時間：2023-05-06 18:27:19
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)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篇電磁學(xué)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
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(rèn)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(zhǔn)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(rèn)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(rèn)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(dāng)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(rèn)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小（方向）跟其特征物理量的比值來描述場的強弱程度．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．
2008年10月8-9日，德國慕尼黑大學(xué)（TUM）舉辦IEEE微波理論和技術(shù)學(xué)會（MTTS）的電磁學(xué)和網(wǎng)絡(luò)理論及其在微波技術(shù)中的應(yīng)用國際研討會暨紀(jì)念Peter Russer的65周歲生日和退休儀式。 Russer教授把職業(yè)生涯貢獻于電磁學(xué)和網(wǎng)絡(luò)理論研究領(lǐng)域，不但取得豐碩的杰出科研成果，而且他還具有把研究人員組織到一起的特殊天賦，并創(chuàng)建了該領(lǐng)域的國際網(wǎng)絡(luò)科學(xué)家組織。大會邀請了電氣電子和信息學(xué)會主席、TUM的Josef A. Nossek，MIT的Franz X. Krter和TUM的Peter Russer等48位專家做報告。本書收錄了大約一半的報告論文，概括當(dāng)前電磁學(xué)和網(wǎng)絡(luò)理論及微波技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。
全書共22章，分為4部分。各章節(jié)內(nèi)容如下：第1部分，天線和傳播，含第1-5章：1.MoM/UTD混合方法分析縫隙單極子天線；2.波導(dǎo)球面模展開輻射電磁場和網(wǎng)絡(luò)理論；3.相控陣天線含互耦效應(yīng)的電路表示和性能分析；4. 超寬帶印刷電路天線的群延遲時域建模和振幅特性分析；5.阻抗錐引起的聲波和電磁波衍射。第2部分，微波系統(tǒng)，含第6-9章：6. 77GHz自動遠程雷達的介質(zhì)透鏡天線的模式設(shè)計和DBF分析；7.使用多傳感器合作的行人保護的高精度測距；8. 20GHz下的高精度寬帶局部定位系統(tǒng)；9.監(jiān)控催化劑中電化學(xué)過程的微波方法。第3部分，通信技術(shù)，含第10-15章： 10.移動電話：集成模擬的推動力和基帶與RF電路的數(shù)字模塊；11.無線工業(yè)自動化：顯著的趨勢還是過高估計？12.旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中使用開槽波導(dǎo)環(huán)的亞微妙遙控超寬帶數(shù)據(jù)傳輸；13.廉價紙質(zhì)，液態(tài)和可變有機質(zhì)底板上“綠色”噴墨打印的無線傳感器節(jié)點；14.Matlab/FPGA聯(lián)合設(shè)計具有教學(xué)目的的AM接收器；15. 大型風(fēng)能發(fā)電機GSM通信系統(tǒng)的基于MoM的EMI分析。第4部分，電磁場建模的數(shù)值方法，含第16-22章：16.表征納米器件中MaxwellDira復(fù)合問題的新型頻域和時域技術(shù)；17.面向多物理的芯片封裝電路板的協(xié)同設(shè)計和協(xié)同仿真的電磁分區(qū)方法；18.NVIDIA GPU的并行TLM方法；19.通過穩(wěn)定迭代方法求解方程組實現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)失真穩(wěn)定性增強；20.復(fù)雜周期結(jié)構(gòu)分析；21.有限差分的宏觀建模；22.可調(diào)帶通特性的時空周期濾波器結(jié)構(gòu)的分析。書后附有Peter Russer的自傳。
本書適合電磁場與微波技術(shù)，通信與信息系統(tǒng)領(lǐng)域的研究生和工程人員閱讀。
陳濤，博士生
（中國傳媒大學(xué)理學(xué)院）
Chen Tao， Ph D Candidate
（School of Science，Communication University of China）
Antonello Andreone 等編
本書著重介紹了光子晶體和超材料這一研究領(lǐng)域的幾個專題，該領(lǐng)域是過去10年中發(fā)展最迅速的學(xué)科之一。 超材料是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。通過在材料的關(guān)鍵物理尺度上的結(jié)構(gòu)的有序設(shè)計，可以突破某些表觀自然規(guī)律的限制，從而獲得超出天然材料固有的普通性質(zhì)的超常材料功能，超材料包括光子晶體、超磁性材料、左手材料等。其中，光子晶體是由具有不同反射率的材料在空間交替構(gòu)成的一種周期結(jié)構(gòu)，E. Yablonovitch和S. John于1987年獨立地提出了光子帶隙（Photonic Bandgap）材料即光子晶體的概念。光子晶體的最根本特征是具有光子禁帶，落在禁帶中的光是被禁止傳播的。由于光在與其波長相匹配的周期結(jié)構(gòu)中運動時，受到周期的散射和衍射，于是便產(chǎn)生了光的頻率禁阻，在該系統(tǒng)中，某些頻段的電磁波強度因破壞性干涉呈指數(shù)衰減，無論橫向還是縱向的振動都無法在介質(zhì)中傳播，從而形成電磁波能隙。
本書精選了近年來體現(xiàn)光子晶體和超材料的發(fā)展和重要進展的相關(guān)主題和文章，包括已經(jīng)發(fā)表的上述期刊和會議論文，使讀者可以深入了解當(dāng)今光子晶體和超材料這一研究領(lǐng)域的重要成果和追蹤發(fā)展趨勢。由于光子晶體和超材料具有的上述獨特性質(zhì)，這些年對光子晶體和超材料的研究興趣迅速增長，最明顯的是其相關(guān)出版物的穩(wěn)步增長速度，包括新創(chuàng)立的光子晶體和超材料專題期刊，和舉辦的相關(guān)會議和研討會。這些交流活動也促進了光子晶體和超材料的發(fā)展，有利于國際上開展具有先進水平的研究工作。來自學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的著名科學(xué)家在光子晶體和超材料學(xué)科上進行了廣泛的討論，并提出和開發(fā)了大量新型應(yīng)用，涉及各個應(yīng)用方面，包括建模、現(xiàn)象分析、實驗和技術(shù)方面。
本書作者是來自意大利那不勒斯費德里克二世大學(xué)的Antonello Andreone，主編為意大利德爾桑尼奧大學(xué)的Andrea Cusano、Antonello Cutolo和Vincenzo Galdi。利用光子晶體和超材料可以實現(xiàn)一些非常奇特的物理現(xiàn)象，這些現(xiàn)象和相關(guān)原理在本書各章中均作了詳細(xì)說明，每章均由各專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的知名學(xué)者任編輯，主要內(nèi)容有：光子晶體和超材料；準(zhǔn)光子晶體的共振導(dǎo)引傳播；光組裝分子；方向性增強天線的電磁帶隙超材料；變換電磁學(xué)機理；電磁隱身衣在非輻射取消電流的應(yīng)用；生物傳感的光子晶體；負(fù)磁導(dǎo)率超材料波導(dǎo)中的慢光效應(yīng)；二維和三維光子晶體的制備。
本書適用的讀者為對電磁學(xué)、光學(xué)、信息和納米技術(shù)感興趣的研究生和研究人員。
楊盈瑩，助理研究員
（中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所）
論文關(guān)鍵詞：科學(xué)素養(yǎng)，計算機模擬，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
1、引言
隨著現(xiàn)代科技日益廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代生活，提高公眾的科學(xué)技素養(yǎng)已成為教育的重要摘要分為三方面內(nèi)容：①科學(xué)技術(shù)的基本術(shù)語和概念；②科學(xué)技術(shù)活動的性質(zhì)；③科學(xué)技術(shù)在社會和文化中的角色。根據(jù)對科學(xué)素養(yǎng)內(nèi)涵的理解，科學(xué)素養(yǎng)包括科學(xué)精神、態(tài)度和價值觀；科學(xué)知識、技能、方法和能力；科學(xué)行為與習(xí)慣。
2、財經(jīng)類院校學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)
現(xiàn)代科技的發(fā)展與物理學(xué)的發(fā)展密不可分，物理學(xué)的進步為新技術(shù)的出現(xiàn)和改進提供了理論基礎(chǔ)。物理學(xué)定律揭示了物質(zhì)運動的規(guī)律，使人們在科技上運用這些定律成為可能，熱力學(xué)與機械學(xué)的發(fā)展，推動了蒸汽機時代的工業(yè)革命；電磁學(xué)理論的建立與應(yīng)用，推動了電力技術(shù)的發(fā)展等等。因此物理學(xué)與現(xiàn)代科技應(yīng)成為財經(jīng)類院校學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的重要內(nèi)容。物理學(xué)與現(xiàn)代科技的學(xué)習(xí)應(yīng)包括理論學(xué)習(xí)和實驗教育兩方面。
（1）理論學(xué)習(xí)。開設(shè)《物理學(xué)與現(xiàn)代科技》校際選修課程，編寫適合財經(jīng)類院校學(xué)生的《物理學(xué)與現(xiàn)代科技》教材，內(nèi)容應(yīng)包括物理學(xué)中的力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等基礎(chǔ)性、基本性的原理，并結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，學(xué)習(xí)科學(xué)理論知識。
