物理電磁學(xué)部分研究論文

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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(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)談點(diǎn)看法．

一、電磁學(xué)教材的整體結(jié)構(gòu)

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(chǎng)等．為了便于研究，把電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象分開(kāi)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(duì)此，應(yīng)從以下三個(gè)方面來(lái)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(chǎng)”和“路”兩個(gè)途徑進(jìn)行，這兩種方式均在高中教材里體現(xiàn)出來(lái)．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(chǎng)的方法是研究電磁學(xué)的一般方法．場(chǎng)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(chǎng)的概念統(tǒng)帥起來(lái)，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(chǎng)等，組成一個(gè)關(guān)于場(chǎng)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(chǎng)”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(chǎng)”和“路”之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系．麥克斯韋方程是電磁場(chǎng)的普遍規(guī)律，是以“場(chǎng)”為基礎(chǔ)的．“場(chǎng)”是電磁運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)，因此可以說(shuō)“場(chǎng)”是實(shí)質(zhì)，“路”是方法．

2．物理知識(shí)規(guī)律物

理知識(shí)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(duì)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著的關(guān)系，并把這些關(guān)系用定律的形式表達(dá)出來(lái)．物理定律的形成，也是在物理概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行的．但是，物理定律并不是絕對(duì)準(zhǔn)確的，在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起來(lái)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(cè)第一章“電潮重要的物理規(guī)律是庫(kù)侖定律．庫(kù)侖定律的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(jì)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(lái)的，對(duì)金屬導(dǎo)電、電解液導(dǎo)電適用，但對(duì)氣體導(dǎo)電是不適用的．歐姆定律的運(yùn)用有對(duì)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(chǎng)”這一章闡明了磁與電現(xiàn)象的統(tǒng)一性，用研究電場(chǎng)的方法進(jìn)行類(lèi)比，可以較好地解決磁場(chǎng)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(lái)的主線．本章以電流、磁場(chǎng)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(shì)．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(chǎng)和磁場(chǎng)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(chǎng)，對(duì)場(chǎng)的認(rèn)識(shí)又上升了一步．麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論總結(jié)了電磁場(chǎng)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(duì)物質(zhì)的波動(dòng)性的認(rèn)識(shí)提高了一步．

3．通過(guò)電磁場(chǎng)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(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?chē)嬖陔妶?chǎng)，每個(gè)帶電粒子都被電場(chǎng)包圍著．電場(chǎng)的基本特性就是對(duì)位于場(chǎng)中的其它電荷有力的作用．運(yùn)動(dòng)電荷的周?chē)穗妶?chǎng)外還存在著另一種唱—磁場(chǎng)．磁體的周?chē)泊嬖谥艌?chǎng)．磁場(chǎng)也是一種客觀存在的物質(zhì)．磁場(chǎng)的基本特性就是對(duì)處于其中的電流有磁場(chǎng)力的作用．現(xiàn)在，科學(xué)實(shí)驗(yàn)和廣泛的生產(chǎn)實(shí)踐完全肯定了場(chǎng)的觀點(diǎn)，并證明電磁場(chǎng)可以脫離電荷和電流而獨(dú)立存在，電磁場(chǎng)是物質(zhì)的一種形態(tài)．

運(yùn)動(dòng)的電荷（電流）產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)對(duì)其它運(yùn)動(dòng)的電荷（電流）有磁場(chǎng)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(guò)磁場(chǎng)而發(fā)生作用的．麥克斯韋用場(chǎng)的觀點(diǎn)分析了電磁現(xiàn)象，得出結(jié)論：任何變化的磁場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)，任何變化的電場(chǎng)能夠在周?chē)臻g產(chǎn)生磁場(chǎng)．按照這個(gè)理論，變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一場(chǎng)，這就是電磁場(chǎng)．電磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)的傳播就形成電磁波．

從場(chǎng)的觀點(diǎn)來(lái)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(chǎng)．導(dǎo)體中電流的方向總是沿著電場(chǎng)的方向，從高電勢(shì)處指向低電勢(shì)處．導(dǎo)體中的電流是帶電粒子在電場(chǎng)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(chǎng)又要提供自由電荷．當(dāng)導(dǎo)體中電勢(shì)差不存在時(shí)，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(shí)學(xué)習(xí)與智能訓(xùn)練融合于一體

1．場(chǎng)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(wèn)題．第一章“電潮是學(xué)好電磁學(xué)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵．電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)、磁嘗磁感應(yīng)強(qiáng)度是反映電、磁場(chǎng)是物質(zhì)的實(shí)質(zhì)性概念．電場(chǎng)線，磁感線是形象地描述場(chǎng)分布的一種手段．要進(jìn)行比較，找出兩種力線的共性和區(qū)別以加強(qiáng)對(duì)場(chǎng)的理解．

2．電磁場(chǎng)的重要特性是對(duì)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(chǎng)和受場(chǎng)作用這兩類(lèi)問(wèn)題的聯(lián)系與區(qū)別，比如，場(chǎng)不是力，電勢(shì)不是能等．場(chǎng)中不同位置場(chǎng)的強(qiáng)弱不同，可用受場(chǎng)力者受場(chǎng)力的大小（方向）跟其特征物理量的比值來(lái)描述場(chǎng)的強(qiáng)弱程度．在電場(chǎng)中用電場(chǎng)力做功，說(shuō)明場(chǎng)具有能量．通常說(shuō)“電荷的電勢(shì)能”是指電荷與電場(chǎng)共同具有的電勢(shì)能，離開(kāi)了電場(chǎng)就談不上電荷的電勢(shì)能了．

3．認(rèn)真做好演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，使“潮抽象的概念形象化，通過(guò)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(duì)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(lái)發(fā)展思維能力．從物理學(xué)的特點(diǎn)與對(duì)中學(xué)物理教學(xué)提出的要求來(lái)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)一在使學(xué)生真正掌握科學(xué)知識(shí)體系上．

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(wèn)題的能力．學(xué)習(xí)電磁學(xué)首先要抓住場(chǎng)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．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(shí)，首先應(yīng)搞清不同的運(yùn)動(dòng)形式或不同的物理過(guò)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(chǎng)力）并和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變聯(lián)系起來(lái)．從能的角度來(lái)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，就是運(yùn)動(dòng)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(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，才能提高教學(xué)質(zhì)量.