時間：2023-02-12 01:37:56
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇物理電磁學，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
高中物理電磁學是重要的知識，學好電磁學知識在考試中可以獲得更高的分數。電磁學中主要是包含磁場和電場知識，同時講述了關于場和路之間的關系，在實際學習中，需要聽從老師的安排和引導，深層次了解電磁學知識特點，有針對性選擇學習方法，掌握物理知識。加強對其分析，結合筆者的相關學習經驗，以求為其他的同學學習提供一定參考。
一、高中物理電磁學的特點
高中物理電磁學知識學習中，作為予以高度重視，作為一項重要內容，電磁學主要包含場和路，在實際學習中可以從這兩個方面著手開展，在老師的幫助和引導下，挖掘電磁學的規律，有助于更好的解決電磁場問題，實現對電磁學的學習。諸如，在電磁學相關問題解答中，根據粒子不同運動情況下是力和運動聯系組合，可以將電磁學的內容轉變為力和運動的問題來解決，促使解題思路更為直觀，充分將粒子運動情況展現出來。然后，結合牛頓定律，完成電磁學中關于力學內容的學習[1]。此外，電磁學中功和能的問題可以從能量守恒方面著手分析，設立能量方程式，這樣電磁學內容解答也變得更為容易。
電磁學知識學習中，首要一點就是了解電磁學的特點和規律，將復雜問題轉化為了解的力學和能量問題，便于學生整合所學知識來解決問題，提升解決問題能力。同時，電磁學學習中，對于復雜、抽象的物理問題，應該通過豐富想象力來學習電磁學知識，提升解題效率和質量。
二、高中物理電磁學內容探究
電磁運動是一種基礎物質運動形式，電磁學本質包括電和磁兩種。在高中物理知識學習中，學校和老師為了降低我們的學業負擔，更加深層次理解和記憶電磁學知識，多數情況下是電和磁分開講解，包括電流和靜電量方面的知識。在學習關于磁知識時，主要是關于磁場、磁現象和輻射等內容整合在一起講解。電磁學日常知識學習中，可以發現電和磁往往是同時存在的，有電的地方就肯定有磁的存在[2]。
三、高中物理電磁學的實踐
知識來源于生活，最終必將回歸生活。在高中物理知識學習中，由于物理知識和日常生活聯系較為密切，同時也是一門研究自然規律的學科，只有提高對實驗教學重視程度，才能有效整合所學的理論知識，提升學習成效，靈活運用到實際生活中[3]。
加強高中物理中的實驗學習，尤其是電磁學相關實驗，實踐性特點較為突出。在以往的知識學習中就曾經了解到，物理知識和實際生活聯系較為密切，無論是日常用電還是機械動力，均屬于物理學知識，而電磁學內容同生活的密切聯系，可以借此來開展學習活動，聯系實際生活可以將抽象、復雜的電磁學知識精簡化，加深知識的理解和記憶。同時，電磁是看不見、摸不著的，可以記住其他物質產生的現象來分析電磁學知識。也正是由于這一特性，所以在高中物理電磁學知識學習中，需要借助大量的電磁實驗來學習，通過電場和磁場相互作用，通過產生的物理現象來加深對電場和磁場理解，提升學習成效。
在學習電場知識中，可以在電場中電子的加入進行加速，形成電子束，來分析相對應電場的強弱，判斷電場方向。在磁場研究中，將細小的鐵屑放入到磁場中，在磁場的作用下會形成有規律的排列方式，形成磁感線。物理實驗學習中，電磁學是一項重要的知識，而物理實驗則是學習電磁學的重要紐帶，需要予以高度重視，切實提升高中物理電磁學知識學習有效性，為后續學習和發展奠定基礎，有助于養成良好的學習素養。
高中物理電磁學知識學習中，經常會對一些已經發明和證實的公式和定律進行推導，在老師的講解下，引導我們進行推導，可以進一步加深對這些公式和定理的掌握程度，便于后續解題中靈活運用。需要注意的是，在學習這些公式和定理中應該精益求精，促使內容精簡化，結合以往的學習經驗來組織學習活動開展。但是，在日常學習中，發現很多同學學習電磁學知識停留在表面上，對于知識缺乏深層次的理解和掌握，弄懂深層次的物理規律，靈活學習，而不是死記硬背，學習理論知識的同時，在實踐操作中提升學習成效。
四、結論
綜上所述，電磁學中主要是包含磁場和電場知識，同時講述了關于場和路之間的關系，由于知識較為抽象和復雜，所以學習難度較高，這就需要養成良好的自主學習能力，可以靈活整合所學知識應用到實踐中，提升實踐學習成效，養成良好的學習素養，對于后續學習和發展意義深遠。
（作者單位：武漢市第六中學）高正浩
參考文獻
[1]李問渠.高中物理電磁學實驗資源的開發與實踐應用研究[J].科技尚品，2017，27（2）：226-227.
關鍵詞：高中物理 電磁學 基本知識點
電磁學是高中物理極為重要的一部分，主要包括電場、磁場、電磁感應、恒定電流、交變電流、電磁波等等，內容龐雜，很多概念非常抽象，對學生的抽象思維能力要求較高，學生普遍反映難度很大。那么教師應該怎樣引導學生學好電磁學呢？在多年的教學過程中，筆者深刻感受到重視基本知識點的教學是關鍵，重點應抓好以下三個方面。
一、深度挖掘電磁學基本知識點
很多重要的基本知識點，只有深度挖掘，做到深入透徹的理解，而非一知半解，才能避免在遇到實際問題時盲目地套用公式，出現錯誤。
比如庫侖定律就是在電磁學部分遇到的第一個重要知識點，書本中是這樣描述庫侖定律的：真空中兩個靜止的點電荷之間的作用力與這兩個電荷的電荷量的乘積成正比，與這兩個電荷的距離的平方成反比，作用力的方向沿著這兩個電荷的連線。很多學生就只注意到庫侖定律中關于力的大小特點的描述，而往往忽略了這句話中隱含的重要信息，即三個適用條件：（1）“真空”，即兩個電荷要處于真空中或者空氣中；（2）“靜止”，即兩個電荷要處于靜止狀態；（3）“點電荷”，點電荷是一種典型的物理模型，兩個電荷間的距離遠大于電荷自身的大小時電荷才可以看成是點電荷，也就是說當兩個帶電體相距很近的時候庫侖定律是不適用的。
在電磁感應部分最重要的知識點就是楞次定律，書本中是這樣描述楞次定律的：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。我們不妨把引起感應電流的磁通量稱為原磁通量，那么我們就可以把楞次定律簡單地表述為：感應電流總是阻礙原磁通量的變化。可見楞次定律中最為關鍵的字眼就是“阻礙”，但是很多學生往往搞不清楚阻礙的是什么？怎么阻礙？阻礙的不是原磁通量，而是原磁通量的變化。所以我們首先要分析清楚原磁通量的方向及變化情況，然后根據阻礙關系就能分析出感應電流的磁場的方向，最后根據右手螺旋定則得出感應電流的方向。
二、注重知識點之間的聯系與區別
雖然電磁學部分知識點很多，給人的感覺會很亂，但是我們仔細分析就會發現很多知識點之間還是有著一定聯系的，把相關的類似的知識點放在一起分析比較，學生對知識點的印象就會更深刻，有利于學生更好地理解。
比如可以把電場和磁場的性質、電場線和磁感線的性質放在一起比較其聯系與區別。電場和磁場雖然我們看不見摸不著，但都是客觀存在的，電場對放入其中的電荷有力的作用，磁場對電流和運動電荷也會有力的作用，即電場和磁場都能提供力的作用。但電場線和磁感線都是為了方便描述電場和磁場而人為假想出來的，不是真實存在的，其指向都有著一定的特點，其切線均表示電場或者磁場的方向，其疏密均表示電場和磁場的強弱。區別之處在于電場線是不閉合的，磁感線是閉合的。還可以把點電荷和質點的性質放在一起比較，兩者都是理想化的物理模型，現實生活中并不存在點電荷和質點，只有當滿足了所需條件時，才能將現實生活中的電荷和實際物體看作是點電荷和質點。