（2）實驗教育。物理實驗是推動科學(xué)技術(shù)發(fā)展的有力工具數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，很多科學(xué)技術(shù)的重大發(fā)明和發(fā)展，如無線電、現(xiàn)代核技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)等都是建立在實驗基礎(chǔ)之上的中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)。通過對實驗現(xiàn)象的觀察、分析和對物理量的測量，學(xué)習(xí)物理實驗知識，加深對物理學(xué)原理的理解，以及現(xiàn)代科技中的應(yīng)用；培養(yǎng)與提高學(xué)生的科學(xué)實驗?zāi)芰Α⒖茖W(xué)實驗素養(yǎng)、理論聯(lián)系實際和實事求是的科學(xué)作風(fēng)、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度、主動研究的探索精神。
通過物理學(xué)與現(xiàn)代科技的理論與實驗教育，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)知識與物理原理，培養(yǎng)科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度，樹立科學(xué)實驗的思想，培養(yǎng)科學(xué)行為與習(xí)慣，提高科學(xué)素養(yǎng)。
3、物理學(xué)與現(xiàn)代科技的培養(yǎng)方法
《物理學(xué)與現(xiàn)代科技》可做為財經(jīng)類院校學(xué)生提高科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的重要課程，本文將《物理學(xué)與現(xiàn)代科技》的培養(yǎng)分為三部分，如圖1所示。
⑴結(jié)合現(xiàn)代科技應(yīng)用講解物理原理。根據(jù)現(xiàn)代科技的應(yīng)用，闡述現(xiàn)代科技的物理學(xué)原理，做到理論聯(lián)系實際。
⑵基于傳感器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實驗方法。通過實驗，學(xué)習(xí)傳感器技術(shù)與數(shù)據(jù)采集技術(shù)，注重科學(xué)的實驗過程，掌握科學(xué)的實驗方法、學(xué)會數(shù)據(jù)分析等。
⑶基于Matlab的計算機模擬。在《物理學(xué)與現(xiàn)代科技》的理論與實踐學(xué)習(xí)中，通過Matlab仿真物理現(xiàn)象、物理實驗過程、物理概念，便于知識傳授和理解。同時財經(jīng)類院校學(xué)生在專業(yè)知識學(xué)習(xí)過程中，數(shù)學(xué)模型在社會科學(xué)的應(yīng)用已相當(dāng)普遍，通過物理學(xué)與現(xiàn)代科技的計算機模擬，了解自然科學(xué)方面數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用，結(jié)合專業(yè)知識，運用于社會科學(xué)的研究與應(yīng)用，提高專業(yè)技能。
圖1 物理學(xué)與現(xiàn)代科技培養(yǎng)方法
4、基于傳感器的數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)的實驗方法
傳感器技術(shù)2是新技術(shù)革命和信息社會的重要技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是一門多學(xué)科交叉的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，被公認(rèn)為現(xiàn)代信息技術(shù)的源頭。它已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、工業(yè)和軍事領(lǐng)域，以現(xiàn)代農(nóng)業(yè)溫室栽培技術(shù)為例，借助溫度傳感器、濕度傳感器、PH值傳感器、光傳感器等傳感器控制溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照、噴灌量、通風(fēng)等，保證農(nóng)作物良好的生長條件。
數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)3又被稱為數(shù)字化實驗系統(tǒng)，是運用不同的傳感器(如力，位移，聲，電，磁等傳感器)，采集實驗所涉及到的物理量(模擬量或數(shù)字量)，然后通過接口將其轉(zhuǎn)換為計算機可識別的數(shù)字量輸入計算機，通過相應(yīng)的軟件對數(shù)據(jù)進行處理的一套系統(tǒng)。
4.1基于傳感器的數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)介紹
本文基于傳感器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實驗方法采用美國PASCO物理實驗系統(tǒng)，它由以下三部分組成：
1、計算機接口：將傳感器采集的物理量輸入計算機；
2、傳感器：利用先進的傳感技術(shù),采集物理實驗中各種變化物理量數(shù)據(jù)；
3、配套軟件：Datastudio軟件是基于PC計算機的PASCO數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的應(yīng)用軟件，主要有數(shù)據(jù)采集控制和數(shù)據(jù)處理兩方面的應(yīng)用。
4.2基于傳感器的數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)的實驗方法
以碰撞——沖量和動量實驗為例，運動傳感器采集碰撞過程中小車速度的改變量，進而算出碰撞前后動量的變化；力傳感器采集碰撞過程中力的變化，并由DataStudio軟件建立力對時間的積分，求出沖量。傳感器的采樣速率可根據(jù)實際情況設(shè)置，在碰撞過程中，因碰撞時間較短，需采集在碰撞過程中力的變化，可設(shè)置較高的采樣率。在實驗過程中，計算機接口采集外部傳感器傳送過來的物理量，由DataStudio軟件顯示碰撞過程中力與時間的變化、碰撞前后小車速度與時間的變化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并且DataStudio軟件可完成基本的算術(shù)、統(tǒng)計運算，以及對實驗數(shù)據(jù)做線性擬合、多項式擬合等。
通過直觀的圖形顯示，以及高效的物理量采集，提高了學(xué)生完成科學(xué)實驗的興趣，加深學(xué)生對物理規(guī)律的理解，進而驗證動量定理，實現(xiàn)了定性觀察向定量分析的提升。
4.3基于傳感器的數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)實驗方法的特點
通過數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)的物理實驗熟悉各種傳感器在聲、光、電等方面的應(yīng)用,了解傳感器技術(shù)與數(shù)據(jù)采集技術(shù)相結(jié)合在現(xiàn)代科技方面的應(yīng)用，尤其是實時測量技術(shù)中的廣泛應(yīng)用。通過數(shù)據(jù)采集器的實驗數(shù)據(jù)和圖形，加深對科學(xué)原理的理解，激發(fā)科學(xué)原理的探究，有利于培養(yǎng)學(xué)生運用現(xiàn)代科技知識解決實際問題的能力。
5、基于MATLAB的計算機模擬
計算機模擬4是利用計算機建模和仿真技術(shù)來表現(xiàn)某些系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和動態(tài)變化,提供一種可供體驗和觀測的狀態(tài)中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)。建立模擬的關(guān)鍵工作是建立被模擬對象的模型,然后用計算機程序描述此模型,通過運算產(chǎn)生輸出。這些輸出能夠在一定程度上反映真實世界的行為。Matlab是一套高性能的數(shù)值計算和可視化軟件，集數(shù)值運算、信號處理和圖形顯示于一體，已應(yīng)用于信號分析、語音處理、控制工程、電子信息等領(lǐng)域。基于Matlab的計算機模擬，是運用Matlab獲得模擬圖形，對物理現(xiàn)象、物理過程、物理概念的計算機模擬，將物理學(xué)中定性的語言描述和抽象的數(shù)學(xué)表示為生動直觀的界面。
劉群英5利用其可視化功能對電磁學(xué)實驗現(xiàn)象進行計算機模擬，介紹了Matlab在靜電場中的應(yīng)用、Matlab在恒定電場中的應(yīng)用——電阻法勘測礦藏時大地中的電流、Matlab在電磁場中的應(yīng)用——兩根截流長直導(dǎo)線的磁場。宋清6根據(jù)多普勒效應(yīng)、磁場中電子的運動，彈跳球和多光束干涉等四個物理問題開發(fā)出計算機模擬實驗。可見，基于MATLAB的計算機模擬已經(jīng)在物理學(xué)的力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)中得到了一定的應(yīng)用。
以等量異號點電荷電場中電勢分布為例，靜電場中各點的電勢是逐點變化的，但是場中有許多點的電勢值是相等的，把這些電勢值相等的各點連接起來所構(gòu)成的曲面叫做等勢面。電場中某點的電勢梯度矢量，在方向上與電勢在該點處空間變化率為最大的方面相同，在量值上等于沿該方向上的空間變化率，可采用Matlab進行計算機模擬可視化等視面、電場的方向和大小。
圖2等量異號點電荷電場中電勢分布
程序如下：
[x,y]=meshgrid(-2:0.1:2,-2:0.1:2); %以0.1為步長建立平面數(shù)據(jù)網(wǎng)格
z=1./sqrt((x-0.5).^2+y.^2+0.01)-1./sqrt((x+0.5).^2+y.^2+0.01);%寫出電勢表達式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，電荷位置在[-0.5,0]和[0.5,0]處.
[px,py]=gradient(z); %求電勢在x,y方向的梯度即電場強度
contour(x,y,z,[-12,-8,-5,-3,-1,-0.5,-0.1,0.1,0.5,1,3,5,8,12]) %畫出等勢線
hold on %作圖控制
quiver(x,y,px,py,'k')%是quiver是繪制點[x,y]處的矢量[px,py]，即畫出各點上電場的大小和方向
利用計算機技術(shù)模擬物理學(xué)的現(xiàn)象和過程，實現(xiàn)抽象物理原理的可視化，尤其是將物理模型計算機模擬的方法應(yīng)用于社會科學(xué)，建立數(shù)學(xué)模型，采用Matlab仿真, 有助于加深對物理基本概念和基本原理的理解，激發(fā)學(xué)生對物理的興趣，提高科學(xué)素養(yǎng)。。
6、結(jié)論
通過物理學(xué)與現(xiàn)代科技的學(xué)習(xí)，了解光學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)等物理學(xué)知識在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，結(jié)合計算機模擬和數(shù)據(jù)采集技術(shù)，熟悉物理模型的建構(gòu)和傳感器的應(yīng)用，提高物理學(xué)為基礎(chǔ)的科學(xué)知識的理解程度，培養(yǎng)科學(xué)精神、科學(xué)行為，提高科學(xué)素養(yǎng)。
參考文獻
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[7]程守洙等，普通物理學(xué)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2002.
