點之間的聯系將兩門課程形成一個有機整體，這樣更容易將繁雜的電磁知識歸類，有助于促進兩門課程學習的相輔相成，在已有的基礎上學習將更容易掌握有難度的知識點。

二、注重“從個別到一般”、“從特殊到普遍”的學習方法

在學習電磁學內容和電動力學中的麥克斯韋方程組后，很多同學都認為麥克斯韋方程組就是綜合庫侖定律、安培定律、畢奧-薩伐爾定律和法拉第電磁感應定律并補充了位移電流的效應后的結果，其實這種認識是不夠確切的。如果你分別用庫侖定律和麥克斯韋方程組去求解等速運動帶電粒子的電磁場，就會發現所得兩個結果是不一樣的。這是因為庫侖定律作為靜電場的規律，其中既包含了電磁現象的普遍規律又有其自身的特殊性。所以在學習的過程中要注意各個規律的適用性。

在我們學習的過程中，我們通常都是從特殊情況開始學習的。因為特殊條件都是比較簡單的情況，而一般現象就會比較復雜，就會涉及更多的變量。怎樣才能從個別的、特殊的現象得到一般的、普遍的規律，這就需要我們對那些特殊的規律進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含的普遍意義。因為普遍性的東西就包含在一些特殊的情形中，而特殊規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律。通過認真分析，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中的基本方程――麥克斯韋方程為例進行分析。

？犖?■=■是適合靜電場的庫侖定律以及高斯定理導出的，反映的是電荷對電場作用的局域性質，空間某點領域上，場的散度只和該點上的電荷密度有關而和其他點的電荷分布無關，電荷只激發其鄰近的場。由此可知，雖然庫侖定律描述的場不適合普遍情況，但高斯定理所反映的電荷與電場線的定量關系卻是普遍適用的，在一般的運動電荷情況下，局域關系？犖?■=■仍然成立[2]。

？犖×■=0是庫侖定律下的電場對任意一條閉合回路求環量得來的，它證明了電場的無旋性，但在實踐當中，我們可以發現無旋性只是適合靜電場的情形，而在一般情況下的電場是有旋的。根據普遍的電磁感應定律可以得到有關一般電場的旋度關系？犖×■=-■。

？犖?■=0是在磁場穩定的情況下得出的，■來源于與之適合的恒定電流產生情況下的畢奧―薩伐爾定律，說明靜磁場的散度為零。但實踐證明，一般的磁場也有？犖?■=0，它是一個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■，因為？犖?（？犖×■）=0，所以？犖?■=0時，上述公式是成立的。然而對恒定電流來說有？犖?■=0，電流不是恒定的時候，根據電荷守恒定律得到的是？犖?■=-■，這說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假設的物理量――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式？犖×■=？滋0■+？滋0ε0■。

從以上這些例子不難看出，物理學中許多一般性的定理的產生，都是在不斷總結特殊情況下的規律并加以修正而得出的。因此，我們在學習電磁知識的時候一定要注意把握“從個別到一般”、“從特殊到普遍”的學習規律，這樣才能更好地學習和理解物理世界的奧秘。

三、利用數學知識把握電磁學和電動力學的學習

矢量和標量是數學知識中很重要的概念，矢量代表的是有大小、有方向的量，標量代表的是數值的大小。標量和矢量可以構成標量場和矢量場。而電場和磁場也是通過場來對處于其中的物體進行作用的，且電場和磁場強度都是有大小有方向的量，所以電場和磁場就構成了矢量場。在學習電磁學和電動力學的時候我們都會用到矢量，如果我們能認真把握好矢量運算在兩門課程之中的運用，對我們學習好電磁知識將會有很大的幫助。

例1：邊長為a的立方體各個頂角上均放有一電量為q的點電荷，求各點電荷所激發的電場在立方體中心的總電勢和總場強。

電勢是標量，若以無窮遠為零電勢點，則每個點電荷在立方體中心的電勢為U0=q/4πε×■a，由標量的性質可知，總電勢為8U0；由矢量場的性質可知，每個點電荷在立方體中心O激發的電場都是矢量，O點的總場強就是將各點電荷在O點所激發的場強的矢量疊加起來，根據對稱性，各矢量疊加后總場強為零。矢量分析作為解決電場和磁場問題的一個有效手段，在電磁學中用到的是比較基礎的矢量加減、點乘、叉乘，在學習電動力學的時候，隨著我們對電磁場問題研究的深入，我們需要了解更多的有關矢量場的特點。矢量場最重要的特點就是散度和旋度，將散度和旋度的概念引入電磁場就會得到許多新的且十分重要的電磁場的性質，對我們認識和學習電磁場有很大幫助。

