電磁部分教學(xué)研究論文
時(shí)間:2022-12-22 09:42:00
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[摘要]物理教學(xué)既要發(fā)展學(xué)生的智力,又要培養(yǎng)學(xué)生的能力。只要運(yùn)用科學(xué)的方法將知識(shí)傳授給學(xué)生,加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力的培養(yǎng),調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,就能提高教學(xué)質(zhì)量。
[關(guān)鍵詞]物理教學(xué)電磁學(xué)電磁場電路
物理教材中所闡述的內(nèi)容主要是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí),這些理論是建立在牛頓時(shí)空觀的基礎(chǔ)上,以力學(xué)、電磁學(xué)為重點(diǎn)。本文就電磁學(xué)部分的教學(xué)談?wù)勛约旱挠^點(diǎn)。
一、電磁學(xué)的知識(shí)體系
電磁運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的一種基本運(yùn)動(dòng)形式。電磁學(xué)的研究范圍是電磁現(xiàn)象的規(guī)律及其應(yīng)用,其具體內(nèi)容包括靜電現(xiàn)象、電流現(xiàn)象、磁現(xiàn)象、電磁輻射和電磁場等。為了便于研究,把電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象分開處理,實(shí)際上,這兩種現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。透徹分析電磁學(xué)的基本概念、原理和規(guī)律以及它們的相互聯(lián)系,才能使孤立的、分散的教學(xué)變成系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的教學(xué)。對此,應(yīng)從以下三個(gè)方面來認(rèn)真分析教材。
1.電磁學(xué)的兩種研究方式
整個(gè)電磁學(xué)的研究可分為以“場”和“路”兩個(gè)途徑進(jìn)行。只有明確它們各自的特征及相互聯(lián)系,才能有計(jì)劃、有目的地提高學(xué)生的思維品質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。
場是物質(zhì)的相互作用的特殊方式。電磁學(xué)部分完全可用場的概念統(tǒng)一起來,靜電場、恒定電場、靜磁場、恒定磁場、電磁場等,組成一個(gè)關(guān)于場的體系。
“路”是“場”的一種特殊情況。物理教材以“路”為線的框架可理順為:靜電路、直流電路、磁路、交流電路、振蕩電路等。
“場”和“路”之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系。麥克斯韋方程是電磁場的普遍規(guī)律,是以“場”為基礎(chǔ)的,“場”是電磁運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì),因此可以說“場”是實(shí)質(zhì),“路”是方法。
2.認(rèn)識(shí)物理規(guī)律
規(guī)律體現(xiàn)在一系列物理基本概念、定律、原理以及它們的相互聯(lián)系中。
物理定律是在對物理現(xiàn)象做了反復(fù)觀察和多次實(shí)驗(yàn),掌握了充分可靠的事實(shí)之后,進(jìn)行分析和比較,找出它們相互之間存在的關(guān)系,并把這些關(guān)系用定律的形式表達(dá)出來。物理定律的形成,也是在物理概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。
“恒定電流”一章中重要的物理規(guī)律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律。歐姆定律是在金屬導(dǎo)電的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的,對金屬導(dǎo)電、電解液導(dǎo)電適用,但對氣體導(dǎo)電是不適用的。歐姆定律的運(yùn)用有對應(yīng)關(guān)系,電阻是電路的物理性質(zhì),適用于溫度不變時(shí)的金屬導(dǎo)體。
“磁場”這一章闡明了磁與電現(xiàn)象的統(tǒng)一性,用研究電場的方法進(jìn)行類比,可以較好地解決磁場和磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念。
“電磁感應(yīng)”這一章,重要的物理規(guī)律是法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。在這部分知識(shí)中,能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是將各知識(shí)點(diǎn)串起來的主線。本章以電流、磁場為基礎(chǔ),它揭示了電與磁相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的重要方面,是進(jìn)一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎(chǔ)。電磁感應(yīng)的重點(diǎn)和核心是感應(yīng)電動(dòng)勢。運(yùn)用楞次定律不僅可判斷感應(yīng)電流的方向,更重要的是它揭示了能量是守恒的。
“電磁振蕩和電磁波”一章是在電場和磁場的基礎(chǔ)上結(jié)合電磁感應(yīng)的理論和實(shí)踐,進(jìn)一步提出電磁振蕩形成統(tǒng)一的電磁場,對場的認(rèn)識(shí)又上升了一步。麥克斯韋的電磁場理論總結(jié)了電磁場的規(guī)律,同時(shí)也把波動(dòng)理論從機(jī)械波推進(jìn)到電磁波而對物質(zhì)的波動(dòng)性的認(rèn)識(shí)提高了一步。