[關(guān)鍵詞] 物理實驗 探索性實驗 開放性實驗 創(chuàng)新
1、引言
物理是一門實驗學(xué)科，古往今來，物理學(xué)的發(fā)展與物理實驗密切聯(lián)系。物理實驗不僅應(yīng)讓學(xué)生收到嚴(yán)格、系統(tǒng)的實驗技能訓(xùn)練，掌握科學(xué)的實驗方法、實驗技巧，還應(yīng)訓(xùn)練學(xué)生敏銳的觀察力，獨立思考解決問題能力和創(chuàng)新精神[1,2]。但是，目前物理實驗教學(xué)模式單一，大部分實驗教學(xué)中，學(xué)生只要按照實驗步驟去做，就能順利的測到實驗數(shù)據(jù)，完成實驗。這種方式在一定程度上限制了學(xué)生的積極主動地去認(rèn)識物理規(guī)律，難以激發(fā)學(xué)生對物理實驗的興趣和獨立探索物理規(guī)律的意識[3]。針對這個問題，本人在物理實驗中心做了相關(guān)教學(xué)實驗改革試點，在學(xué)生進行基本的系統(tǒng)的實驗操作的基礎(chǔ)上，選拔優(yōu)秀學(xué)生，做探索性實驗，目的是提高學(xué)生自主的實驗?zāi)芰σ约芭囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，為獨立學(xué)院的大學(xué)物理實驗教學(xué)進行探索性嘗試。
2、教學(xué)基本過程
2.1基礎(chǔ)性實驗
目前大學(xué)物理實驗基本上都是測量性、驗證性實驗，稱為基本實驗，其目的是讓學(xué)生掌握嚴(yán)格的、系統(tǒng)的實驗技能，這樣的訓(xùn)練是必不可少的。基本實驗，如基本物理量的測量，基本儀器的使用，基本測量方法以及誤差分析，試點學(xué)生按教學(xué)計劃完成基本實驗操作，安排多余學(xué)時做探索性實驗。
基本實驗一般可分為力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、近代物理實驗五部分，按照本校教學(xué)安排，一般工科學(xué)生做8個物理實驗，總共24學(xué)時。學(xué)生提前根據(jù)個人興趣和專業(yè)特點自選實驗，要求每個部分選1-2個實驗，總共7個實驗，最后一個實驗為探索性實驗。
力學(xué)部分實驗主要為：鋼絲的楊氏模量，落球法測定液體的粘度，扭轉(zhuǎn)法測定物體的轉(zhuǎn)動慣量，波爾共振儀研究受迫振動，空氣的聲速等。
熱學(xué)實驗包括：導(dǎo)熱系數(shù)的測量，冷卻法測定金屬的比熱容，傳感器測定空氣的比熱容比，電阻溫度系數(shù)，溫差電偶的定標(biāo)與測溫，PN結(jié)溫度傳感器特性等。
電磁學(xué)實驗包括：電位差計，自組惠斯通電橋測電阻，電子比荷的測定，示波器的使用，鐵磁材料的磁滯回線，霍爾效應(yīng)及應(yīng)用。
光學(xué)實驗包括：牛頓環(huán)與劈尖干涉，菲涅爾雙棱鏡，薄透鏡，偏振光的觀測，邁克爾遜干涉儀，光柵研究，測定玻璃的折射率等。
近代物理實驗包括：光電效應(yīng)與普朗克常數(shù)，弗蘭克-赫茲實驗，發(fā)射光譜吸收光譜，硅光電池，周期信號的傅里葉分析。
在教學(xué)方法上，只講解基本的實驗要求，實驗儀器使用方法，在限定的時間內(nèi)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，完成實驗。這就要求學(xué)生在課前必須提前預(yù)習(xí)，勾畫初步實驗方案，課上認(rèn)真思考，勤于動手，理論聯(lián)系實際，遇到問題隨時與學(xué)生老師探討，對學(xué)生的基本實驗技能、動手能力、邏輯思維能力都有很大提高。
2.2 探索性實驗
在做好基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上，選拔最物理實驗感興趣的學(xué)生3-5人，做探索性實驗。教師先安排幾個探索性實驗課題，由學(xué)生自己選作實驗。根據(jù)報名情況結(jié)成小組，每組選擇一個課題進行研究。實驗中心根據(jù)情況開設(shè)開放性實驗室，學(xué)生可以全天任意時間來網(wǎng)上查資料、做實驗，課題規(guī)定三天內(nèi)完成，以實驗報告或者小論文的形式結(jié)題。為激勵學(xué)生的實驗興趣，探索性實驗的分值為10+2分（2為提高分?jǐn)?shù)），總分將做為一次成績計入實驗成績。
探索性實驗題目為：
(1) 測量小球碰撞過程中的能量損失
實驗要求：自行設(shè)計實驗方案，測量能量損失，分析誤差來源，計算能量損失的不確定度。
實驗儀器：小球2個、支架兩個、米尺、細(xì)繩等。
(2) 制作磁懸浮小儀器
實驗提示：掌握磁懸浮原理，設(shè)計實驗思路，自行制作。
制作材料：根據(jù)需要先自行購買，憑發(fā)票報銷。
特別注意：因電磁學(xué)實驗，需用較高電壓電流，一定注意自身安全！
(3) 波長相對測量實驗設(shè)計
實驗要求：設(shè)計實驗方案，由已知鈉黃光的波長測定另一未知波長的方法。
實驗儀器：牛頓環(huán)、劈尖、顯微鏡、邁克爾孫干涉儀、雙棱鏡
(4) 薄膜厚度測量
實驗要求：分別給出薄、厚、透光、不透光薄膜，最少選用3―4種設(shè)計方案，測定薄膜厚度。
實驗儀器：顯微鏡、牛頓環(huán)、劈尖、邁克爾孫干涉儀、雙棱鏡、螺旋測微器等。
(5) 學(xué)生興趣制作儀器
研究內(nèi)容：進行相關(guān)的理論研究，選擇合適的實驗器材，進行實物制作與調(diào)試。
實驗要求：制作儀器應(yīng)體現(xiàn)物理思想，有一定的應(yīng)用價值。
以上五個課題為學(xué)生自選題目，根據(jù)選題結(jié)果結(jié)成小組后，由小組共同完成實驗課題。學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)、圖書館閱讀國內(nèi)外論文等渠道、篩選收集信息，這是一個完全自主的過程，學(xué)生根據(jù)需要自發(fā)學(xué)習(xí)，鍛煉了學(xué)生自學(xué)能力，同時也激發(fā)了學(xué)生的興趣。
開設(shè)開發(fā)性實驗室，規(guī)定學(xué)生在一定的時間內(nèi)完成實驗課題，相關(guān)實驗室全天開放，學(xué)生隨時可以來做實驗，通過小組研究討論制定實驗方案完成實驗課題。在這個過程中，鍛煉了學(xué)生自學(xué)能力，團結(jié)協(xié)作能力，邏輯思維能力以及創(chuàng)新精神，這種素質(zhì)的培養(yǎng)對以后學(xué)習(xí)和工作生活都是受益終身的。
3、結(jié)論
我校作為工科類型的獨立學(xué)院，一直注重應(yīng)用性人才的培養(yǎng)。大學(xué)物理作為基礎(chǔ)性學(xué)科，也應(yīng)立足學(xué)生于自主學(xué)習(xí)能力、動手實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，物理實驗中心在實驗教學(xué)改革上做了大膽嘗試。一方面注重學(xué)生的基本實驗素質(zhì)的培養(yǎng)，在此基礎(chǔ)上選拔優(yōu)秀學(xué)生因材施教，做探索性實驗。
實施探索性實驗，教師要有全新的教學(xué)理念。教師要從知識的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的促進者、組織者和指導(dǎo)者。教學(xué)行為必須發(fā)生轉(zhuǎn)變，教師要學(xué)習(xí)用研究性學(xué)習(xí)的態(tài)度對待教與學(xué)，要加強自身的學(xué)習(xí)，從“更好地教”轉(zhuǎn)到“為學(xué)生更好地學(xué)”，從單純的知識傳授轉(zhuǎn)到關(guān)心學(xué)生的終身發(fā)展。
探索性實驗還存在一些問題和矛盾，需要我們深思。如何更好利用現(xiàn)代教育技術(shù)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源；如何科學(xué)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)選課、預(yù)習(xí)、答疑；如何更好解決師資配置問題；如何引導(dǎo)學(xué)生在有效的時間內(nèi)高效地完成學(xué)習(xí)任務(wù)；如何公正、合理的評價學(xué)生實驗報告的編寫、實驗數(shù)據(jù)結(jié)果、實驗小論文，進一步促進學(xué)生學(xué)習(xí)物理、做物理實驗的積極性，這些問題都亟待解決。教師在教學(xué)中起著關(guān)鍵的作用，教師應(yīng)引導(dǎo)和促進學(xué)生在自主、合作與探究的學(xué)習(xí)過程中實現(xiàn)終身學(xué)習(xí)的教育目標(biāo)。
參考文獻:
[1] 陸申龍. 開放教學(xué)實驗室,提高學(xué)生創(chuàng)造能力[J]，實驗室研究與探索, 1999(6):8-10.
