物理電磁學(xué)管理論文
時間:2022-08-04 11:24:00
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中學(xué)物理教材闡述的內(nèi)容主要是經(jīng)典物理學(xué)的基礎(chǔ)知識,這些理論是建立在牛頓時空觀的基礎(chǔ)上,以力學(xué)、電磁學(xué)為重點.本文就電磁學(xué)部分的教學(xué)談點看法.
一、電磁學(xué)教材的整體結(jié)構(gòu)
電磁運動是物質(zhì)的一種基本運動形式.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)從以下三個方面來認真分析教材.
1.電磁學(xué)的兩種研究方式
整個電磁學(xué)的研究可分為以“場”和“路”兩個途徑進行,這兩種方式均在高中教材里體現(xiàn)出來.只有明確它們各自的特征及相互聯(lián)系,才能有計劃、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.
場的方法是研究電磁學(xué)的一般方法.場是物質(zhì),是物質(zhì)的相互作用的特殊方式.中學(xué)物理的電磁學(xué)部分完全可用場的概念統(tǒng)帥起來,靜電嘗恒定電嘗恒定磁嘗靜磁嘗似穩(wěn)電磁嘗迅變電磁場等,組成一個關(guān)于場的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括中學(xué)物理電學(xué)部分的各章內(nèi)容.
“路”是“場”的一種特殊情況.中學(xué)教材以“路”為線的大骨架可理順為: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”是電磁運動的實質(zhì),因此可以說“場”是實質(zhì),“路”是方法.
2.物理知識規(guī)律物
理知識的規(guī)律體現(xiàn)為一系列物理基本概念、定律和原理的規(guī)律,以及它們的相互聯(lián)系.
物理定律是在對物理現(xiàn)象做了反復(fù)觀察和多次實驗,掌握了充分可靠的事實之后,進行分析和比較找出它們相互之間存在著的關(guān)系,并把這些關(guān)系用定律的形式表達出來.物理定律的形成,也是在物理概念的基礎(chǔ)上進行的.但是,物理定律并不是絕對準確的,在實驗基礎(chǔ)上建立起來的物理定律總是具有近似性和局限性,因此其適用范圍有一定的局限性.
第二冊第一章“電潮重要的物理規(guī)律是庫侖定律.庫侖定律的實驗是在空氣中做的,其結(jié)果跟在真空中相差很小.其適用范圍只適用于點電荷,即帶電體的幾何線度比它們之間的距離小到可以忽略不計的情況.
“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行類比,可以較好地解決磁場和磁感應(yīng)強度的概念.
“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.在這部分知識中,能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是將各知識點串起來的主線.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)的重點和核心是感應(yīng)電動勢.運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)的理論和實踐,進一步提出電磁振蕩形成統(tǒng)一的電磁場,對場的認識又上升了一步.麥克斯韋的電磁場理論總結(jié)了電磁場的規(guī)律,同時也把波動理論從機械波推進到電磁波而對物質(zhì)的波動性的認識提高了一步.
3.通過電磁場在各方面表現(xiàn)的物質(zhì)屬性,使學(xué)生建立“世界是物質(zhì)的”的觀點
電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象總是緊密聯(lián)系而不可分割的.大量實驗證明在電荷的周圍存在電場,每個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.運動電荷的周圍除了電場外還存在著另一種唱—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.現(xiàn)在,科學(xué)實驗和廣泛的生產(chǎn)實踐完全肯定了場的觀點,并證明電磁場可以脫離電荷和電流而獨立存在,電磁場是物質(zhì)的一種形態(tài).
運動的電荷(電流)產(chǎn)生磁場,磁場對其它運動的電荷(電流)有磁場力的作用.所有磁現(xiàn)象都可以歸結(jié)為運動電荷(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,形成一個不可分割的統(tǒng)一場,這就是電磁場.電磁場由近及遠的傳播就形成電磁波.
從場的觀點來闡述路.電荷的定向運動形成電流.產(chǎn)生電流的條件有兩個:一是存在可自由移動的電荷;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動的特例,即導(dǎo)體中形成電流時,它的本身要形成電場又要提供自由電荷.當導(dǎo)體中電勢差不存在時,電流也隨之而終止.
二、以“學(xué)科體系的系統(tǒng)性”貫穿始終,使知識學(xué)習(xí)與智能訓(xùn)練融合于一體
1.場的客觀存在及其物質(zhì)性是電學(xué)教學(xué)中一個極為重要的問題.第一章“電潮是學(xué)好電磁學(xué)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵.電場強度、電勢、磁嘗磁感應(yīng)強度是反映電、磁場是物質(zhì)的實質(zhì)性概念.電場線,磁感線是形象地描述場分布的一種手段.要進行比較,找出兩種力線的共性和區(qū)別以加強對場的理解.
2.電磁場的重要特性是對在其中的電荷、運動的電荷、電流有力的作用.在教學(xué)中要使學(xué)生認識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弱不同,可用受場力者受場力的大?。ǚ较颍└涮卣魑锢砹康谋戎祦砻枋鰣龅膹娙醭潭龋陔妶鲋杏秒妶隽ψ龉Γf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.認真做好演示實驗和學(xué)生實驗,使“潮抽象的概念形象化,通過演示實驗是非常重要的措施.把各種實驗做好,不僅使學(xué)生易于接受知識和掌握知識,也是基本技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練.安排學(xué)生自己動手做實驗,加強對實驗現(xiàn)象的分析,引導(dǎo)學(xué)生從實驗觀察和現(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)生的獨立實驗?zāi)芰妥詫W(xué)能力,使知識的傳授和能力的培養(yǎng)統(tǒng)一在使學(xué)生真正掌握科學(xué)知識體系上.
4.培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)物理知識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方面,使學(xué)生正確理解基本概念,切實掌握基本規(guī)律.在此基礎(chǔ)上還應(yīng)該注意有關(guān)綜合題的解法.解答綜合題時,首先應(yīng)搞清不同的運動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(三種性質(zhì)的力和電磁場力)并和運動狀態(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)生認識能的轉(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)運動的不同形式;能量由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式就是物質(zhì)運動由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式;能量不能創(chuàng)生也不能消滅,就是運動的不可消滅性.
總之,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.只要運用科學(xué)的方法將知識傳授給學(xué)生,加強學(xué)生的實驗?zāi)芰妥詫W(xué)能力的培養(yǎng),調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,才能提高教學(xué)質(zhì)量.