再比如重力加速度g、電場強度E和磁感應強度B也有著很多相似之處。物體在重力場中會受到重力G=mg，在電場中會受到電場力F=Eq，在磁場中會受到磁場力（包括安培力F=BIL和洛倫茲力f=Bqv）。重力加速度g決定于物體所處的重力場、電場強度E決定于電荷所處的電場、磁感應強度B決定于電流或者電荷所處的磁場，所以我們就可以說g、E和B這三個量均只決定于場，與其他因素無關，所以我們分別用這三個量描述三種場的強弱和方向。
又如重力勢能和電勢能之間也有著很多相似之處。物體在重力場中具有重力勢能，當物體在重力場中移動時，重力可能做功也可能不做功，類似的電荷在電場中具有電勢能，當電荷在電場中移動時，電場力可能做功也可能不做功。當重力或電場力做功時就會引起重力勢能和電勢能的變化，力做正功勢能就減少，力做負功勢能就增加。故這兩種能的變化均決定于相應的力做功的情況。我們還可以進一步推廣到動能、機械能以及今后在熱學部分將會學到的分子勢能，我們會發現，所有的能的變化，都決定于相應的力做功的情況。
三、重視初中已學知識點的拓展延伸
有些知識點難度不大，但由于學生在初中時已經接觸過，學生在遇到這部分知識點時就會比較大意，以為自己已經掌握了，其實是一知半解，導致遇到實際問題時錯漏百出。
比如歐姆定律U=IR，初中時僅涉及純電阻電路，即能量全部被電阻用于產生熱量，即W=Q，W=UIt，Q=I2Rt，故有U=IR，故初中時在電路中歐姆定律均是適用的。但在高中物理中由于會遇到非純電阻電路，此時歐姆定律已經不再適用，因為在非純電阻電路中，能量不再全部被電阻用于產生熱量，即W>Q，W=UIt，Q=I2Rt，故有U>IR，所以遇到電路問題時一定要看清楚是否包含電動機、電風扇等非純電阻。
關鍵詞：定則 左手 右手
在中學物理電磁學中，為判斷電流的磁場方向、安培力的方向、洛倫茲力的方向、感應電流的方向而介紹了一系列的判斷定則：如安培定則、左手定則、右手定則等。由于定則較多，而具體運用的方法又不同，所以學生在應用時常常出錯。那么我們是否可以用一種新的定則來代替左、右定則呢？而且這種替代的定則既要方便，又非復雜，同時還需要含義十分明確，便于學生記憶。為此我們對電流的磁場，安培力、洛倫茲力、感應電流的物理含義反復進行討論分析后發現，如果將安培定則進行適當的改進就能完全代替左、右手定則。我們把這一代替的定則叫“廣義安培定則”。經過一段時間的試用，學生的錯判率大為減少。現將這個“廣義安培定則”介紹如下：
一、用“廣義安培定則”判斷電流磁場磁感線方向
對直線電流磁場磁感線方向判斷仍采用高中物理課本上的方法，即用右手握住導線，讓伸直的大拇指的指向跟電流方向—致，那么彎曲四指所指的方向就是磁感線的環繞的方向。
對環繞電流磁場的磁感線方向和通電螺線管內磁場磁感線的方向的判斷，高中物理課本上雖然也是說用安培定則，但其內容即大拇指向和四指的指向都已變化。而“廣義安培定則”仍采用課本上判斷直線電流磁場的安培定則內容，也能方便的判斷出環繞電流磁場方向和通電螺線管內磁場方向。
對環形電流，用右手握住環形導線的一部分，讓大拇指仍指向電流方向，則彎曲的四指所指的方向，就是環形電流磁場的磁感線方向。
在判斷通電螺線管內磁場的磁感線的方向時，我們可以把通電螺線管看成是若干個單匝的環形電流重疊所組成，因此仍能用“廣義安培定則”來判斷環內（即通電螺線管內）的磁感線方向、用此方法，不但可以判斷通電螺線管內部的磁感線方向，還能畫出通電螺線管內外磁感線的形成一系列閉合曲線，這樣就可以彌補課本中只判斷環形電流和通電螺線管內部的磁感線方向，而沒有指出它們外部磁感線方向的不足。
二、用“廣義安培定則”判斷安培力的方向
由于安培力是通電導體在磁場中所受的作用力，這個力其實質是通過電流本身所形成的電流磁場與原磁場之間的相互作剛而產生的，為此，如果我們先用安培定則判斷出通電導體磁感線的方向，然后與原磁場的磁感線方向進行比較，則安培力方向一定是指向這兩個磁場方向相反的一側，同樣對洛倫茲力方向的判定與安培力方向的判斷方法相同，只是把運動電荷看作一通電導體，正電荷的運動方向才是電流方向，用這個方法與左手定則來判斷其結果是相同的。
例1 判斷兩通電平行導線問的相臣作用力。
兩通電平行導線間的相互作用力實質是兩電流間的作用力，故用安培定則分別判定他們的磁感線方向后，就可以根據它們磁感線方向的異同，直接判斷他們之間的作用力是引力還是斥力，如通以同方向的電流時，用安培定則分別判斷它們的磁感線方向，則兩直導線之間的磁感線方向相反。外側方向相同，所以它們之間的相互作用力都指向內側，使它們相互靠攏而表現為引力。同理，當通以相反方向電流時，用安培定則判斷出兩直導體的外側的磁感線方向相反，故它們之間的相互作用力都指向外側，使它們分離而表現為斥力。
例2 在下圖1中已知外磁場的磁感線方向和帶電粒子的速度方向，試判斷運動電荷在磁場中受到的洛倫茲力方向？
轉貼于
在圖1中，帶箭頭的虛線表示電流方向，與運動電荷方向相同，我們將運動電荷看作通電直導線，用安培定則判斷磁場磁感線方向，即運動電荷上部的磁感線方向向外，下部向里、顯然，其下部磁感線與外部磁場方向相反，所以運動電荷所受的洛倫茲力的方向是指向下面。如果在圖1中是負電荷，用同樣的方法可以判斷出運動負電荷速度上方磁感線方向與外磁場方向相反，故粒子所受洛倫茲力的方向向上。
從上述兩個例子中，可以看出用“廣義安培定則可以代替“左手定則”來判斷安培力的方向的。
三、用“廣義安培定則”來判斷感應電流的方向是完全
在運用“廣義安培定則”時，要先讓右手四指指向導體的運動方向，然后讓四指彎曲90°。指向引起感應電流的磁場磁感線方向，則伸直的大拇指指向就是感應電流的方向。當然這一方法也只是適用于閉合導體的一部分在磁場中做切割磁感線運動的情況、用這種方法與用右手定則判斷的結果是相同的。
例3 判定閉合導體的一部分在磁場中做切割磁感線運動時的感應電流的方向，已知外磁場方向和導體截面運動方向如右圖所示。
［關鍵詞］電磁學；師范類；教學改革；物理學專業
電磁學是高等師范院校物理教育專業的一門重要的專業基礎課，它不僅是經典物理的重要部分，而且與近代自然科學、技術科學的許多領域有著密切的關系，成為理、工、農、醫及師范院校不可缺少的必修課程之一。該課程是許多后續課程，諸如電工學、電動力學、電路分析、光學以及量子力學等的先修課程，同時也是與中學物理教學聯系非常緊密的一門課程。通過對電磁學課程的學習，一方面可以使學生全面掌握物質電磁運動的基本概念和基本規律，培養學生分析、處理和研究與電磁學相關問題的能力和素養；另一方面可為后續課程提供許多重要的基本概念、基本規律及研究方法，對學生物理素養的形成以及綜合素質的提高至關重要。
一、電磁學課程教學中出現的問題
（一）大學物理與中學物理以及后續物理學課程教學
內容未能很好地接軌電磁學課程教學有時會出現教學內容過度重復，而有時又會出現教學內容過大的跳躍、知識脫節。重復過多使學生覺得枯燥，跳躍太大使學生學習會感覺到困難，這使得學生在學習的時候很難適應。
（二）教學過程不重視理論與實際的聯系
傳統的電磁學教學過程只強調電磁學靜態的知識理論體系結構，課堂呈現的大都是理論公式和習題，遠離生活實際，造成電磁學知識的抽象和枯燥乏味，學生體會不到電磁學的重要性和現實意義。
（三）教學觀念較陳舊，教學方法較傳統
高等學校傳統的灌輸式教學模式不利于學生創造性思維能力和解決實際問題能力的培養；教學方法和教學手段落后則忽視了學生的學習主體地位，沒有靈活運用多種先進的教學方法來引導學生積極思維，激發學生的強烈的求知欲望和創造欲望。
（四）成績評定形式單一