【關(guān)鍵詞】微帶天線時域特征線算法FDTD輸入阻抗方向圖
一、引言
微帶天線以其低剖面、重量輕、尺寸小、制造成本低、易于和載體共形和易于與微波集成電路進行一體化設(shè)計等優(yōu)點在航空、航天、通信及遙感、醫(yī)療等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。圓柱共形微帶天線是曲面共形天線中的一種較為常見和簡單的情形，對于它的研究在平面結(jié)構(gòu)天線與任意曲面共形天線之間起到承前啟后的作用。
二十世紀(jì)初，時域特征線算法被J. S. Shang等人成功引入計算電磁學(xué)領(lǐng)域。研究表明，時域特征線算法有很多的優(yōu)點，比如：（1）對于給定的初值問題的特征方程可以自然滿足邊界條件；（2）為了更好地反映電磁波傳輸?shù)囊?guī)律，采用逆風(fēng)差分格式劃分空間網(wǎng)格，即對負(fù)特征值采用前向差分，對正特征值用后向差分；（3）此算法不需要吸收邊界條件，自動減弱不需要的反射波。
本文利用時域特征線算法研究了探針饋電重疊圓柱共形微帶天線性能。在分析過程中，空間和時間域中的差分格式均采用二階精度。通過與FDTD算法結(jié)果進行比較，驗證了輸入阻抗和輻射方向圖等天線性能計算的可靠性和準(zhǔn)確性。
二、時域特征線算法基本理論
2.1產(chǎn)生矢量控制方程
本文直接計算圓柱坐標(biāo)系中的Maxwell方程，避免了通過直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，從而減小了計算誤差。具體而言，自由空間時域電磁場Maxwell方程在圓柱坐標(biāo)系下可寫成如下矢量形式，即
2.3考慮邊界條件
在分析重疊圓柱共形微帶天線中，邊界條件有兩個，即完純導(dǎo)電邊界條件（PEC）和計算域與外部空間兼容邊界條件。
四、結(jié)論
本文用時域特征線算法分析了探針饋電重疊圓柱共形微帶天線的近遠場特性，在輸入阻抗和方向圖的計算中使用了GPOF方法，計算實例表明，本文所采用的方法具有很好的精度和穩(wěn)定性，與FDTD得到的結(jié)果相比吻合良好。
參考文獻
[1]毛康侯.圓柱體上共形微帶天線方向性圖的公式.北京：中國電子學(xué)會1999年天線年會論文集，1999，187-190
物理實驗類型
物理實驗可分為理論性（驗證性或基礎(chǔ)性）實驗、設(shè)計性實驗和綜合性實驗三種實驗類型。高等師范院校傳統(tǒng)的普通物理實驗，由力學(xué)熱學(xué)實驗、電磁學(xué)實驗和光學(xué)實驗三門課程構(gòu)成。近年來，隨著國際著名的德國LEYBOLD、美國PASCO等公司的綜合性和設(shè)計性實驗設(shè)備大量進入中國，以及國內(nèi)天煌公司等一大批儀器生產(chǎn)廠家先進的傳感器設(shè)備大量進入高校，物理實驗正向著綜合性和設(shè)計性的方向快速發(fā)展。根據(jù)本實驗室引進的先進實驗設(shè)備，我們針對不同層次、不同專業(yè)的學(xué)生，優(yōu)化物理實驗項目，提出了分層次教學(xué)的設(shè)想，對物理實驗項目進行設(shè)計性和綜合性設(shè)計。
基于能力培養(yǎng)的物理實驗項目設(shè)計
（1） 素質(zhì)的培養(yǎng)
素質(zhì)教育貫穿于物理實驗教學(xué)的始終，也是確立物理實驗項目的依據(jù)，我們在實驗教學(xué)中除了嚴(yán)格要求學(xué)生，培養(yǎng)他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、科學(xué)態(tài)度和實驗應(yīng)用能力外，同時還特別注重他們各種能力的培養(yǎng)。所選擇的實驗項目既要有利于驗證理論，加深對物理概念的理解，又要有利于在物理實驗中培養(yǎng)他們善于思考、勇于實驗、積極探索的物理思想。
（2） 能力的培養(yǎng)
普通物理實驗是高等師范院校對學(xué)生進行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的一門必修基礎(chǔ)課，是大學(xué)生接受系統(tǒng)實驗方法和技能訓(xùn)練的開端，是對學(xué)生進行科學(xué)訓(xùn)練的重要基礎(chǔ)。在較長一段時間里，這一觀點一直是物理實驗教學(xué)的指導(dǎo)思想。通過物理實驗，學(xué)生掌握了一定的基本知識、基本技能和基本方法，接受了科學(xué)實驗的初步訓(xùn)練，為以后的學(xué)習(xí)打下了一定的實驗基礎(chǔ)。但是，這種實驗教學(xué)也引起了一些不容忽視的問題，容易把“三基”（基本知識、基本技能和基本方法）教學(xué)要求的過死，把“訓(xùn)練”看得過重，在每個實驗中，都定要求、定內(nèi)容和定步驟，學(xué)生只能循規(guī)蹈矩、按部就班，思維定勢嚴(yán)重，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性受到嚴(yán)重制約。另外，常規(guī)實驗大都是一些經(jīng)典的、傳統(tǒng)的，而反映現(xiàn)代高新技術(shù)內(nèi)容的比較少；驗證性的實驗較多；實驗技術(shù)比較陳舊；力、熱、電、光各自獨立的實驗多，而綜合的實驗少。常規(guī)實驗在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法上的種種弊端已引起人們的充分重視。近幾年，全國高校已開始進行實驗教學(xué)的改革，一方面不斷充實和加強現(xiàn)代高科技內(nèi)容，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念、教學(xué)思想，另一方面積極探索各種教學(xué)模式和教學(xué)方法。現(xiàn)在已出現(xiàn)基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗、開放性實驗、設(shè)計性實驗、應(yīng)用性實驗、專門化實驗等各種不同類型的實驗，并且它們正在被不斷實踐和改進。
物理實驗項目設(shè)計遵循的原則
根據(jù)“厚基礎(chǔ)，強能力，高素質(zhì)”的培養(yǎng)模式，我系物理實驗項目設(shè)計遵循的原則是:既要吸取傳統(tǒng)實驗的精華，又要突出現(xiàn)代實驗的特點；既要借鑒兄弟院校的先進經(jīng)驗，又要突出本實驗室的優(yōu)勢。根據(jù)學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)及各專業(yè)的要求，依據(jù)所設(shè)計的實驗項目決定將要配置的實驗器材，要求這些儀器既有經(jīng)典的又有現(xiàn)代的；既有自動的又有手動的；既有模擬的又有數(shù)字的。概括起來就是傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的、基礎(chǔ)的和先進的二者兼顧。開出的實驗項目要傳統(tǒng)與現(xiàn)代內(nèi)容并存；基本方法、基本技能訓(xùn)練與獨立設(shè)計結(jié)合。給不同智力、不同需求的學(xué)生以充分選擇的余地。這樣可以改變按傳統(tǒng)的力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)開設(shè)的拼盤式的舊體制實驗，代之以“理論性（基礎(chǔ)性）”、“設(shè)計性”和“綜合性”實驗的新的教學(xué)體制，使實驗內(nèi)容由淺入深、循序漸進，以提高素質(zhì)和培養(yǎng)能力為主線，因材施教，教書育人的新體制。
為了培養(yǎng)高素質(zhì)的人才，特別是培養(yǎng)學(xué)生具有創(chuàng)新精神和實踐能力，我們對不適應(yīng)培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和方法進行了深層次的改革。將普通物理實驗內(nèi)容分成二年級的必修課和四年級的選修課來完成。必修課按理論性、設(shè)計性和綜合性實驗開設(shè)，而選修課則主要是開設(shè)設(shè)計性和綜合性實驗。