例2：靜電場的散度為？犖?■=■，根據散度的意義，我們可以從這個式子里邊知道靜電場是有源的，若是？犖?■=0，則可以說明該處沒有電場線發出。靜電場的旋度？犖×■=0，則說明在靜電場的情況下電場沒有渦旋狀的結構。而任意由電流激發的磁場的散度都是？犖?■=0，則告訴我們電流激發的磁場都是無源的，任意一條磁感應線都是閉合曲線。

從許多的例子都不難看出，矢量分析對我們學習電磁知識有很大的幫助，好好利用矢量這一數學工具將使我們在學習電磁學和電動力學這兩門課程的時候能更好地形成一條主線，更好地由淺入深地掌握電磁場的各種性質和運算。

參考文獻：

[1]崔燕嶺，等.電磁學與電動力學的關聯教學[J].物理通報，2010，（10）.

[2]蔡圣善.電動力學[M].第3版.北京：高等教育出版社出版，2006：22-25.

[3]曹昌祺.電動力學[M].第4版.北京：科學出版社出版，2008：310-316.

篇10

1細化教學目標

教學目標可以是一般性的，也可以是具體的。按照認知科學家Bloom[3]的分類方法，教學目標一般涵蓋知識、理解、應用、分析、綜合和評估六個方面。它們必須具體化并貫徹到大學物理的課堂教學中去：(1)正確使用物理概念和術語，對于相似的物理概念能夠作出明確的區分，如質量和重量，磁場強度和磁感應強度，內能和機械能等。(2)解釋主要組織原則和物理概念，特別是守恒定律，明確其應用場合。(3)能夠辨認出物理系統中的各種相互作用、特征和信息，對于其中存在的可以忽略不計的相互作用能夠作出判斷，如靜電庫侖相互作用中不考慮兩個帶電體之間的萬有引力。(4)識別和描述物理知識有用性范圍，理解物理和技術之間的關聯方式，如電磁波和微波爐。

2把交互式教學方法引入課堂

交互式教學最早由Palincsar提出，之后又得到進一步的研究和發展。這種教學方法又稱功能-意念法。它強調課堂教學必須以學生為中心，學生的積極參與要貫穿在教學過程中。采用此種教學方法的教師在課堂上將一些類似多項選擇的問題提供給學生。這些問題往往定位在定性的層面上，如若電路中的開關合上，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行一步計算就可以完成的問題。干擾項一般都是學生最容易犯的邏輯推理錯誤，必須要求所有學生以一種匿名或者半匿名的方式對問題作出反應，然后教師才能估計出學生對概念的掌握程度。如果某個概念能夠被很好的理解，則可以進入下一個主題，但如果有不少學生選擇了錯誤的答案，教師則要求所有學生提供所選擇答案的原因。大多數情況下，那些選擇了正確答案的學生會設法說服他的鄰居，這種高效率的運作方式會讓大多數學生很快掌握相關概念。如果做不到這一點，教師需要作進一步的解釋，尤其要注意先前概念導致的理解上的誤區。此時教師可以修改問題或者提供一個類似的問題要求學生作出第二輪反應并展開討論。只有當教師意識到所有的學生都漸漸理解了當前概念并樂意接受正確的答案，才能進入新的主題。當然，交互式教學的具體執行方式也是多樣化的，問題的回答可以以小組為單位，要求回答之前小組內部必須達成共識；也可以將其中的一些問題作為課堂的小測驗，測驗結果以分數的形式給出并就可能出現的錯誤答案隨堂展開討論。交互式教學有很多優點。教師可以隨時評估學生對概念的理解，及時糾正理解上的偏差，這樣學生在后續概念的學習中就不會受到先前概念頑固性的影響。教學過程中學生積極主動的參與而不是被動的記筆記，他們會不斷的應用所學概念并進行檢驗。不僅教師和學生之間存在互動，這種課堂互動也存在于學生之間，因為處在同一個年齡段上，他們彼此之間的說服能力比教師對事物的語言描述更為有效。最為重要的是，已有眾多的教學實踐證明這種教學方法確實比傳統的課堂說教要好得多，它能把大學物理的教學目標真正落實到課堂教學中，而不是停留在文字的層面上。既強調概念的定性理解，同時又重視物理概念和定律的實際應用；既重視不同概念的邏輯聯系以建立物理概念的框架體系，又重視相似概念之間的區分及各自的實用范圍；既關注學生知識面的擴大，更強調能力和創造性的培養。所有這些都是傳統的教學方法很難做到的。