成績評定沒有全面考核學生所學知識和綜合能力。絕大多數高師院校電磁學考核都是通過期中和期末的閉卷考試完成，試卷題型也大都為考查課程主要知識點的選擇題、填空題、計算題、證明題等，這種考核形式有引導學生死記硬背的傾向，缺乏對學生綜合應用能力與創新能力的考核。
二、電磁學課程改革的內容
（一）教學內容改革
1.密切聯系教學實際，刪減與高中物理重復的知識點，把講授的重點放在深化和提高上，為后續課程打基礎，注意與后續課程的銜接和分工。比如刪減歐姆定律、電路原理、交變電路等內容。
2.以“三大實驗定律”為基礎，以“相互作用”為線索，將“場”作為教學的核心內容。
3.教學內容上加入一些與實際生活密切相關的教學內容，比如電磁爐、復印機、范德格拉夫起電機等的工作原理；將學科前沿信息融入實際教學中，比如磁單極的相關知識和進展、地磁場的起源等。這些教學內容的改變和引入，使教學變得生動有趣，不僅激發了學生的學習興趣，使學生較好地掌握處理電磁學問題的方法和思路，而且還能增強學生分析問題和解決問題的能力，為全面提高教學質量奠定基礎。
（二）教學方法和教學手段改革
1.既要“授之以魚”，更要“授之以漁”在課程教學中，改變傳統的單純的“注入式”的教學方法，恰當地采用多種探究啟發式教學方法進行教學，比如：案例教學法、講座式教學法、問題討論教學法、師生互動教學法、類比教學法、辯論式教學法等，這樣使得課堂教學生動活潑，課堂氣氛活躍。同時通過課堂討論、辯論、講座等形式，提高學生參與教學的主動性，提高學生的自學能力和創新能力，培養學生的師范技能和物理素質。
2.利用多媒體技術和網絡，提高教師的教學水平和教學效率將多媒體技術適度引入課堂教學，將一些電磁學過程和實驗在課堂中展示出來，在課堂上展現文、圖、聲、像并茂的教學內容，使課程教學趣味化、直觀化，激發了學生的學習興趣，提高了教學效果；同時利用校園網開展網上教學，將電子教案、習題庫、答案以及電磁學相關的前沿動態信息等教輔資料提供給學生瀏覽和下載，與學生進行網上答疑和學習交流。現代化教學手段的引入，可以在吸收傳統教學優點的同時，又能充分發揮多媒體技術信息量大、動態感強的特長，為達到良好的教學效果創造條件。
（三）與國際接軌，積極推進雙語教學
在教學中實行雙語教學，通過介紹常用專業術語和物理規律外文注釋或英文原文，提高學生科技外語交流能力，激發學生主動學習的興趣；另一方面也為進一步開展電磁學雙語教學奠定基礎。在教學過程中指導學生查閱文獻，閱讀與課程內容相關的參考資料，以培養學生掌握學科最新發展動態和拓展知識、參與科研的能力。
（四）考核方法改革
課程考核是教學工作中檢查教學效果、鞏固學生所學知識、改進教學工作、保證教學質量和督促教學目標實現的重要手段。電磁學課程實施學習過程全程考核，主要由作業、口試、開卷考試、限制性開卷考試、專題報告以及學生出試卷等考核方式組成。作業考核是指考核學生完成作業的質量；口試是指在課堂上針對前面所學知識的運用隨時進行的提問；開卷考試主要考查學生對用微元法、高斯定理以及電勢和電場的關系等方法求真空中靜電場強的掌握情況以及用數學求解電磁學問題的能力；限制性開卷考試是指主要考查學生對所學課程分析、總結和歸納的能力；專題報告是要求學生利用所學的知識解釋實際生活中的一些電磁現象，主要考查學生利用所學知識解決實際問題的能力；學生自出試卷是指每個學生自出一套本課程的考試試卷，并解釋每個題目考查的原因，主要考查學生對本課程重難點的把握情況，提高學生參與課程教學的主動性，培養學生的師范生技能。
三、總結
1.調整了電磁學課程教學內容，建立了一套完整的適合高等師范類院校物理學專業本科生培養目標的電磁學課程理論教學內容體系。選擇既能滿足設定教學目標，又能適應中學物理教改需要的教學內容，減少和后續專業課程的重復，同時將電磁學前沿信息以及與實際生活密切相關的教學內容融入教學中。教學內容經過這樣調整后，不僅能激發學生的學習興趣，還能使學生分析、解決問題的能力以及創新能力得到鍛煉和提高，學生較好地掌握了處理電磁學問題的方法和思路，為全面提高教學質量奠定了基礎。
2.電磁學課程考核實施學習過程全程考核，全面科學地評價學生的學習效果。全程考核主要由作業、口試、開卷考試、限制性開卷考試、學生出試卷以及專題報告等考核方式組成。電磁學課程考核方式從單純注重考查學生的知識向考核學生的能力轉變，比如限制性開卷考試考查了學生歸納總結的能力，專題報告考查了學生運用所學知識解決問題的能力，自出試卷則考查了學生對本課程整體知識的把握情況，考查學生從授課角度來理解該課程知識體系的能力，另外，專題報告和自出試卷也考查了師范類學生對教學技能的掌握情況。同時，電磁學課程考核方式也從“注重理論”向“注重理論聯系實際”轉變，專題報告不僅考查了學生運用知識解決實際問題的能力，還考查了學生對學科前沿知識、新技術、新成果、新發展的了解程度。采用這樣全過程的考核方式，不僅增強了學生參與教學的主動性，還提高了學生的自學能力和創新能力，培養了學生的師范技能和物理素質。總之，科技飛速發展，人才要求不斷提高，課程教學也應與時俱進，因此教學改革是課堂教學永恒的話題。師范類物理學專業是培養物理教師的搖籃，我們所培養的畢業生的智能結構、能力體系如何直接關系到我國基礎教育改革的成敗。因此，從適應中學物理新課改的角度出發，電磁學課程的改革應著重在教學過程中構建有利于提高學生綜合素質和創新意識的課程教學體系，在教學中形成靈活的，著重培養學生分析問題、解決問題能力和創造性思維能力的教學方法，建立一套全面體現學生綜合能力的考核方案，以考促教，不斷提高教學效率和教學質量。只有這樣才能跟上時代的步伐，培養出綜合素質較高、創新意識較強的物理教師。
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物理是高中學生的基礎性課程，“關注學生情感，充分激發學生的主動意識和進取精神”是新課程背景下高中物理教學的必然要求。作為高中物理教師，要站在素質教育的高度，以新課程理念為指導，探究調控學生學習情感的有效策略，努力使學生的心理意識保持一種高度活躍的狀態，更好地貫徹新課程實施素質教育的根本宗旨。本文謹以高中物理電磁學教學為例，談談學生學習情感的有效調控策略。
1 構建生動教學情境，激發學生學習情感
在決定學生學習動機和學習興趣的諸多要素中，心理情感是推動學生主動求知的內在力量。高中物理電磁學知識有很強的概念性和抽象性，而且與學生的生活經歷有一定的距離，如果教師在教學中忽視現象，忽視物理情境的建立，學生就會覺得學習起來既枯燥又難以理解，充滿抵觸心理。鑒于此，高中物理教師應發揮教學藝術和智慧，將電磁學內容和學生心理特點緊密結合起來，積極創設與之相對應的、富有新意的生動教學情境，使抽象性、概念性很強的物理知識衍化為生動具體、形象有趣的環境和片段呈現給學生，以情境帶來的新、奇、趣吸引學生的有效注意，強化學生的思維啟迪，給學生一種輕松、暢快的心理感受，激發學生主動學習的心理情感。學習“閉合電路歐姆定律”一課，不僅要讓學生掌握定律內容和解析表達形式，更要讓學生理解電動勢與初中接觸到的電壓有什么本質差別，電動勢、路端電壓、電源內阻、電路外阻之間的內在關系。如果在教學中直接講授，學生的學習主動情感往往不甚濃郁。于是筆者以下面的方式構建教學情境：先取出一節新的一號干電池，用多用表測量電池電壓為1.5伏，將其與額定電壓1.5伏的小燈泡組成閉合電路，閉合開關后請同學們觀察燈的亮度――學生回答“很亮！”；然后再取出兩節用過較長時間的一號干電池，串聯后用多用表測量總電壓為2.8伏，將這兩節串聯的電池替換前面的那節新電池，請學生猜想開關閉合后會出現什么情況？學生大多猜想：“小燈泡會被燒毀”或“小燈泡要比前面亮得多”；但是閉合快關后小燈泡不僅沒有燒毀，反而比前面一次暗得多。與學生原來猜測結果完全相反的教學情境不僅活躍了課堂教學的氛圍，而且“為什么會是這樣？”的疑問有效調動了學生的非智力因素，引起了學生的好奇與思考。同學們積極投身于對相關內容的觀察、聯想、猜測、探究、交流之中，相對靜態的教學變為全體學生在興致盎然的狀態下踴躍參與的開放式動態教學。