普通物理實驗教學(xué)的目的，是通過各個具體實驗項目的學(xué)習(xí)來達到的。實驗項目的選擇受到以下一些因素的制約：（1）實驗數(shù)量與質(zhì)量的選擇；（2）傳統(tǒng)實驗與現(xiàn)代實驗的選擇；（3）各類基本測試手段的選擇；（4）驗證性實驗與綜合性、設(shè)計性實驗的選擇；（5）教學(xué)時數(shù)的限制；（6）實驗室現(xiàn)有實驗條件的限制等。如何兼顧到以上六個方面，是我們在實踐中亟待解決的問題。根據(jù)物理系“2＋2”培養(yǎng)模式的要求，我們從2002級開始調(diào)整了教學(xué)計劃，將傳統(tǒng)開設(shè)的力熱實驗、電磁學(xué)實驗和光學(xué)實驗課，合并為普通物理實驗課，并在此基礎(chǔ)上開設(shè)了實驗選題選修課。本著“立足眼前，著眼未來”的思想，我們適時地更新了一批實驗項目。按照學(xué)校的要求，2004年10月又進一步修訂了普通實驗教學(xué)大綱。現(xiàn)在的普通物理實驗項目分理論性（基礎(chǔ)性）實驗、設(shè)計實驗和綜合實驗三個層次開出。較高層次的綜合性實驗內(nèi)容，由實驗選題（選修課）面向大四學(xué)生開設(shè)，并受到學(xué)生的普遍歡迎。近幾年，我們自制了部分實驗儀器（如萬用表實驗箱、銅絲電阻溫度系數(shù)實驗裝置、日光燈電路實驗裝置等），以加強學(xué)生動手能力的訓(xùn)練，率先在電磁學(xué)實驗中開設(shè)了萬用表設(shè)計等設(shè)計性實驗。從物理系98級開始，開設(shè)了電阻的測量、凹透鏡焦距的測定等綜合性、設(shè)計性實驗項目。2003年起我們開設(shè)了超聲光柵、空氣比熱容、CCD單縫衍射、光速測量、PN結(jié)正向壓降溫度特性、居里點測定、霍耳位置傳感器測量楊氏模量、動態(tài)法測定磁滯回線等一大批綜合性實驗項目。這些實驗項目的開設(shè)對培養(yǎng)學(xué)生的動手動腦能力起到積極的作用。
在實驗內(nèi)容安排上由淺入深和循序漸進。如測定金屬的楊氏模量實驗中，作為基礎(chǔ)性實驗我們用傳統(tǒng)的光杠桿法，作為綜合性實驗采用動態(tài)法和霍耳位置傳感器法測量楊氏模量，使學(xué)生在不同的實驗方法中體會到傳統(tǒng)與現(xiàn)代實驗方法的魅力。
優(yōu)化設(shè)計性實驗項目
設(shè)計性物理實驗可分為兩種類型：一是給定實驗題目，由學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識，自擬實驗方案，自選儀器，自己設(shè)計組裝線路和設(shè)備，完成實驗項目所提出的要求。例如，近幾年開設(shè)的電阻的測定、凹透鏡焦距的測定、萬用表的設(shè)計與制作等設(shè)計性實驗；二是給定實驗設(shè)備，實驗題目自擬，即由學(xué)生根據(jù)給定的實驗器材，自己選擇實驗題目（內(nèi)容），擬定實驗方案。
設(shè)計性實驗對學(xué)生的實驗技能和理論知識的綜合應(yīng)用的一次檢驗，也是訓(xùn)練學(xué)生自己查閱資料、擬訂實驗方案、選擇和組裝儀器、測試和處理數(shù)據(jù)、寫出小論文式的實驗報告過程鍛煉的極好機會。與一般的常規(guī)物理實驗相比，設(shè)計性實驗更注意了調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，開拓學(xué)生的智力，培養(yǎng)和發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)造設(shè)計的能力。
實驗項目設(shè)計與科研活動結(jié)合
改革普通物理實驗教學(xué)方法的指導(dǎo)思想是，充分體現(xiàn)學(xué)生在實驗教學(xué)中的主體地位，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，為學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件。在普通物理實驗項目設(shè)計上,我們在實驗室內(nèi)設(shè)計一些設(shè)計性、綜合性實驗，或者通過實驗完成一些小論文和小制作，對于這些同學(xué)我們給予全力支持。刪除一些在現(xiàn)代科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中過時或中學(xué)階段已做過的實驗內(nèi)容，增加部分代表當(dāng)代物理學(xué)發(fā)展的實驗內(nèi)容、方法和手段的實驗。提高教學(xué)起點，注重從提高學(xué)生的科學(xué)實驗?zāi)芰ι线x擇課程的教學(xué)內(nèi)容。同時，我們在輔導(dǎo)學(xué)生實驗的過程中，要善于、及時發(fā)現(xiàn)有獨特才能的學(xué)生，與老師一起搞一些科研項目，擴展他們的視野，提高解決實際問題的能力。為了提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，我們建立了物理系創(chuàng)新實驗室，為學(xué)生提供實踐的空間。
如在邁克耳遜干涉儀實驗教學(xué)中，我們是分兩輪實驗來設(shè)計實驗項目的。第一輪實驗，學(xué)習(xí)邁克耳遜干涉儀的使用方法，進行“三基”教學(xué)；第二輪實驗，學(xué)習(xí)邁克耳遜干涉儀的應(yīng)用。在第二輪實驗中，我們布置了若干個實驗題目供學(xué)生選擇，也允許學(xué)生自擬題目，學(xué)習(xí)資料自己檢索。有的同學(xué)為完成實驗題目，多次進圖書館和實驗室研究實驗，巧妙的實驗設(shè)計，收到了良好的學(xué)習(xí)效果。
關(guān)鍵詞：物理學(xué)史；科學(xué)工作；文化教學(xué)
物理文化是人類的科學(xué)文化史的重要組成部分，是由歷代物理工作者、物理學(xué)家在認(rèn)識自然、改造自然的過程中逐步發(fā)展起來的。在高校對物理專業(yè)的學(xué)生進行物理學(xué)史教學(xué)過程中對學(xué)生進行物理文化教育，能讓他們在學(xué)習(xí)知識的過程中了解人類是怎樣通過探究自然而推進科學(xué)文明的發(fā)展，并由此培養(yǎng)學(xué)生形成適合現(xiàn)代社會需要的世界觀、價值觀、人生觀、政治觀，這對于他們畢業(yè)后走向教師工作崗位，做好物理文化素質(zhì)教育能起到其他學(xué)科無法取代的作用。
一、在物理學(xué)史教學(xué)中對學(xué)生進行物理文化教育的必要性
高等師范校院的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)合格的教師隊伍，學(xué)校教育不僅在文化傳遞中起著重要的作用，而且學(xué)校教育具有創(chuàng)造文化的功能。特別地，高等師范院校既是教學(xué)中心，又是科研中心，因而對文化的創(chuàng)造具有獨特的優(yōu)勢。作為物理專業(yè)的學(xué)生，文化基礎(chǔ)好，思想活躍，富有創(chuàng)新精神，蘊藏著極大的創(chuàng)造潛能，因此在物理學(xué)史教學(xué)中對學(xué)生進行物理文化教育能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造意識，幫助他們掌握物理科學(xué)研究的方法，為他們在未來的教師職業(yè)生涯中施展才華，傳播物理知識，應(yīng)用知識打下良好的基礎(chǔ)。結(jié)合物理學(xué)史教學(xué)對學(xué)生進行持久而有序的物理文化教育是非常必要的。
二、在物理學(xué)史教學(xué)中對學(xué)生進行物理文化教育的可行性
科學(xué)研究是高校直接創(chuàng)造文化的主要渠道。通過物理學(xué)史的教學(xué)，可以讓學(xué)生了解創(chuàng)造物理文化的杰出物理學(xué)家。他們的創(chuàng)造成果大都是在大學(xué)生涯中完成的，更有甚者，奧斯特在講臺上偶然發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)這個重要的物理現(xiàn)象。在物理學(xué)史教學(xué)中對學(xué)生進行物理文化教育，使他們在學(xué)習(xí)物理科學(xué)知識、開展科研項目的合作、撰寫科研論文的過程中激發(fā)創(chuàng)造性，體現(xiàn)物理文化的批判創(chuàng)新精神。
三、在物理學(xué)史教學(xué)中對學(xué)生進行物理文化教育的途徑
（一）培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)觀念和科學(xué)精神
物理文化活動有助于打破封建迷信，激發(fā)好奇心、求知欲，培養(yǎng)科學(xué)的革新精神。在物理學(xué)史的教學(xué)中，我們通過物理學(xué)家如牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦、薛定諤的成長經(jīng)歷及他們對自然現(xiàn)象的解釋，例如，用萬有引力解釋行星的運動，用電磁學(xué)理論解釋電磁相互作用，用波粒二相性解釋光的本質(zhì)，用量子力學(xué)解釋物質(zhì)的微觀運動等，通過了解科學(xué)的解釋過程消除頭腦的疑團，填補人的精神空白，使學(xué)生產(chǎn)生一種充實感，成為一個有思想追求的人。