篇11

一、引言

數學物理方程是人們對一些物理規律、物理過程和物理狀態進行研究后歸結出來的一些偏微分方程，是微積分學產生以后，在實踐中產生并且不斷向前發展的教學分支之一[1]。數理方程教學的直接目標是幫助學生掌握必要的數學知識和工具，為后續專業基礎課和專業課作準備；其長遠目標是訓練學生的數學思維及運用數學工具解決實際問題的能力[2]。但該課程被公認為“老師難教、學生難學、作業難做”[3]，而且隨著近幾年新技術的發展與變化，各高校為了適應寬口徑科技人才培養的需要，將這門課的課時進行了進一步壓縮。因此，要保持教學內容和提高教學質量，任課教師迫切需要對教學手段進行改革。通過對數理方程以往教學情況的實際調研來看，學生們對這門課普遍感覺畏懼、難以產生興趣。產生這種情緒的原因主要有兩點：（1）數學推導很長、很多，例題比較抽象，過于陳舊，容易讓人乏味。（2）不知道數理方程課對其專業學習到底有何作用，因此不愿多花精力，想混及格就行[3]。我們教研組經過研究和討論認為，沒有學不好或學不會的知識，只是學生的主觀能動性還沒有得到充分挖掘。因此，我們讓學生自由組合成三人小組，指導他們結合專業方向設計能夠用數理方程中三類典型偏微分方程進行數學建模的實際物理或者專業實驗，然后進行相關物理量的測量、分析，同時進行數學模型的理論計算和計算機軟件仿真等工作，并將其實驗報告作為平時分重要參考。經過近兩屆學生的實踐發現，該課程的通過率得到了極大提高，學生的反映也很積極，甚至讓人驚喜，有些學生據此進一步參加了數學建模比賽、物理實驗創新競賽、大學生創新訓練計劃等，取得了良好的教學效益。

二、數理方程實驗教學的目的、特點和作用

開授數理方程實驗課的目的就是引導學生以研究、分析、解決實際問題為導向，全面掌握數理方程這門課所包含的數學建模、數學分析、求解方法等，并培養學生實際動手實驗能力和應用計算機解決相關專業問題的能力。相對于傳統數理方程教學而言，數理方程實驗教學有三個新特點：（1）傳統數理方程的教學形式是以教師為中心，以課堂教學為中心；而數理方程實驗則更多地強調以學生為中心，以課外實踐為中心。（2）傳統的數理方程教學追求理論的完整性、步驟的連貫性，繁雜冗長的數學推理不可避免；而數理方程實驗針對具體問題進行數學建模和求解，研究目標明確，因而可以通過簡明實踐來理解理論。（3）每個數理方程實驗的內容具有相對的獨立性，可以將數學、物理、專業知識、計算機應用等眾多不同的領域結合起來，并借此介紹一些目前科學技術前沿廣泛運用的知識，如非線性方程、小波變換、積分方程等。數理方程實驗要求將實際物理實驗（或者專業實驗）、數學建模，以及計算機仿真三者融為一體，最后形成實驗報告。因此數理方程實驗教學具有以下三個方面的作用。

1.激發了學生的主觀能動性。在數理方程實驗中，學生們需要尋找滿足波動方程、輸運方程或者恒定場方程的實例，并進行設計性實驗，因此學習過程中分工合作、共同探討的氣氛得以形成。通過實驗測量、計算、仿真過程中逐步取得的成功，學生們對數理方程的學習興趣極大地提高；通過將復雜難懂的物理、工程問題直觀地顯示于物理現象或精美圖表，學生們更喜歡主動地去研究、計算機編程計算專業課中的各種問題。