2 積極組織實驗探索，引領學生學習情感
物理是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗既能培養學生動手能力和發現精神，更能夠引領學生的學習情感。新課程標準指出：高中物理課程應通過物理實驗培養學生根據實驗目的和條件設計實驗方案、選擇實驗方法、分析處理實驗數據的能力，使學生認識猜想與假設的重要性，明確發現問題、提出問題和解決問題的深遠意義。根據新課程的要求，教師在電磁學教學中要精心篩選有代表性的符合學生實際水平的驗證性實驗，通過對實驗器材、條件和要求的重新規劃，合理將其轉化為探究性實驗，組織學生自主設計實驗方案、觀察實驗現象、分析實驗數據、判斷實驗結論，充分挖掘實驗的探究功能，讓學生在實驗中形成科學態度和樂于探究、善于發現、勤于思考的積極情感。例如：“測定電源的電動勢和內電阻”是恒定電流一章的一個驗證性實驗，教材給出了實驗所用器材和標準的實驗電路，如果僅僅讓學生按部就班地完成實驗，顯然缺乏挑戰性，既不利于學生實驗能力和思維能力的培養，也難以開拓學生的學習情感。于是，我們將此實驗轉化成探究性實驗，提供的器材包括：待測干電池（電動勢約1.5V，內阻約1.0Ω），電流表G（滿偏電流1.5mA，內阻10Ω），電流表A（量程0～0.60A，內阻約0.10Ω），滑動變阻器R1（0～20Ω，2A），滑動變阻器R2（0～100Ω，1A），定值電阻R3=990Ω、定值電阻R4=9990Ω，開關S和導線若干。要求學生以測量準確和操作方便為前提分組自主選擇實驗器材，設計實驗電路測定干電池的電動勢和內電阻。這樣的實驗，沒有像教材那樣提供現成的電壓表，滑動變阻器和定值電阻也不是唯一的，需要學生彼此啟發，集思廣益，引發靈感，結合已經學過的電壓表改裝和電流表、電壓表準確測量范圍等知識，分析、設計并親自動手實驗，獲得實驗數據，并對不同的實驗方案進行比較。由于沒有條框限制，學生的主觀能動性得以充分發揮，在探索和發現中潛移默化地奠定了遇到問題自覺動手動腦的思想基礎。
3 引導自主合作探究，發展學生學習情感
新課程突出教學中的學生主體地位，讓學生掌握與新課程理念相適應的以自主、合作、探究學習為標志的新型學習方式，是營造學生積極態度、暢快心情、活躍思維和促進學生學習情感發展的行為詮釋。高中物理教師要明確自己在教學中的角色定位，弘揚“以學生為中心”的教育主體觀，把“改變學習方式，提升學習水平”作為調控學生學習情感的切入點，潛心引導學生就物理教學問題展開小組合作、交流、探究活動，把學習主動權交給學生。用探究打破學生內心的“平靜”，激起學生思維活動的“波瀾”， 推動由“帶著知識走進學生”向“帶著學生走進知識”的教學模式轉化。力爭使學生在自主合作探究中形成快樂的學習心態，在能動的探索中發現物理基本規律、把握各種影響因素的聯系。從而豐富學生認知體驗，培養學生積極探究的情感素質。例如在學習了“復合場”知識后，我們出示習題（如右圖所示，勻強電場E的方向豎直向下，勻強磁場B的方向垂直紙面向里，讓三個帶有等量同種電荷的油滴M、N、P進入該區域中，M進入后能向左做勻速運動，N進入后能在豎直平面內做勻速圓周運動，P進入后能向右做勻速運動，不計空氣阻力，分析三個油滴的質量關系。）引導學生自主探究其中蘊藏的各種物理量間的平衡關系，分析總結處理相關問題的思路和方法。明確的問題讓學生學有目標，議有方向。通過激烈的討論和彼此的交流，學生逐步發現了下面的等式關系：因為N能夠在豎直平面內做勻速圓周運動，必有Eq=mg，可知三個油滴均帶負電；由此推出對于M，有Eq+qBv=mg，對于P，有Eq-qBv=mg。從而得出mM>mN>mP的結論。這樣的自主合作探究，不僅抽象概括出物理規律特點和性質，使“復合場”中等量關系的分析過程銘記于學生的腦海中，而且讓學生在充分的討論和爭辯中不知不覺地學會了思考合理性，鍛煉了學生思維的邏輯性與敏捷性，提高了學生學習物理的情感認同。
4 運用現代教育技術，愉悅學生學習情感
建構主義教學理論認為：人總是要借助直觀的、動態的表象去理解和認識抽象的、靜止的事物，這種認知方式與生俱來，且要伴隨一生。對于正處于由形象思維向抽象思維過渡重要時期的高中生而言，其物理課程學習必須通過理解、感知、操作、思維等心理活動形成認知結構，這就使得借助直觀形象成為發展抽象思維的便捷之路。由于高中物理電磁學的許多教學內容直觀不足抽象有余，用傳統的教學手段進行教學，學生的感性材料淺薄，學習起來難免覺得枯燥、不易理解。以網絡多媒體為代表的現代教育技術的飛速發展與普及，給高中物理教學創設了一個廣闊而靈動的平臺。我們應該運用現代教育技術打破教學時空限制，使文字、聲音、圖片、動畫等直觀媒體信息交互傳輸，動靜結合，虛實相生，聲形并茂。讓學生能眼見其形，耳聞其聲，促使學生的認知以豐富的感性認識為基礎，自然地進行深度思考。“楞次定律”是學生判斷感應電流方向的基本理論指導，也是電磁學教學的重點、難點內容。學生往往因為對定律理解的不全面、不嚴謹，在解決實際問題中出現種種偏差。為此，我們在教學中以flash課件分步驟演示“產生感應電流磁場的變化感應電流的產生感應電流的磁場兩個磁場的動態平衡關系”，在現代教育技術的輔助下展開教學。新穎、直觀的視頻教學資源將教學內容衍化得仿佛觸手可及，使教學的諸要素及各個環節的相互聯系形成相對的優化態勢，學生的感性認識有本有源，內心既好奇又興奮，興趣和思維一下子被激活。在此基礎上進行教學，學生身體內的每一個細胞都充滿了愉悅的學習情感和主動的心理情緒，教師教得自如，學生學得輕松，在不知不覺中進入了知識的殿堂。
5 實施恰當激勵評價，鞏固學生學習情感
一、常見問題分析
1.物理概念較多、特點難記。
同學們在學習高中電磁學知識的過程中會遇到大量的概念，包括電磁感應、電阻、電壓、電流、磁場和電磁波等，同學們在學習過程中極易將它們混淆，在運用時經常因概念沒有界定清晰而出現失誤。
2.難以掌握電磁實驗本質。
電磁學實驗內容、操作和分析方法對同學們的物理綜合素質與動手能力要求較高，所以即使面對一些基本實驗往往會出現無法熟練操作的情況，難以靈活運用理論知識。
3.無法熟練運用電磁規律。
電磁學知識看不見、摸不到，抽象性較強，有不小的難度。部分同學在學習高中電磁學規律過程中，通常采用死記硬背公式的方法，在運用時直接套用，但是針對部分規律卻難以準確運用，對它們之間的聯系也把握不準。
二、解決常見問題的對策
1.學習電磁學概念的解決對策。
高中電磁學知識中的概念較多，不能純粹按照教材內容機械學習和強行記憶，而應借助老師的講解通過獨立思考內化，在學習過程中注重構建認知結構，敢于發表個人意見和看法，思維要始終處于活躍狀態。在已經知道電場力的性質的相關知識，學習過兩點電荷之間的作用力遵循庫侖定律的情況下，同學們可以結合電場力的性質學習新概念，將電場強度放在電荷模型中討論，將抽象的物理概念變得具體化，并借助老師的引導發現物理規律：電場力的大小和電荷量的大小存在關聯，電場不能通過電場力進行描述。
2.學習電磁學實驗的解決對策。