（二）對學(xué)生進行科學(xué)的認(rèn)知與思維訓(xùn)練
人類對自然的認(rèn)識形式是多種多樣的，例如神話、宗教、藝術(shù)、哲學(xué)、科學(xué)等，但唯有科學(xué)的認(rèn)識最系統(tǒng)、最豐富、最嚴(yán)密，因為它有邏輯性、實證性、精密性等鮮明的特點。物理知識體系是對自然認(rèn)知的典型代表。通過對物理學(xué)史的教學(xué)，可以讓學(xué)生了解到在物理學(xué)家的眼里，自然是客觀的、發(fā)展的、統(tǒng)一的、和諧的、可以理解的，正是這種堅強的信念，激發(fā)他們探索自然奧秘的強烈愿望。對自然界的凝視、深思和主動探索，使得他們得到了內(nèi)心的自由和寧靜。而認(rèn)知成果使人類更聰明、更有力量，能夠創(chuàng)造出更好的物理成果。通過物理知識體系的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，使人們清楚地理解宏觀世界運行的規(guī)律，懂得自然現(xiàn)象的因果關(guān)系，隨機事件的統(tǒng)計規(guī)律，物質(zhì)深層結(jié)構(gòu)的微觀運動狀態(tài)，高速運動情況下的時空聯(lián)系，物理與能量的聯(lián)系，電與磁的統(tǒng)一本質(zhì)，低溫下物質(zhì)電磁性能的變化等。因而人的視野更開闊，更富于理解，更有條理，更嚴(yán)密。通過介紹物理學(xué)家的思想和方法，例如科學(xué)觀察的方法、實驗的方法、抽象的方法、歸納的方法、建立數(shù)學(xué)模型、物理模型的方法，培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力，提高他們的創(chuàng)造才能。
（三）對學(xué)生進行科學(xué)美的熏陶
科學(xué)美與物理文化創(chuàng)造有著很大的聯(lián)系。許多物理學(xué)家用美的觀點來指導(dǎo)物理學(xué)的研究，在科學(xué)創(chuàng)造中獲得美的享受。物理學(xué)之美包括現(xiàn)象之美和理論描述之美。比如優(yōu)雅的激光束，彩色的牛頓環(huán)，奇妙的原子光譜，這些都是現(xiàn)象之美。再比如盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)行星模型，將宏觀世界與微觀世界進行美妙的類比，而放射性元素按指數(shù)規(guī)律衰變的描述，精確到令人難以置信的地步。物理學(xué)的理論公式后，通常給出一個既簡單又漂亮的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，比如反映時空聯(lián)系的洛侖茲變換，反映電磁學(xué)規(guī)律的麥克斯韋方程組，量子力學(xué)對于微觀粒子規(guī)律的刻畫，將復(fù)雜隱秘的自然規(guī)律表達得樸實無華，給心靈以極大的愉悅。這些學(xué)習(xí)和了解，就是接受科學(xué)美的熏陶，有助于提高學(xué)生的精神境界和思想品位。總之，只要我們在物理學(xué)史教學(xué)過程中，有意識地對學(xué)生進行物理文化教育，完全可以利用有限的時間為我國的社會主義文化教育事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻。
作者:馬志剛 單位:黔南民族師范學(xué)院物理系
參考文獻:
【關(guān)鍵詞】物理專業(yè)；實踐教學(xué)體系；課堂與實踐
1 物理專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和實踐教學(xué)體系的建設(shè)
學(xué)院的物理專業(yè)教學(xué)的目的是為了培養(yǎng)具有堅實的物理基礎(chǔ)理論知識、基本的實驗方法以及技能，理工結(jié)合的高級復(fù)合型工程技術(shù)人才。對于實踐體系教學(xué)就是為了培養(yǎng)學(xué)生要具有一定的實驗設(shè)計能力，在實驗的條件下，能夠動手操作出實驗的結(jié)果并對其進行歸納分析，并以此來撰寫論文，做到有可以和同學(xué)彼此進行交流的能力；除此之外，還要能夠運用現(xiàn)代物理在工程技術(shù)方面的實驗。因此在課程教育實驗方面要加大和加強，尤其是綜合性和設(shè)計性的實驗，有條件的話最好能夠讓同學(xué)們進行小型的科研試驗。引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的知識進行創(chuàng)新并與工程技術(shù)專業(yè)聯(lián)系起來，使其能夠在將來從事相關(guān)的專業(yè)工作中可以更好的發(fā)揮。
為了深化教育改革，充分體現(xiàn)“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重能力、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)模式，增大學(xué)生的就業(yè)幾率，按照院里物理專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求，再加上實踐教學(xué)老師們共同的努力教學(xué)，以及大量的調(diào)研、搜集所得到的相關(guān)的資源，對完善教學(xué)實踐管理體系，提供綜合性、設(shè)計性強的實驗以及建立網(wǎng)絡(luò)教育平臺提出了更深的討論。在以培養(yǎng)計劃為指導(dǎo)，挖掘各種實驗課，課程設(shè)計的邏輯關(guān)系，科學(xué)、安全、合理的設(shè)計各個實驗課題的項目的方面已經(jīng)基本建設(shè)出了比較完善的體系，這將對培養(yǎng)學(xué)生們的綜合素質(zhì)起到了關(guān)鍵的作用。
2 物理專業(yè)實踐教學(xué)體系構(gòu)成
通過各種實驗課和課程設(shè)計的邏輯關(guān)系以及科學(xué)合理的設(shè)計的一些實驗，試驗項目等已經(jīng)構(gòu)建出了比較完善又能體現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的物理專業(yè)實踐教學(xué)體系，包括了10們實驗課，4門課程設(shè)計，具體設(shè)計如下：
2.1 力學(xué)實驗
實驗1，霍爾位置傳感器測楊氏模量；實驗2，扭擺法測物體的轉(zhuǎn)動慣量；實驗3，示波器的使用；實驗4，粒狀物體極不規(guī)則物體密度的測量；實驗5，顯示駐波法測空氣中聲速。
2.2 光學(xué)實驗
實驗1，分光計的調(diào)節(jié)和使用；實驗2，邁克爾遜干涉實驗；實驗3，光強綜合測試；實驗4，牛頓環(huán)測球面的曲率半徑；實驗5，組裝望遠鏡和顯微鏡。
2.3 電磁學(xué)實驗
實驗1，磁場的測量與描繪；實驗2，電表的改裝；實驗3，霍爾原件測磁場；實驗4，物理電學(xué)設(shè)計性實驗；實驗5，電位差計測熱電偶的電動勢。
2.4 近代物理實驗
實驗1，密里根油滴實驗；實驗2，塞曼效應(yīng)；實驗3，夫蘭克――赫茲實驗；實驗4，電子射線的電偏轉(zhuǎn)與磁偏轉(zhuǎn)；實驗5，電子射線的電聚焦與磁聚焦；實驗6，光電效應(yīng)測普朗克常數(shù)；實驗7，氣體放電等離子體的研究；實驗8，全息照相；實驗9，硅光電池特性測試實驗；實驗10，光敏電阻特性測試實驗；實驗11，光速的測量；實驗12，金屬電子逸出功測定；實驗13，復(fù)合電鍍實驗（一）――赫爾曹實驗；實驗14，復(fù)合電鍍實驗（二）――金屬-固體微粒復(fù)合膜電鑄工藝研究。
2.5 電路實驗
實驗1，驗證基爾霍夫定律；實驗2，RLC穩(wěn)態(tài)電路特性的研究；實驗3，RLC二階電路暫態(tài)過程的研究；實驗4，RC、RL一階電路暫態(tài)過程研究；實驗5，RLC串聯(lián)諧振電路的研究。
2.6 模擬電路實驗
實驗1，電壓放大器的調(diào)試與測量；實驗2，拆動放大器；實驗3，低頻OTL功率放大器；實驗4，射極跟隨器；實驗5，RC正弦波振蕩器。
2.7 數(shù)字電路實驗
實驗1，組合邏輯電路的設(shè)計（一）；實驗2，組合邏輯電路的設(shè)計（二）；實驗3，集成555定時器及其應(yīng)用；實驗4，計數(shù)器及其應(yīng)用；實驗5，數(shù)/模（D/A）及模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換。