2.促進了學生的自學、編程和書面表達等多方面能力的提高，真正提高了學生的動手、動腦能力。因為要編程求解數理方程，首先要理解、掌握相關數學知識，這就迫使他們查閱、學習相關資料，并下意識地對教師所講解的數學知識產生強烈關注，畢竟“社會需要是科技發展的最大動力”。而撰寫實驗報告對于培養學生的書面表達能力、邏輯思維能力很有助益。通過將實驗測量數據與理論計算結果、計算機仿真結果進行比較，學生們更加感性地接受了理論指導實踐，實踐拓展理論的研究思路。

3.培養了學生的專業素養和創新意識。通信、電子類專業一般都會開設《高頻電路基礎》、《微波技術與天線》、《電磁場傳輸理論》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”、“格林函數法”及特殊函數時，都盡量以這些課程中的問題為模型，然后讓學生利用專業實驗室的儀器設計實驗，再結合數學建模的思想去完成數理方程實驗。這樣不僅可以讓學生學習專業課時輕松自如，還會刺激他們思考實驗過程中碰到的各種問題。

三、數理方程實驗示例

通過近幾年的積累，我們得到了很多以三類典型偏微分方程：波動方程、輸運方程和恒定場方程為數學模型的物理實驗和專業實驗的案例，下面分別介紹一二。

1.波動方程實驗示例?！段⒉夹g與天線》是通信、電子類專業的必修課，該課程中對于微波電路的分析主要有兩種方法：（1）場分析的方法；（2）“路”分析的方法[4]。這兩種方法都可以作為數理方程實驗的案例，例如均勻傳輸線方程即可以作為波動方程應用的典型案例。均勻傳輸線（如圖1）可等效為具有分布參數的電路，因此可用“路”的分析方法建立傳輸線方程，并導出傳輸線方程的解。通過應用Kirchhoff電壓定律和Kirchhoff電流定律，可推導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，也稱電報方程。對于時諧電壓和電流，可用復振幅表示為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，即可得時諧傳輸線波動方程：

■-γ2U（z）=0■-γ2I（z）=0 （1）

其中γ=■稱為傳播常數，若R≈G≈0，式（2）即為理想傳輸線中電壓、電流的一維波動方程。

在這個實驗當中，若此理想輸線無限長，并已知其初始電壓和初始電流分布，則可根據式（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度，實驗中就可引入邊界條件。如終端短路，則V|z=l，為電壓場量的Dirichlet齊次邊界條件，再由式（1）第二式可得Iz|z=l=0，為電流場量的Neumann齊次邊界條件；如終端開路，則I|z=l=0，為電流場量的Dirichlet齊次邊界條件，再由式（1）的第一式可得Vz|z=l=0，為電壓場量的Neumann齊次邊界條件。應用高等數學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，然后再根據邊界條件求得電壓和電流的分布。

有條件的高?？捎镁W絡分析儀、50Ω微帶線、50Ω BNC連接線、開路負載、短路負載、高阻微波同軸檢測探頭等進行相關實驗測量，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進行上述微波電路的仿真，具體實驗和仿真可參考文獻[5-7]。最后要求將數學模型求解的結果、實驗測量結果、仿真軟件計算結果放在同一表格或者同一張圖中進行比較，這樣可以得到一份很好的數理方程與專業知識相結合的實驗報告。

另外，兩端固定均勻弦的微小橫振動問題是所有數理方程教材的經典例題，我們可以用兩端固定的橡皮筋進行振動模擬，然后數碼攝像機進行拍攝紀錄，通過計算機處理得到其橡皮筋任意一點在任意時刻的位移，并與Matlab編程計算結果進行比較。還有，通過在水槽中用試管滴水得到二維水波振蕩，用數碼相機連拍功能獲取不同時刻水波振動狀態，可與理論計算結果進行比較。學生通過這些實驗不僅理解了方程的含義、求解方法，還學會了如何用這些實驗來測量弦的密度、波的傳播速度等重要物理參量。