在操作實驗前，應該先明確實驗目的，對于一些復雜或難度較大的實驗可以和其他同學一起操作完成。在實驗操作中應該主動思考，積極探究事物之間的相關聯系和變化特點。例如，在學習“測金屬絲的電阻率”這一實驗時，同學們應該明白這個實驗不僅能夠測量金屬絲的電阻率，還可以延伸至電器阻值的測量，只需將相關的量進行等價替換，實驗的分析方法和基本原理是不變的。
3.學習電磁學規律的解決對策。
以“電磁感應定律”為例，同學們在學習過程中最應關注規律的形成過程，而不是規律的理論性內容和使用條件，只有清楚了解它的出處和形成過程，才能夠真正完整認識這一物理規律，在使用時才更加自信。同學們可以發現導體在磁場中向多個角度運動時，條形磁鐵能夠在沒有通電的閉合螺線管中向下或向上運動，而且靈敏電流計的指針也發生轉動，得出結論：在閉合回路中能夠產生電流。此時，應進一步主動思考：為什么在閉合回路中會產生電流？需要哪些條件？在上述實驗中，磁場中有導體運動可以導致閉合回路的面積有所改變，這就導致磁感應強度發生明顯變化，知道磁生電需要的條件是：要有閉合回路和磁場；磁場的磁感線要穿過回路；穿過回路的磁場要發生變化等。
4.學習電磁學知識需循序漸進。
Electromagnetism
Maxwell Equations， Wave Propagation and Emission
2012，560p
Hardcover
ISBN9781848213555
T. Bécherrawy著
本書是一部關于電磁學理論及其應用的高年級本科生教材，除了介紹經典的電磁理論外，作者還增加了4個方面的高等內容：波導、相對論電磁學、電磁場中的粒子和電磁輻射。
在18世紀以前，電學和磁學是兩門獨立的學科，直到1819年奧斯特發現電流產生磁場和1831年法拉第發現變化磁場感應出電流之后，人們意識到電學和磁學之間具有非常緊密的聯系。1873年，麥克斯韋通過一組簡潔的方程組統一了電學和磁學，稱之為電磁學。該理論的一個重要預言是，電磁波存在并且以光速傳播。這個預言在1887年被赫茲的實驗所證明。電磁感應現象的發現使得人類可以大規模發電，在19世紀中后期開啟了第二次工業革命。電磁波的發現和電子學的發展，在20世紀引導了真正的電子通信革命，對經濟、社會、文化和政治等方面都產生了深刻的影響。
全書共分為4部分15章：第1部分 靜態電磁學，含第1-7章：1.序言；2.真空中的靜電學；3.導體和電流；4.電介質；5.一些特殊技巧和近似的方法；6.真空中的磁場；7.物質中的磁學。第2部分 時變電磁學，含第8-10章：8.電磁感應；9.麥克斯韋方程組；10.電磁波。第3部分 傳播效應，含第11-12章：11.反射，干涉，衍射和彌散；12.波導。第4部分 相對論、粒子和輻射，含第13-15章：13.狹義相對論和電動力學；14.帶電粒子在電磁場中的運動；15.輻射； 附錄：A.數學知識回顧；B.物理單位；C.物理常數。
本書作者T.Bécherrawy教授從巴黎大學和紐約Rochester大學獲得理論物理學博士學位，在黎巴嫩大學、法國的Savoy大學、IUFM、Nancy大學等院校教授物理學，曾擔任黎巴嫩大學物理系主任，在高能粒子物理學領域發表了多篇文章。
本書適合作為高年級本科生學習電磁場理論的教材，也給電磁場理論教學提供有益的幫助。一些帶星號（*）的章節屬于較有難度的內容，可以跳過而不影響內容閱讀的連貫性，每章都附有豐富的習題和參考答案。
陳濤，博士生
（中國傳媒大學理學院）
摘 要
介紹了一種轉變前概念的教學策略。以建構主義學習理論為指導，以電磁學六個方面的含前概念的調查問卷為工具，通過對測控專業學員321名學員的問卷調查，得出學員在電磁學存在的一些典型的前概念。根據調查分析的結果，分析了前概念的成因、特點，并提出了轉變前概念的教學策略。
關鍵詞
前概念 電磁學 教學策略
Abstract A kind of teaching method is proposed. Using the constructivism as the guideline， the questionnaire with preconception of 6 parts of
electromagnetism as tools， by investigating 321 students， 21 pieces of typical preconception are got. By the results of investigation， analyzing
the traits and the reasons， some teaching method for changing the preconception is proposed.
Key words preconception
electromagnetics
teaching method
一、引言
學習者總是以已有的認知結構為基礎來建構對新知識的理解[1]，在學習者己有的認知中有些是與科學概念相一致的，有些是與科學概念不一致的，我們就把這些與科學概念不一致的認知稱為“前科學概念”(簡稱前概念)[2]。近年來，隨著認知科學的不斷發展，人們越來越認識到學習者頭腦中的這些前概念會對學習者接受、形成和發展科學概念產生嚴重的阻礙作用。因此，探究學習者頭腦中存在的前概念并根據學員已有的認知結構采取相應的措施進行概念轉變教學，逐漸成為國內外教育心理學界研究的熱點。對于軍隊院校的大專學員（士官）來說更是如此，他們的基礎更加薄弱一些，糾正他們頭腦中存在的前概念，優化其認知結構顯得十分重要。
二、基本概念和研究方法
（一）基本概念。在有關概念及概念轉變的文獻中，研究者使用了很多不同的名詞，其中比較常用的有“前概念(preconception) ”，“錯誤概念(misconception)”、“相異構想(alternative framework ) ”，“概念框架(conception framework )”[3]。
1、前概念。“前概念”有很多種稱謂，蘇聯心理學家維果斯基把它稱為如“孩子的概念”、“替代的概念”；前蘇聯“日常概念”、“自發概念”。它是指“未經專門教學，在同其他人進行日常交際和積累個人經驗的過程中掌握的概念”
“教學前概念”是指“在進行教學之前學生就己持有的概念”。杜伊特(R.Duit)將其化分為錯誤概念和前概念兩部分，同時，他認為錯誤概念是指“學生在以前的正式學習中形成的錯誤理解”，其中前概念的含義與前面相同。
2、概念框架。“概念框架”是指學生對自然現象的認識通常并不是個別的孤立的概念，而大都是能形成一種結構并且在自然中得到拓展。現有研究的結果充分地支持了這一觀點，學生的概念通常并不是“模糊”觀點的集合，而是非常清晰的，盡管從科學角度來看他們的認識范圍十分有限。
（二）研究方法。根據研究目的及具體的研究條件，本研究以問卷調查法為主，并輔以個別訪談法對測控專業學員有關電磁學前概念進行研究。問卷中的試題為單項選擇題，要求學員不僅要選出答案，而且要說明所做出選擇的理由，以期獲取學員產生錯誤推理、錯誤概念的原因等有用信息。
1、研究內容。由于電磁學涉及的內容較為廣泛，在有限的時間內要全面細致研究是不現實的。本研究在閱讀相關研究文獻基礎上，結合電磁學部分的教學內容和要求，具體設置了:電荷、電場線與電場之間的關系、導體的靜電平衡、庫侖定律、電勢與場強之間的關系、真空中的GUSS定理6個方面的內容。