2.8 通信原理實驗
實驗1，F(xiàn)SK調(diào)制實驗；實驗2，抽樣定理與PAM通信系統(tǒng)實驗；實驗3，二相PSK（DPSK）調(diào)制實驗；實驗4，二相PSK（DPSK）解調(diào)實驗；實驗5，F(xiàn)SK解調(diào)實驗；實驗6，脈沖編碼調(diào)制PCM與時分復(fù)用。
2.9 傳感器原理與應(yīng)用試驗
實驗1，金屬箔式應(yīng)變片――單臂電橋性能實驗；實驗2，集成溫度傳感器的特性；實驗3，差動變壓器實驗；實驗4，電容式傳感器的位移特性實驗；實驗5，直流激勵時霍爾傳感器位移特性實驗；實驗6，金屬箔式應(yīng)變片――半橋、全橋性能和電子秤實驗；實驗7，光電二極管和光敏電阻的特性研究。
2.10 光電子技術(shù)實驗
實驗1，光源特性測試；實驗2，電光調(diào)制實驗；實驗3，聲光調(diào)制實驗；實驗4，廣電倍增管綜合實驗；實驗5，光電二極管光電特性測量；實驗6，光敏電阻特性實驗；實驗7，硅光電池特性測試；；實驗8，面陣CCD實驗；實驗9，光電探測器直流參數(shù)測試；實驗10，APD光電二極管特性測試實驗實驗11，光電耦合開關(guān)實驗。
2.11 電路課程設(shè)計
萬能表的組裝與調(diào)試。
2.12 光電轉(zhuǎn)換課程設(shè)計
實驗1，雙光纖通信傳輸認(rèn)識；實驗2，固定速度時分復(fù)用/解復(fù)用；實驗3，變速率時分復(fù)用；實驗4，數(shù)字信號電――光、光――電傳輸；實驗5，模擬信號電――光、光――電傳輸；實驗6，變速率時分復(fù)用/解復(fù)用。
2.13 數(shù)字電路課程設(shè)計
數(shù)字時鐘的制作。
3 教學(xué)改革建設(shè)實踐
通過教學(xué)實驗安排可以看出力學(xué)，光學(xué)，電磁學(xué)，這三門實驗課是基礎(chǔ)，其他的實驗課基本上就是圍繞這三們展開的，所以要注重打好學(xué)生們的基礎(chǔ)，就要對其進行改革選擇適合學(xué)生學(xué)習(xí)的方法，能夠充分調(diào)動學(xué)生做實驗的積極性和主動性。所以希望每位同學(xué)都可以做到，課前預(yù)習(xí)實驗，對實驗做好充分的了解，自己動手操作，通過實驗撰寫實驗報告，能夠充分理解并能作適當(dāng)?shù)闹v解，然后對其結(jié)果作評論。除此之外，課堂上學(xué)生是自由的可以自由發(fā)揮及討論。實驗室充分提供給大家，讓那個每個同學(xué)都能充分的去做實驗。此次教學(xué)體系的建設(shè)就是讓同學(xué)能夠徹底明白每個實驗的原理，能夠從中收獲到知識，更好地為未來所要從事的專業(yè)工作打好基礎(chǔ)。提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，真正的學(xué)到知識。當(dāng)然我也會在為學(xué)生提供這樣一個展現(xiàn)自我的。
4 總結(jié)
在此次教學(xué)體系的設(shè)計中，就是為了通過新的教學(xué)體系能夠更好的讓學(xué)生學(xué)好物理實驗，更好的開發(fā)頭腦的思維能力，提高學(xué)生的動手發(fā)言的勇氣，自己也能更好的教學(xué)。
【參考文獻】
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論文關(guān)鍵詞：電場強度,場強分布,求解方法
1 引言
電場強度是描述靜電場特性的一個重要物理量，掌握各種靜電場的電場強度的求解方法
是學(xué)好電磁學(xué)的基礎(chǔ)，本文介紹了求解靜電場電場強度的幾種方法，通過例題對各種求解方法的解題步驟和適用范圍進行了討論。
2 求解電場強度的幾種方法
2.1 點電荷系的電場強度
點電荷系的電場強度的求解步驟：
（1）求出每個點電荷在場點O產(chǎn)生的電場強度并標(biāo)出電場強度的方向；
（2）利用場強疊加原理求出O點的電場強度并指出其方向。
例1、在邊長為的正方形的四個頂點上依次放置電量分別為，，和的四個點電荷（如圖1所示），求正方形中心O點的電場強度。
解析：先利用點電荷的電場強度公式求出各點電荷在O點產(chǎn)生的電場強度的大小：
，，，，并在圖中標(biāo)出各點電荷在O點產(chǎn)生的電場強度的方向（如圖1所示），根據(jù)點電荷電場強度的疊加原理可得O點的電場強度為：，方向沿對角線指向點電荷。
圖1 圖2
2.2 連續(xù)帶電體的電場強度
連續(xù)帶電體的電場強度的求解步驟：
（1）在連續(xù)帶電體上選取合適的便于計算的電荷元；
（2）在圖上標(biāo)出電荷元在場點P點的場強的方向；
（3）化矢量積分為標(biāo)量積分，選擇合適的坐標(biāo)系（盡量利用帶電體及其的對稱性），把矢量分解為各個方向上的分量，從而把矢量積分化為標(biāo)量積分；
（4）統(tǒng)一積分號內(nèi)的變量，確定積分上、下限，求出電場強度E的大小和方向；
例2、求面電荷密度為的均勻帶電球面上的電場強度；
解析：如果要求面電荷密度為的均勻帶電球面內(nèi)外的電場強度分布，利用高斯定理很容易求解，絕大多數(shù)大學(xué)物理教材在講高斯定理的運用時作為一個例題來處理[1-4]，上面的計算并沒有涉及球面上電場強度的計算，因為如果把球面本身作為高斯面就無法確定電荷是在面內(nèi)還是面外而無法應(yīng)用高斯定理，在這種情況下可以利用連續(xù)帶電體的場強疊加原理進行求解。
如圖2所示，把球面分成無限多個帶電圓環(huán)球帶，位于到之間的球帶面積為：，圓環(huán)球帶所帶電量為，根據(jù)帶電圓環(huán)在其軸線上的場強公式求球帶在球面上A點產(chǎn)生的場強大小為：
=
方向沿x軸正向，根據(jù)疊加原理，帶電面上A點的場強是所有帶電圓環(huán)球帶在A點產(chǎn)生的場強的矢量和，因為各圓環(huán)球帶在A點產(chǎn)生的場強的方向相同，所以A點的場強是的標(biāo)量積分：
2.3 利用高斯定理求場強的分布
利用高斯定理求場強的分布的步驟：
（1）帶電體所帶電荷以及所產(chǎn)生電場強度的對稱性分析，即由電荷分布的對稱性，分析場強分布的對稱性．非對稱情況下，判斷能夠進行積分；
（2）根據(jù)電場強度的對稱性選擇合適的高斯面，要求所求場點在此高斯面上，高斯面上的電通量容易計算;
（3）利用高斯定理進行計算。
例3、求均勻帶電球體的場強分布，已知球體半徑為R，所帶電量為。
解析：先根據(jù)電荷分布的對稱性分析電場強度分布的對稱性，由于電荷球形均勻分布，其電場線必由球心向外輻射，故以O(shè)點為球心的各同心球面上場強量值相等，方向垂直球面向外，即關(guān)于球心對稱。
如圖3所示，作一個與原球體同心，任意半徑為r的高斯球面（圖中用虛線表示），
圖3 圖4
利用高斯定理得：
（1）當(dāng)時，，；
（2）當(dāng)時，，；
2.4 利用場強與電勢的微分關(guān)系求場強的分布
利用場強與電勢的微分關(guān)系求場強的分布的步驟：
（1）先求出帶電體在空間某點產(chǎn)生的電勢函數(shù)；
（2）利用場強與電勢梯度的關(guān)系：來求場強，在直角坐標(biāo)系中：
例4、求帶電量為的均勻細(xì)圓環(huán)軸線上一點的電場強度。
解析：如圖4所示，在帶電細(xì)圓環(huán)上取一段帶電量為的圓環(huán)，根據(jù)點電荷的電勢公式可得這段圓環(huán)在P點產(chǎn)生的電勢為，由電勢疊加原理得P點的電勢為：
所以P點的電場強度為：
3 電場強度的幾種求解方法的適用范圍
點電荷系的電場強度和連續(xù)帶電體的電場強度的計算實際上都是利用了電場強度的疊
加原理，前者適用于點電荷系，后者適用于連續(xù)帶電體，如均勻的帶電圓環(huán)、均勻的帶電圓盤軸線上任一點電場強度的求解，要求連續(xù)帶電體上的任一個電荷元在場點的電場強度可以用統(tǒng)一的表達式表示，當(dāng)帶電體所帶電荷具有某種對稱性，使某些方向上的電場強度為0時，計算變得更加簡單；高斯定理求場強的分布適用于帶電體的電荷分布具有球心對稱性或者軸對稱性，如均勻的帶電球面、球體，無限長均勻帶電直線的電場強度的求解；從理論上講，可以利用電場強度疊加原理求電場強度的分布也一定能用場強與電勢的微分關(guān)系求場強的分布，而且在很多情況下，后者簡單的多，如例4也可以用電場強度疊加原理求解，但計算過程復(fù)雜的多。
通常情況下，求解場強的分布可以采用以上一種或幾種方法，具體采用哪種方法，要具體問題具體分析。
參考文獻：
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[3]、趙凱華,陳熙謀.電磁學(xué)(新概念物理教程,第二版)[M].北京：高等教育出版社,2006,24-26.