2.輸運方程實驗示例。半導體物理學、化學和生物學中許多問題都可歸集為反應擴散方程（或稱輸運方程）問題，在諸多重要物理參數測量方面有很多應用，如氣體、液體擴散系數的測量等。目前很多學校都能開展“測定氣體導熱系數”物理實驗，所需儀器主要有FB-202型氣體導熱系數測定儀、溫度計、氣壓計等。其物理模型為：在圓柱形容器內的沿軸線方向上有一根溫度恒為T1的鎢絲（如圖2），容器內壁的溫度近似為室溫T2（T1>T2），鎢絲的半徑為r1，鎢絲長為L，容器的半徑為r2，由于T1>T2，容器中的待測氣體必然形成一個沿徑向分布的溫度梯度，由于熱傳導，鎢絲溫度下降，本實驗用熱線恒溫自動控制系統來維持鎢絲溫度恒為T1。如對其進行數學建模，得其輸運方程方程模型：

■-■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即為所求熱傳導系數。由于每秒鐘氣體熱傳導所耗散的熱量就等于維持鎢絲的溫度恒為T1時所消耗的電功率，所以圓柱形容器中氣體的溫度分布保持為一個穩定的徑向分布的溫度場，

■+■■+■■=0 r1

然后用分離變量法求解此數學定解問題，得u（r）=（T1-T2）Inr/In（r1/r2）。學生以三人為一小組做實驗，記錄實驗數據，再用Matlab或Origin進行數據處理，然后與理論模型計算值進行比較，最后進行誤差分析，完成實驗報告。通過此實驗學生不僅掌握了如何測量氣體的熱傳導系數，加深了對輸運方程的理解，還學會了如何使用數據處理軟件，對學生今后的學習很有裨益。

3.恒定場方程實驗示例。一般高校的普通物理實驗室都開設靜電場描繪實驗，使用實驗儀器有：AC-12靜電場描繪電源、靜電場描繪儀等（如圖3（a）所示）。以同心水槽中電位分布為研究對象，可得二維極坐標系下Laplace方程定解問題：

Δu=0， a≤r≤bu|■=V1，u|■=V2 （7）

學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，再通過與實驗中打點得到的電位分布圖進行比較（圖3（b）），從而直觀、深刻地理解物理原型、數學模型，并至少掌握了一種計算機仿真軟件的應用。此實驗中根據不同電極形狀的水槽，還可讓學生在不同坐標系下（如雙曲坐標系、直角坐標系）進行分離變量法，從而對Sturm-Liuville本征值問題有更深刻的認識。

總的來說，數理方程實驗的完成首先需要教師指導學生學習、掌握相關數學知識和求解方法，然后引導學生進行相關物理、或者專業實驗的設計、測量，并根據物理規律分析這些實驗的物理原型，建立起數學模型，再由學生自己進行計算機編程計算或利用現有商業軟件進行仿真，最后通過觀察、比較數學模型理論結果、實驗測量數據和計算機軟件仿真結果，進行總結，完成數理方程實驗報告。

在科學技術快速發展的今天，教師在傳授一門課的基本知識的同時，應比以往任何時候更注重傳授學習和研究這門課程的方法，完成由引導式學習到自主學習的根本性轉變[8]。通過一年來數理方程實驗教學的探索和實踐，我們發現數理方程實驗課能夠利用學?，F有教學儀器和設備，將物理知識、專業知識、數學知識，以及計算機應用結合在一起，實現“教學、實踐、科研”三位一體[9]的教學模式。學生們通過課題式的研究覺得的數理方程是很有用的一門課，能夠學以致用，縮短了書本理論到專業應用的距離，該課程的通過率相應地也得到了極大提高。有很多同學通過設計數理方程實驗得到啟發，進一步參加了數模競賽、物理實驗創新競賽、大學生創新訓練計劃等各類比賽，取得了良好的教學效益。另外，我們認為數理方程實驗反過來對物理實驗、專業課程實驗設計也有借鑒意義。

參考文獻：

[1]梁昆淼.數學物理方法[M].第3版.北京：高等教育出版社，1998.

[2]季孝達，汪芳庭，陸英.“數學物理方法”課程建設的設想和實踐[J].教育與現代化，2004，1：34-37.

[3]王正斌，毛巍巍，楊志紅.“數理方程”課程教學改革探索[J].宜春學院學報（自然科學），2006，28（6）：23-25.

[4]廖承恩.微波技術基礎[M].西安：西安電子科技大學出版社，1998.

[5]彭沛夫.微波技術與實驗[M].北京：清華大學出版社，2007.

[6]高遠，蔣健，朱昌平.電磁場傳輸線理論仿真實驗的設計與實現[J].實驗技術與管理，2011，（8）：87-89.