2、研究對象。本研究旨在探查測控專業學員在電磁學中存在的某些前概念。考慮到電磁學的教學時間、學員的具體情況以及論文的進展情況，我們選擇了裝備指揮技術學院士官系2006， 2007(簡稱06， 07)級測控專業的部分學員作為被試對象。其中，06級學員己學完電磁學課程一年，并且進行了后繼學科電動力學相關部分的學習；07級學員剛剛學習電磁學中有關測試部分的內容，還未進行后繼學科電動力學的學習。
3、問卷編訂。參考程守沫、江之永的《普通物理學》，趙凱華、陳熙謀的《電磁學》，陳秉乾、舒幼生、胡望雨的《電磁學專題研究》、張靜江的《電磁學問題一一分析與思考》，蘇鐵力、馬德錄的《電磁學基本概念學習指導》以及四川師范學院電磁學教研室的《電磁學思考題分析與解答》等材料，并參照戴維德(David )等人的電場和磁場概念理解調查問卷(the Conceptual Survey of Electricity and Magnetism)的設計模式，結合長期從事電磁學一線教學的教員的建議，編制了包含20個題目的初始調查問卷。測查題目情況具體如表1所示。主要測查學員在電磁學中存在的前概念。
表1 測查題目及內容分布
測查內容 電荷 電場線與電場關系 導體的靜電平衡 庫侖定律 電勢與場強關系 真空中的GUSS定理
題號 1，10，17 2，7，12 4，9，13， 18 6，11，19 5，14，15，16 3，8，20
三、結果與分析
為進一步分析測控專業學員在電磁學中存在的某些前概念，我們對問卷調查結果進行了統計分析。試卷回收統計情況如表2所示。
表2 試題測試答案統計表
題號 答對率/人數 含前概念回答率/人數 放棄率/人數 題號 答對率/人數 含前概念回答率/人數 放棄率/人數
1 44.5/143 52.6/169 2.9/9 11 42.4/136 50.6/162 3.3/10
2 86.6/278 12.4/56 1.0/3 12 67.7/217 30.6/98 1.7/5
3 79.7/256 17.4/56 2.9/9 13 63.3/203 31.7/102 5.0/16
4 57.6/185 39.5/127 3.0/10 14 51.7/109 45.0/95 3.3/7
5 69.5/223 27.7/89 2.8/9 15 58.7/124 40.3/85 1.0/2
6 44.5/143 52.7/169 2.8/9 16 43.7/92 51.7/109 4.6/10
7 48.6/156 47.0/151 4.4/14 17 52.6/111 44.5/94 2.9/6
8 62.6/201 34.6/111 2.8/9 18 70.5/226 28.6/92 0.9/3
9 67.6/217 30.8/99 1.7/5 19 57.1/183 38.9/125 4.0/13
10 62.5/200 34.2/109 2.3/12 20 64.6/207 32.5/104 2.9/9
1、年級差異。統計結果中發現，對于不同年級得分率有較大差異，具體情況如圖1所示。從圖中我們發現隨著年級的增長，學員的得分率有所提高，這說明從新課教學以及一些其他相關學科的學習，對于一部分前概念的糾正和科學概念的形成是有效的，能夠在一定程度上提高學員成績。
2、概念差異。此外對06、07級6部分測查內容得分率分別進行了統計，統計情況如圖2所示。
圖2 06、07級各部分測查內容平均得分率
從圖2我們可以看出學員在各部分測查內容方面的平均得分也隨年級的增長而提高，這也說明通過后繼學科的學習能在一定程度上減少學員的前概念，提高學員的學習成績。這說明通過新課教學可以有效的糾正學員頭腦中的前概念并且能有效的幫助學員形成正確的物理概念。07和06年級之間存在明顯的差異，這說明后繼學科的學習糾正學員的部分前概念。其中庫侖定律增幅最高，說明這部分內容存在的前概念多。而真空中的GUSS定理增幅最小，這說明這部分內容存在的前概念最小。這主要是因為庫侖定律比較普遍，學員接觸的較多一些，而后者學員在學習中接觸的較少，所以前概念就少一些。學員具體在庫侖定律方面存在的前概念如下表3所示。
表3 在庫侖定律方面存在的典型前概念
序號 前概念內容
1 極小的帶電物體均可看作點電荷
2 根據公式 可知r∞，E∞3 根據公式 可知r0，無意義四、教學策略
由上面的調查分析判斷，電磁學教學的關鍵在于促進學生的概念轉變，學習是否發生是依據概念發展而不是依據新信息的零星積累來判斷的。要確定適當的概念轉變教學策略，應當考慮以下幾個因素：(1)學生原有的概念，促進概念轉變的教學首先需要知道學生在概念轉變中存在那些常見的問題，從而有針對性的設計教學；(2)分析在發展和轉變觀念的過程中對學生智力的要求，這種分析集中于學習者從現有概念向預期結果轉變的過程中需要經歷的智力途徑的性質；(3)考慮可能用來幫助學生從現有概念向科學概念轉變的各種具體教學對策。促進概念轉變的關鍵在于營造一個有利于概念轉變的教學環境，在這一環境中，新舊概念間的矛盾被突出，從而激起學生解決矛盾的愿望，并提供給學生比較充分的解釋、交流的機會。根據新舊概念矛盾的激化程度不同，促進概念轉變的教學策略可以分為以下兩種。
一是充實。充實(Enrichment)指在現存的概念結構中概念的增加或刪除，包括對前概念的區分、合并以及增加層級組織。這一途徑涉及前概念的量的擴展，是一條“進化”的、連續的途徑，發生在學生的原有概念結構同科學概念一致的情況下。這一策略常用的引導學生概念轉變的方式有：從學生前概念的積極方面入手，以兩種概念的一致點為出發點，逐步過渡到科學概念。對學生存在的錯誤觀念，找出一個情景比較相似但較容易理解的事例，在二者之間建立類比關系，為學生從錯誤觀念走向科學概念架起橋梁；另外，我們可以讓學生先動手完成一些簡單的實驗，然后以試驗內容和現象為素材進行討論，澄清錯誤概念。
二是重建。重建(Restructuring)意味著創造新結構，這種新結構的建構是為了解釋老的信息或說明新信息。這是一條“革命性”的、不連續的途徑，它發生在學生的前概念與科學概念不一致或完全沖突的情況下。在這種不連續的情況下，認知沖突起關鍵作用。這一策略常用的引導學生概念轉變的方式是通過學生對某一物理現象的解釋來暴露前概念，在與進一步的物理事實的對比中引起認知沖突，從而幫助學生建立起正確的物理概念。這種教學方式使新舊概念之間的矛盾沖突表面化、集中化，對學生頭腦中原有的知識結構有一個強烈的震撼，然后通過順應重新建立新的認知結構。
5、結論
介紹了一種轉變前概念的教學策略。以電磁學六個方面的含前概念的調查問卷為工具，通過對測控專業學員的問卷調查，得出學員在電磁學存在的一些典型的前概念。根據調查分析的結果，分析了前概念的成因、特點，最后得出了轉變前概念的教學策略。
參考文獻
1.杜軍義.高中學生學習物理的相異構想初探[J].物理教師，2002;(6):1～3
【關鍵詞】電磁學實驗；課程CAI；MultiSim
1.引言
電磁學實驗是物理學及相關專業開設的一門基礎實驗必修課程。學生通過該課程的學習，加深對電磁學概念與規律的認識，掌握物理實驗的基本知識、方法和技能，培養學生良好的實驗習慣，在動手實踐能力和設計創新能力等方面得到訓練和提高[1-2]。CAI（Computer Aided Instruction，計算機輔助教學）具有圖文聲并茂和信息呈現量大等優點，在教學中已獲得普遍應用。在實驗教學中CAI也日益受到重視。通過將Multisim等商業軟件引入到電磁學實驗課程CAI，使課件具備虛擬實驗環境，即時演示實驗過程和結果，并通過校園網共享課件方便學生預習，從而提高實驗教學效率，豐富電磁學實驗教學形式，提高學生實驗的積極性和主動性。Multisim在模擬電子技術等課程中已有應用[3-4]，但應用Multisim于電磁學實驗課CAI未有報道。本文本文以電磁學實驗的典型實驗為例，初步探索Multisim在電磁學實驗CAI中應用。