3.通過電磁場所表現(xiàn)的物質(zhì)屬性,使學(xué)生建立“世界是物質(zhì)的”的觀點(diǎn)
電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的。大量實(shí)驗(yàn)證明,在電荷的周圍存在電場,每個(gè)帶電粒子都被電場包圍著。電場的基本特性就是對位于場中的其它電荷有力的作用,運(yùn)動(dòng)電荷的周圍除了電場外還存在著磁場。磁體的周圍也存在著磁場,磁場也是一種客觀存在的物質(zhì)。磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用??茖W(xué)實(shí)驗(yàn)證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨(dú)立存在,電磁場是物質(zhì)的一種形態(tài)。
運(yùn)動(dòng)的電荷(電流)產(chǎn)生磁場,磁場對其它運(yùn)動(dòng)的電荷(電流)有磁場力的作用,所有磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運(yùn)動(dòng)電荷(電流)之間是通過磁場而發(fā)生作用的。麥克斯韋用場的觀點(diǎn)分析了電磁現(xiàn)象,得出結(jié)論:任何變化的磁場能夠在周圍空間產(chǎn)生電場,任何變化的電場能夠在周圍空間產(chǎn)生磁場。按照這個(gè)理論,變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的,形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一場,這就是電磁場。電磁場由近及遠(yuǎn)的傳播就形成電磁波。轉(zhuǎn)從場的觀點(diǎn)來闡述路。電荷的定向運(yùn)動(dòng)形成電流,產(chǎn)生電流的條件有兩個(gè):一是存在可自由移動(dòng)的電荷;二是存在電場。導(dǎo)體中電流的方向總是沿著電場的方向,從高電勢處指向低電勢處。導(dǎo)體中的電流是帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的特例,即導(dǎo)體中形成電流時(shí),它的本身要形成電場又要提供自由電荷,當(dāng)導(dǎo)體中電勢差不存在時(shí),電流也隨之而終止。
二、以知識(shí)體系貫穿始終,使理論學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練相融合
1.場的客觀存在及其物質(zhì)性是電學(xué)教學(xué)中一個(gè)極為重要的問題。電場部分是學(xué)好電磁學(xué)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。電場強(qiáng)度、電勢、磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映電、磁場是物質(zhì)的實(shí)質(zhì)性概念。電場線、磁感應(yīng)線是形象地描述場分布的一種手段。
2.電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運(yùn)動(dòng)的電荷、電流有力的作用。在教學(xué)中要使學(xué)生認(rèn)識(shí)場和受場作用這兩類問題的聯(lián)系與區(qū)別,比如,場不是力,電勢不是能等。場中不同位置場的強(qiáng)弱不同,可用受場力者受場力的大小(方向)跟其特征物理量的比值來描述場的強(qiáng)弱程度。在電場中用電場力做功,說明場具有能量。通常說“電荷的電勢能”是指電荷與電場共同具有的電勢能,離開了電場就談不上電荷的電勢能了。
3.認(rèn)真做好演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn),使場抽象的概念形象化,通過演示實(shí)驗(yàn)是非常重要的措施。把各種實(shí)驗(yàn)做好,不僅使學(xué)生易于接受知識(shí)和掌握知識(shí),也是基本技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練。安排學(xué)生自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析,引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)觀察和現(xiàn)象分析中來發(fā)展思維能力。從物理學(xué)的特點(diǎn)與對中學(xué)物理教學(xué)提出的要求來看,應(yīng)著力培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力,使知識(shí)的傳授和能力的培養(yǎng)統(tǒng)一。
4.培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)去分析和解決問題的能力。學(xué)習(xí)電磁學(xué)首先要抓住場和路這兩個(gè)方面,使學(xué)生正確理解基本概念,切實(shí)掌握基本規(guī)律。解答綜合題時(shí),首先應(yīng)搞清不同的運(yùn)動(dòng)形式或不同的物理過程是怎樣聯(lián)系在一起的。一般聯(lián)系渠道有兩條:一是力,二是能,從而形成兩條解題思路。從力的角度考慮,全面分析受力情況,并和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變聯(lián)系起來。從能的角度來考慮,緊緊扣住能的轉(zhuǎn)化和守恒定律,從而引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的正確性和普遍性,使學(xué)生明確:能量的不同形式,就是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的不同形式;能量由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式就是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式;能量不能創(chuàng)生也不能消滅,這就是運(yùn)動(dòng)的不可消滅性。