[7]王正斌，許立煒.數理方程實驗教學初探[J].中國科技信息，2008，（12）：239-240.

[8]許立煒.高校數學教育改革的初步嘗試—數學實驗課的開設[J].南京郵電學院學報，2002，4（2）：1-22.

篇12

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2013）17013301

1引言

工程電磁場作為電氣工程及其自動化以及相關專業的一門理論基礎課，對于電氣工程專業的學生學習后續課程有著非常重要的作用。而由于課程本身的難度和課時量的要求，使得同學們在學習工程電磁場這門課程時感到很吃力。

對于工程電磁場這門課程來講，學好這門課程需要很好的數學功底，這里面的數學知識就包括高等數學中矢量分析、微積分以及微積分方程的知識。另外，為適應當前學生相應的動手應用能力的提高，這門課程的課時量又有相應的減少，僅有32學時。而對于同學們來講，上課時需要完成一些微分和積分方面公式的推導，推導過程有時很繁瑣，這也會在不同程度影響學生學習這門課程的積極性。這兩方面的原因導致了課程的難教和學生的難學。

如何提高學生的學習積極性和主動性是擺在任課教師面前的一個重要課題。我結合我對于這門課程的教學情況提出了一些想法，并且在課堂上取得了較好的教學效果。這種方法就是對于教和學的深入淺出。下面我將從對這門課程如何把知識深入展開，如何使內容通過結合實際應用更加易懂做一些解析。希望能對工程電磁場的教學有所裨益。如果把工程電磁場復雜的公式推導和數學知識比作陽春白雪，那么如何使學生理解起來覺得簡單易懂，就是要把這些繁復的知識變成下里巴人的過程。

2工程電磁場課程內容的“深入”

首先是工程電磁場知識的深入，所謂深入是把工程電磁場的基本理論和所需要的數學知識充分地展示給學生，讓學生知其然又知其所以然。比如，在實際教學中，可以先在最開始的一兩節課籠統地給同學們把相應的基礎知識介紹一遍。在這最開始的時候只是讓學生對于相應的數學知識有個印象，讓他們知道這門課程需要用到那些數學知識，便于學生在課下有針對性的學習。而在開始講到相應的課程內容時，在結合內容作相對詳細的分析和推導。

工程電磁場是在大學物理基礎上對其中電磁場部分的延伸和擴展。其課程的主要內容是以麥克斯韋方程組為中心，介紹了涉及到實際應用當中的電磁場的基本概念、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用。而由于課程中要求學生應理解和應用“場”的觀念來分析和解決問題。而場是一個空間抽象的概念，所以這就要求學生首先要從思維上構建出“場”的分布，這對學生的抽象思維能力和空間想象能力要求比較高。結合學生以后主要向電力公司或部門就業的實際，工程電磁場這門課程教學以靜電場、穩恒電場、恒定磁場原理為主，結合一些工程技術問題來探討和學習。通過對工程電磁場的基本概念和原理等內容的本質理解，獲得工程電磁場的系統知識。

3工程電磁場課程講解的“淺出”

如何使電磁場中很多繁復的概念理解更容易，使學生對于課程知識內容的理解更清晰和生動起來，這就要求教師在教學使用一些方法。前提一些基本的授課條件是需要的，如非常必要的課前預習和課后復習。在授課時，最好是采用多媒體和黑板推導相結合的辦法，這樣既可以使學生一目了然了解全部過程，也對最后的結論有清晰的印象。多媒體軟件的制作和使用會使得原來很枯燥繁復的教學內容變得更加生動活潑，這其中許多通過講解難以理解的電磁場分布就能形象地展示出來，能夠增強學生對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來對電磁場分布演示，這樣使學生能夠對電場線、磁力線等分布用一個清晰的認識，從而加深了印象，也有利于學生對這門課程產生興趣。

在課堂教學時，注重與學生的互動，并通過問題驅動式教學，讓同學們主動參與進來，使學生學會學習，學會提問，通過自己的思考加深理解。而這樣的課堂也會使課堂氣氛更加活躍，有利于師生交流，教學相長。在講解理論內容是我們注重了對于應用的偏重。也就是類似于案例性質的課題。如針對學生主要將向電力公司就業，我們一般在授課時電力公司中設備（變壓器，發電機，配電線路等的問題）為切入點結合課程內容分析，這樣既能增加學生的學習氣氛又使他們了解到這門課程可以如何在實際當中得到應用。