2.Multisim軟件簡介
Multisim軟件（原名EWB，Ele-
ctronics Workbench）是加拿大Interactive Image Technologies公司于20世紀80年代末、90年代初推出的電子電路仿真的虛擬電子工作臺軟件。軟件采用直觀的圖形界面創建電路，在計算機屏幕上模仿真實實驗室的工作臺，可繪制電路圖需要的元器件，電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取；軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實物相似，可以實時顯示測量結果。軟件帶有豐富的電路元件庫，提供多種電路分析方法。作為設計工具，它可以同其它流行的電路分析、設計和制板軟件交換數據[5-6]。
3.MultiSim在電磁學實驗CAI中的應用舉例
3.1 LRC電路暫態過程實驗
（1）RC電路電源接通與短接過程
根據基爾霍夫定律，RC電路電源接通過程中電容電量：
q=EC(1-e-t/τ) （1）
其中E為電源電動勢，RC=τ，為RC電路時間常數。電容器電壓為：
Uc=E(1-e-t/τ) （2）
根據基爾霍夫定律，RC電路短接過程中，若電容初始電量q0=EC時，則電容電量為：
q=ECe-t/τ （3）
電容器電壓為：
Uc=Ee-t/τ （4）
根據實驗要求，設置元件參數，取R=100Ω，C=1uF，信號源的頻率1000Hz，幅值為5V的方波。MultiSim軟件中連接的RC電源接通與短接過程電路如圖1（左）所示，其中V2為方波電壓源，XSC1為示波器，相應電容電壓與電源電壓在充放電過程中的波形如圖1（右）所示。從圖中可以看出，充、放電時電容器的電壓不能突變，即電量不能突變，并且充電時電容電壓指數增長，放電時電容電壓指數下降。
（2）RL電路電源接通與短接過程
根據基爾霍夫定律，RL電路電源接通過程中電感電流為：
（5）
其中E為電源電壓，L/R=τ為RL電路的時間常數。電感兩端電壓為：
UL=Ee-t/τ （6）
根據基爾霍夫定律，RL電路短接過程中，若電感初始電流I0=E/R時，則電感電流為：
電感電壓為：
UL=-Ee-t/τ （8）
根據實驗要求，設置元件參數，取R=100Ω，L=10mH，信號源的頻率1000Hz，幅值為5V的方波。MultiSim軟件中連接的RL電源接通與短接過程電路如圖2（左）所示，其中V2為方波電壓源，XSC1為示波器。相應電感電壓與電源電壓在充放電過程中的波形如圖2（右）所示。從圖中可以看出，接通與短接時電感的電壓不能突變，電流不能突變，并且與電源接通時電感電壓指數下降，短接時電感電壓反向指數減弱。
（3）RLC串聯電路暫態過程
對于RLC串聯電路電源接通過程，在初始條件Uc=0，dUc/dt=0情況下，RLC串聯電路可能有三種狀態。設電源電動勢為E，若R2
在MultiSim中連接RLC串聯電路如圖3所示。其中信號源為頻率100Hz，幅值5V的方波。設置其他電路元件參數，可以得到RLC電路電源接通與短接過程中不同情況下電容電壓變化規律。
對于R2
對于R2=4L/C，選取R=200Ω，L=10mH、C=1uF。MultiSim軟件模擬RLC串聯電路電源接通與短接過程電容電壓變化如圖5所示。從圖中可以看出，電容電壓在與電源接通時指數增長趨于電源電壓的穩定值，而在電路短接過程中，電容電壓指數衰減趨于0，表現臨界阻尼狀態，結果與解析結果完全相符。
對于R2＞4L/C，選取參數R=800Ω，L=10mH，C=1uF。MultiSim軟件模擬電容電壓變化如圖6所示。從圖中可以看出，電容電壓在與電源接通時指數增長趨于電源電壓的穩定值，而在電路短接過程中，電容電壓指數衰減趨于0，但過程明顯較R2=4L/C情況延長，表現過阻尼狀態，結果與解析結果完全相符。
3.2 二極管的伏安特性測定實驗
（1）測量二極管的正向特性
因二極管的正向導通電阻Rx很小，為減小測量誤差，通常用外接法來測定二極管的正向伏安特性。連接電路如圖7所示。
接通電源，使二極管正向導通。在電流變化緩慢區電壓間隔取得疏一些，在變化迅速區，間隔取的疏些。以硅管為例，電壓在0-0.6V區間每隔0.1V取一個點，而在0.6V-0.8V區間每隔0.05V取一個點。鍺管電壓在0.3V以內，每隔0.1伏取一點，以后每隔0.05伏測一點，測到80mA為止。在測量中不斷選擇電流檔量程。使讀數在該檔量程1/10以上。模擬測量所得實驗數據如表1所示。
（2）測量二極管的反向特性
圖8所示為測量二極管的反向特性的電路圖。由于二極管的反向電阻Rx較大，用內接法來測定二極管的反向伏安特性。
接通電源，使二極管反向導通。電源電壓不要超過所用二極管的擊穿電壓，同時通過觀察確定出電壓的調節范圍。測量從0V開始，在1—4V間每1V取一個點，直到電流變化迅速區間。在電壓大于4V時，測量間隔應取小一些。模擬測量所得實驗數據如表2所示。
將實驗數據輸入到Origin的工作表窗口中，選定實驗數據，點擊Plot菜單的Line+Symbol項，出現繪圖Graph窗口的二極管的伏安特性曲線如圖9所示。所是結果與文獻結果基本相符。
4.小結
以電磁學實驗的兩個典型實驗為例，探討了MultiSim軟件在電磁學實驗教學CAI中應用的可行性。結果表明，應用MultiSim軟件于電磁學實驗CAI，使其具備即時演示實驗過程和結果的功能，從而增強電磁學實驗課堂教學效率和效果，提高學生學習積極性。
參考文獻
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關鍵詞：磁感應強度 定性分析 定量算 教學銜接
2011年全國高考理綜（物理）試卷第15題考查了“磁感應強度”這一知識點。根據《2011年普通高等學校招生全國統考大綱：理綜》的要求，對這部分知識內容要求掌握的程度屬于第Ⅱ類，即要求對“磁感應強度”理解其確切含義及與其他知識的聯系，能夠敘述和解釋電磁感應強度這一概念，并能在實際問題的分析、綜合、推理和判斷等過程中運用。本文通過定性分析和定量算題目中涉及的磁場中的四點的磁感應強度，在得出正確答案的過程中，分析大學物理電磁學知識和中學物理電磁學知識的銜接。
一、原題和參考答案
兩個相互平行長直導線分別通以相反的電流I和I（如圖1），且I>I,a、b、c、d是導線某一橫截面所在平面上的四點，a、b、c與兩導線共面，b在兩導線之間，b、d的連線與導線所在平面垂直，磁感應強度可能為零的是（ ）。
A.a點 B.b點 C.c點 D.d點
參考答案為：c。
二、對答案的定性分析
高中教材的相關內容：電流能夠產生磁場，磁感線形象描述各點的磁場方向，磁感線上每一點的切線方向和這一點的磁場方向一致，直線電流磁場的磁感線是圍繞通電直導線的同心圓，直線電流的方向跟磁感線方向之間滿足安培定則。磁感應強度用通電導線受到的安培力F、電流強度I和導線的長度L的比值B=F/IL來定義，磁感應強度是矢量，磁場中某點的磁感應強度的大小描述該點磁場的強弱，其方向與該點磁場的方向一致。［1］