4結語

在經過實際工程電磁場教學中，通過采用啟發和引導等教學方法，并結合重慶文理學院課程改革的壓縮課程量的實際情況，通過調整課程內容，注重讓學生對工程電磁場的基本概念和基本原理的深入理解，結合多種教學手段和方法，使得學生對本課程的學習提高了學習興趣和學習質量，能夠達到本課程要求的教學目標。

參考文獻

[1]馮慈璋，馬西奎.工程電磁場導論[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之一，其值的大小只取決于材料本身的成分與結構，與外界條件無關。盡管測定居里溫度的方法很多，例如磁稱法、感應法、電橋法和差值法等等，但它們都是利用鐵磁物質磁矩隨溫度變化的特性，測量其自發磁化消失時的溫度。

本文介紹一種新的實驗系統，其方法獨特，原理簡明，直觀性強，信噪比高，數據穩定，重復性好。

2 實驗系統裝置

本實驗系統裝置示意圖如圖1所示，

被測樣品（繞有線圈的磁環），與溫度傳感器均置于同一鋁塊上，鋁塊的下方裝有發熱器。以上部件均放在一個耐高溫玻璃罩內與外界隔離，以降低變溫系統與外界的熱交換。由溫度傳感器測得的信號經-℃變換后送至數字顯示器及A/D轉換器一個通道。被測環形螺線管兩端的電壓經AC-DC變換后送至顯示器及A/D轉換器的另一個通道，所采集的數據由微機自動處理，繪圖。（AC-DC轉換即為交流電壓信號變為直流電壓信號，-℃轉換即為開爾文溫度轉換為攝氏溫度）

3 的測量原理

一個總匝數為，平均周長為，截面積為的環形螺線管的電感量為

（1）

若環內充滿磁介質，其相對磁導率為，則

（2）

其中，稱為磁導率。

就鐵磁質而言，不是一個常數而是隨著磁化場的強度而變化。但只要增大勵磁強度使鐵磁質處于飽和磁化狀態，則的大小不隨外磁場的改變而變化。而保持恒定，當溫度升至居里點附近時，值則迅速下降，當溫度高于居里點時，鐵磁轉變為順磁即1，亦即故。

本實驗就是在以鐵磁體為磁芯的環形螺線管兩端，施加交變磁化場，并使被測試樣到達飽和磁化狀態下，直接測量兩端電壓，由隨溫度變化的關系，就可確定鐵磁物質的居里點。與均由微機采集，實驗結果如圖2所示。

4 實驗結果分析

下面分別給出了計算機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，曲線基本上保持水平的直線，在接近居里溫度時，螺繞環兩端電壓值急劇下降，當溫度大于居里溫度后，電壓便趨于平緩，并保持在某一數值。因此斜率最大部分外推到電壓為零時的溫度為所測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，尤其是被測樣品，熱量必須通過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率不一致。在加熱過程中，當溫度傳感器測得某一溫度時，實際樣品并未達到此溫度，并且之間的偏差隨加熱速率的增大而變大。因此本實驗加熱系統中采用負溫度系數熱敏電阻（NTC），使加熱速度保持在一較穩定值。并提供低、中、高三個加熱檔位。在升溫過程中，加熱必須緩慢進行，保證整個升溫過程始終保持在一準靜態。此外將樣品、傳感器及整個加熱系統置于玻璃罩內與外界隔離，降低變溫系統與外界的熱交換。同樣在降溫過程中，鋁塊散熱要比樣品散熱稍微快些，因此當溫度傳感器測得某一溫度時，實際樣品溫度并未降到此溫度。

5 總結

根據測量結果，本實驗系統具有以下特點：

（1） 本實驗采用的測量方法，對比感應法和差值法，具有結構簡單、信噪比高、無寄生電感等優點。測試結果表明，系統穩定，一重復性好。

（2） 加熱系統具有自動調節升溫速率的特性。

（3） 測溫系統采用集成溫度傳感器， 具有靈敏度高、線性好等優點，并能與微機很好的匹配。

（4） 本實驗采用了微機的數據采集系統，解決了試樣由鐵磁轉為順磁時因數據變化急速人工難以從容讀數，從而確保了實驗的重復性。