知識的拓展：直線電流產生的磁場用磁感應強度來描述其強弱和方向，直線電流產生的磁場中某一點的磁感應強度的方向在與直線電流的方向滿足安培定則的同心圓的切線上；直線電流強度越大，該直線電流產生的磁場越強，描述該磁場的磁感應強度就越大；直線電流產生的磁場中某一點到直線電流的距離越大，該點的磁感應強度越小；磁感應強度是矢量，滿足矢量疊加原理，即若空間有多個電流存在，則磁場中某一點的磁感應強度應是每一個電流產生的磁場在該點的磁感應強度的矢量疊加。
答案分析：對于a點的磁感應強度是I、I分別產生的磁場在a點的磁感應強度、的矢量疊加，垂直向上、垂直向下，但I>I,且a到I的距離小于a到I的距離,因此、的矢量和不會為零；對于b點的磁感應強度是I、I分別產生的磁場在b點的磁感應強度、的矢量疊加，垂直向下、垂直向下，因此、的矢量和不會為零；對于d點的磁感應強度是I、I各自產生的磁場在d點的磁感應強度、的矢量疊加，如圖2所示，由于I>I,雖然d到I、I的距離相等，但、水平方向的分量不能相互抵消，、豎直向下的兩個分量和不會為零；對于c點的磁感應強度是I、I產生的磁場在c點的磁感應強度、的矢量疊加，垂直向下、垂直向上，I>I,同時c到I的距離大于c到I的距離,因此B、B的矢量和可能為零，所以答案為c。
三、定量算
高中物理教材對磁感應強度主要是定性分析，大學物理卻要求從定性分析轉為定量分析和算。現將該題的已知條件作定量假定，設兩個相互平行長直導線為無限長，分別通以相反的電流I和I，且I=3I=I,ab=bc=bd=l,I、I分別處于ab和bc的中點，分別算a、b、c、d四點的磁感應強度。根據畢奧―薩伐爾定律，在直導線上取電流元Id，電流元Id在空間某點p（點p相對于電流元Id的位置矢量為）產生的磁感應強度的大小為dB=，其方向滿足右手定則，寫成矢量式為d=。整個載流導線L在點P產生的磁感應強度,等于各電流元在點P產生的磁感應強度的矢量和，即=?蘩。通過積分B=?蘩sinαdα=(cosα-cosα)對無限長載流直導線，α=0，α=π，距離導線a處的磁感應強度大小為B=，其方向滿足右手定則。［2］根據磁感應強度的疊加原理，考題中a、b、c、d四點的磁感應強度應為I和I在該處產生的磁感應強度的矢量疊加，因此，a點的磁感應強度（在紙平面內取向上為正，向下為負）為：
B=-=-=
b點的磁感應強度為：
B=--=--=-
d點的磁感應強度為：
在x方向
B=×-×=×-×=•
在y方向
B=-×-×=-×-×=-•
C點的磁感應強度為：
B=-+=-+=0
通過算，c點的電磁感應強度為零。
四、啟示
2011年全國高考理綜（物理）試卷第15題雖然是一道選擇題，卻充分體現了新課程的理念，對中學物理教師的教學工作提出了更高的要求。中學物理老師講述某一物理概念或規律，應把握教材和大綱，同時應知道這在大學教材中是如何講的，以更高的理論高度指導中學物理教學，才能游刃有余。
參考文獻：
［1］人民教育出版社物理室.全日制普通高級中學教科書（物理第二冊）［M］.北京：人民教育出版社，2003：94-101.
基本物理常數是物理學中的一些普適常數，是人類在探索客觀世界基本運動規律的過程中提出和確定的基本物理常量。這些常數與自然科學的各個分支有著密切的關系，在科學理論的提出和科學試驗的發展中起著很重要的作用。基本物理常數包括牛頓引力常數G、真空中的光速C、普朗克常數h、基本電荷e、電子靜止質量Me、阿伏伽德羅常數Na等。
物理學中許多新領域的開辟以及重大物理理論的創立，往往與相關基本物理常數的發現或準確測定密切相關。基本物理常數描繪和反映了物理世界的基本性質和特征，它們為不同領域的區分提供了定量的標準。基本物理常數的測定及其精度的不斷提高，經歷了漫長的歷史時期，生動地反映了實驗技術和測量方法的發展與更新，現在，許多基本物理常數的精度已達10-6量級，有的甚至達到10-8～10-10量級。本文限于篇幅，僅以光速C和普朗克常數h為例來說明。
光速是光波的傳播速度，原與聲波、水波等的傳播速度類似，并不具有任何“特殊的”的地位。但細分析起來，光速也似乎確有一些特殊之處。其一是光速的數值非常大，遠非其他各種波動速度所能比擬；其二是光波可以在真空中傳播，而其他波動則離開了相應的彈性介質便不復存在，由此引來了關于以太（假想的彈性介質）的種種爭論。
1865年麥克斯韋建立了電磁場方程組，證明了電磁波的存在，并推導出了電磁波的速度C等于電流的電磁單位與靜電單位之比。1849年斐索用實驗測出光在空氣中的傳播速度為C=3.14858108米/秒。分屬光學和電磁學的不相及的兩個傳播速度C電磁波與C光波之間出乎意料的驚人相符，使麥克斯韋立即意識到光波就是電磁波。于是，以C為橋梁把以前認為彼此無關的光學與電磁學統一了起來。同時，由于電磁波傳播依賴的是電磁場的內在聯系，無需任何彈性介質，使得“以太”的存在和不存在沒有什么差別，不需要強加在它身上種種性質。至此，光速C的地位陡然升高。
麥克斯韋電磁場理論揭示了電磁場運動變化的規律，統一了光學與電磁學，開創了物理學的新時代。但同時它也提出了新的更深刻的問題：麥克斯韋方程組只適用于某個特殊的慣性系還是適用于一切慣性系。如果麥克斯韋方程組只適用于某個特殊的慣性系，則不僅違背相對性原理，且該慣性系就是牛頓的絕對空間，地球相對它運動將受到以太風的吹拂，然而試圖探測其影響的Michelson-Mor1ey實驗卻得出了否定的結果。如果麥克斯韋方程組適用于一切慣性系，則根據伽利略變換得出的經典速度合成規律，在不同慣性系中的光速應不同，甚至會出現違背因果關系的超光速現象，也難以解釋。
由此可見，真空中的光速C從光波的速度上升為一切電磁波的傳播速度之后，又進一步成為一切實際物體和信號速度的上限，并且在任何慣性系中C的取值都相同。C作為基本物理常數，提供了不可逾越的速度界限，從根本上否定了一切超距作用，成為相對論和新時空觀的鮮明標志，同時又成為是否需要考慮相對論效應的定量判斷標準。
（作者單位：河南省周口市二高）
【關鍵詞】電磁感應 動生電動勢 感生電動勢
【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）09-0206-02
三、動生電動勢與感生電動勢的關系
感生電動勢與動生電動勢各自產生的機理不同，二者既具有相對性，又具有獨立性。在不同的參照系中，動生電動勢與感生電動勢具有不同的量值，且感應電動勢的總值也不相同。在一些特殊的情況下，感生電動勢與動生電動勢不是絕對的，這種將感應電動勢進行分類的方法只是相對的，通過坐標變換可以將感生電動勢與動生電動勢互相轉換，且可將二者的量值視作相等。當然，即使要通過改變參考系實現二者的互相轉換，也要滿足一定的條件：首先，一個導體回路周圍不僅要有感應電場，還要存在磁場；其次，當一個導體回路相對于某一參考系僅有平動，不會發生形變或轉動時，可實現動生電動勢與感生電動勢的互換；最后，假設一個導體相對于某一參考系發生了形變或轉動，但是參考系中同時具備磁場及電場，也可實現動生電動勢與感生電動勢的互換。在一般情況下無法通過改變參考系將動生電動勢與感生電動勢的界限完全消除，即在下列情況下感生電動勢與動生電動勢無法互換：導體周圍僅有感生電場，不存在磁場；導體回路相對于某一參考系發生形變或轉動，而該參考系中不存在電場，這種情況下無法實現動生電動勢與感生電動勢的互換。當然，還要注意一點，盡管通過變換坐標、滿足一定條件后可在一定范圍內實現動生電動勢與感生電動勢的互相轉換，但是在同一個參考系中二者是互相獨立的，動生電動勢關聯洛侖茲力，而感生電動勢則關聯電磁感應定律，故二者不能互相取代。
參考文獻：
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