論文關(guān)鍵詞：中職學(xué)校 汽車運用與維修專業(yè) 綜合化教學(xué)模式
一、中職學(xué)校現(xiàn)狀
1．學(xué)生現(xiàn)狀
由于傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為，讀高中考大學(xué)才是一條正規(guī)的學(xué)習(xí)之路，而選擇上職業(yè)學(xué)校是沒有考取高中的一種無奈之舉，因此，選擇職業(yè)學(xué)校的學(xué)生，其文化素質(zhì)一般都比較低，對學(xué)習(xí)文化基礎(chǔ)課也是失去了信心。另外．他們想通過就讀職業(yè)學(xué)校來學(xué)到一門技術(shù)，其出發(fā)點就是來學(xué)技術(shù)的，在他們的印象里，學(xué)習(xí)技術(shù)就得在實習(xí)工廠里實習(xí)．而不是坐在教室里學(xué)習(xí)文化課，他們的要求就是要動手去干，因而有些反感教室的學(xué)習(xí)。
2．課程現(xiàn)狀
在課程內(nèi)容的安排方面，仍然是按照“文化基礎(chǔ)課一 專業(yè)基礎(chǔ)課一專業(yè)課一專業(yè)實訓(xùn)課一就業(yè)”的教學(xué)模式進行，在第一學(xué)期安排的語文、數(shù)學(xué)、英語、政治、法律等課程是學(xué)生在初中時就已經(jīng)產(chǎn)生厭學(xué)情緒的課程，選擇職業(yè)學(xué)校就讀就是因為對上述課程興趣不大，學(xué)不進去，才不愿意繼續(xù)學(xué)習(xí)這些課程的。如果沿用老路思想，其結(jié)果只能使學(xué)生對職業(yè)學(xué)校的新鮮感蕩然無存．更重要的是沒有體現(xiàn)出職業(yè)學(xué)校的特色，這樣將使學(xué)生產(chǎn)生嚴(yán)重的厭學(xué)情緒，進而影響到以后學(xué)習(xí)其他的課程。因此，一上文化基礎(chǔ)課就出現(xiàn)昏昏欲睡和逃課的現(xiàn)象也就不足為奇了。更嚴(yán)重的是由此引起的學(xué)生厭學(xué)情緒將會高漲，甚至產(chǎn)生學(xué)不到專業(yè)知識的想法．甚至退學(xué)，造成學(xué)校生源的流失，還會對學(xué)校造成負(fù)面的影響。
對于汽車運用與維修專業(yè)的基礎(chǔ)課，如《機械制圖》、《機械基礎(chǔ)》《汽車概論》等，本專業(yè)學(xué)生還是能提起一些興趣，可以學(xué)到一些知識。對于專業(yè)課，如《汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修》、《汽車底盤構(gòu)造與維修》，學(xué)生是充滿了期待，但是專業(yè)課必須有適當(dāng)?shù)膶I(yè)基礎(chǔ)課作鋪墊，而要想學(xué)得更深入和扎實，必須有文化課作基礎(chǔ)。但是。學(xué)生在學(xué)習(xí)文化基礎(chǔ)課的時候，由于不知道有什么用。就不愿意學(xué)。這樣的課程編排所導(dǎo)致的結(jié)果就是文化基礎(chǔ)課不聽，專業(yè)基礎(chǔ)課選聽，專業(yè)課聽不懂。因此，只有首先激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣才能讓學(xué)生自主地去學(xué)習(xí)。
二、改革方法及步驟
1．將文化基礎(chǔ)課融合于專業(yè)課中
要改變傳統(tǒng)的“文化基礎(chǔ)課一專業(yè)基礎(chǔ)課一專業(yè)課一專業(yè)實訓(xùn)課”課程模式，將文化基礎(chǔ)課融于專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課中，并適當(dāng)去除不必要的章節(jié)，比如數(shù)學(xué)的對數(shù)、物理的光學(xué)．而有些是重點，比如電磁學(xué)、液壓、化學(xué)，這些內(nèi)容要作重點講述。 但又不是單一地講述，而是在講述專業(yè)課的時候．與專業(yè)課內(nèi)容有聯(lián)系的時候，再用幾個課時的時間作專門的講述，其目的是直接為專業(yè)課服務(wù)．這樣學(xué)生就能有目的地學(xué)習(xí)。能更充分地發(fā)揮主體性，激發(fā)學(xué)習(xí)動力。具體說來．可以將液壓知識融人到自動變速器和制動系統(tǒng)中講述，電磁知識融人到傳感器、點火系、起動機、發(fā)電機中．電路基礎(chǔ)知識融入到汽車電路中，計算機內(nèi)容融人到電控發(fā)動機中，化學(xué)的知識融人到蓄電池和調(diào)漆中，其他基礎(chǔ)知識的重要內(nèi)容也再著重講述，這樣可以讓學(xué)生更有目的地學(xué)習(xí)。
2．需要解決的問題
(1)教師要有廣博的知識
教師在講述專業(yè)課的同時，還要涉及到多方面的內(nèi)容．?dāng)?shù)學(xué)、物理、化學(xué)等。這就要求教師既要有廣博的文化基礎(chǔ)知識，又要有扎實的專業(yè)技術(shù)理論知識．還要有熟練的實際操作技能，成為“雙師”型教師；這是實行綜合化教學(xué)的關(guān)鍵。教師必須具備高級修理技工的操作水平，保證授課過程中進行準(zhǔn)確、熟練、規(guī)范的操作演示。因此，汽車專業(yè)教師必須提高自身專業(yè)理論水平與實際操作技能，把兩者融為一體，努力通過“講師技師”的“雙師”評定，有效促進教改的步伐。
(2)要有自己的教材
論文摘 要：在物理教學(xué)中講授物理學(xué)史能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和求知欲；能夠使學(xué)生掌握科 學(xué)方法；能夠培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神和對學(xué)生進行愛國主義育。
物理學(xué)史集中地體現(xiàn)了人類探索和逐步認(rèn)識物理世界的現(xiàn)象、特性、規(guī)律和本質(zhì)的歷程。了解和掌握物理學(xué)史，在教學(xué)中，恰當(dāng)運用物理學(xué)史中各種生動有趣的史料，對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的探索方法，對學(xué)生進行愛國主義教育等方面起著積極的不可估量的作用。
一、學(xué)習(xí)物理學(xué)史，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和求知欲
愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師”。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，是搞好物理教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)。我在教學(xué)中經(jīng)常依據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容引用一些精彩生動的物理學(xué)史料來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強求知欲。例如在講“庫侖定律”時，讓學(xué)生了解在電磁學(xué)發(fā)展中不只庫侖，還有卡爾文迪許、富蘭克林及普里斯特利等科學(xué)家都為此項工作進行過不懈的努力，最終由法國的物理學(xué)家?guī)靵隼脦靵雠こ訉嶒炛苯舆M行了證明。后人為了紀(jì)念他，把電量單位規(guī)定為“庫侖”。 在物理教學(xué)中，通過生動有趣的物理學(xué)史來講述物理理論，就能克服單純的物理概念和物理理論的枯燥講解，使教學(xué)顯得生動活潑，使學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得以培養(yǎng)和提高。
二、學(xué)習(xí)物理學(xué)家的探索過程，使學(xué)生掌握科學(xué)的探索方法
物理學(xué)是研究自然界中各種物理現(xiàn)象的規(guī)律和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一門科學(xué)。而觀察是研究物理問題最基本，最重要的方法。要學(xué)好物理，必須要善于觀察，勤于思考。大家都知道，亞里士多德的落體觀念認(rèn)為：“重物比輕物下落得快。”伽利略從由思想實驗得出的一個佯謬入手，對亞里士多德的落體學(xué)說提出了反駁。他提出，如果亞里士多德的學(xué)說是正確的，即物體下落的速度與其重量成正比，重物的下落速度肯定比輕物為快，那么就可以設(shè)想一個簡單的實驗：把兩個輕重不同的下落物體連接在一起，由于兩個物體原來的各自的下落速度不同而相互影響，它們連在一起后將以中間大小的速度下落；但是兩個物體連在一起時當(dāng)然要比原來較重的物體下落得更快些，由此可以得出，我們可以從“較重物體比較輕物體運動的快的假設(shè)推出了較重物體運動較慢的結(jié)論來，”從而證明了亞里士多德的學(xué)說是錯誤的。
物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，實驗是檢驗真理的重要手段。1878年，德國著名的物理學(xué)家赫爾姆赫茲向他在柏林大學(xué)的學(xué)生提出了一個競賽題目，即用實驗方法驗證麥克斯韋的理論。赫爾姆赫茲的學(xué)生之一赫茲從那時起就致力于這個課題的研究。1886年，他在做放電實驗時發(fā)現(xiàn)近處的線圈也發(fā)出火花，他敏銳地意識到這可能是電磁波在起作用。為了更好地確認(rèn)這一點，赫茲再度布置實驗。他設(shè)計了一個振蕩電路用來在兩個金屬球之間周期性地發(fā)出電火花，按照麥克斯韋理論，在電火花出現(xiàn)時應(yīng)該有電磁波發(fā)出。然后，赫茲又設(shè)計了一個有缺口的金屬環(huán)狀線圈，用來檢測電磁波。結(jié)果，當(dāng)振蕩電路發(fā)出火花時，金屬缺口處果然也有較小的火花出現(xiàn)，這就證明了電磁波的確是存在的。赫茲還進一步在不同的距離觀測檢測線圈，由電火花的強度的變化大致算出了電磁波的波長。1888年，赫茲發(fā)表了《論動電效應(yīng)的傳播速度》，證明了電磁波具有與光完全類似的特性，還證明了麥克斯韋理論的正確，也為人類利用無線電波開辟了道路。[1]
三、運用物理學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神和進行愛國主義教育
介紹科學(xué)家在探索物理規(guī)律中一絲不茍的治學(xué)精神，介紹他們?nèi)绾我援吷﹀浂簧岬貜氖驴茖W(xué)研究，可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神。在 粒子散射實驗中馬斯登與蓋革若沒有觀察到“入射的 粒子中每8000個粒子有一個要反射的統(tǒng)計結(jié)果，盧瑟福也就不可能提出正確的原子結(jié)構(gòu)模型；居里夫人為發(fā)現(xiàn)新元素，進行了1000多個日日夜夜的艱苦實驗，終于從數(shù)十噸的鈾礦渣中分離出了0.1克鐳；[2]密立根關(guān)于基本電荷的測量，總共經(jīng)歷約21年的時間，進行了無數(shù)次的測量才于1910年發(fā)表了他精確測定基本電荷的實驗。
在有關(guān)物理知識的教學(xué)中，適當(dāng)介紹中國古代的物理學(xué)成就，是進行愛國主義教育的有效手段。中國古代有著光輝燦爛的科技成就，不少方面長期處于世界的領(lǐng)先地位。戰(zhàn)國時代墨家關(guān)于杠桿和浮力知識的成就，比西方阿基米德早約兩個世紀(jì)。西漢時期寫成的《春秋緯考靈曜》中關(guān)于地動和運動的相對性的敘述，比伽利略早出16個世紀(jì)。公元前11世紀(jì)沈括又?jǐn)⑹隽擞眉堄未a演示的弦的共振現(xiàn)象，比歐洲早了6個世紀(jì)，沈括關(guān)于地磁偏角的發(fā)現(xiàn)比歐洲人早約400年。英國科學(xué)史家李約瑟在他所著《中國科學(xué)技術(shù)史》的序言說：“中國的這些發(fā)明和發(fā)現(xiàn)往往遠遠超過同時代的歐洲，特別是在15世紀(jì)之前更是如此。”“在人類了解自然和控制自然方面，中國人是有過貢獻的，而且貢獻是偉大的。”[3]
綜上所述，物理學(xué)史的引入，可以使科學(xué)的內(nèi)容和思想內(nèi)容有機結(jié)合，把物理規(guī)律的學(xué)習(xí)上升為科學(xué)的世界觀和方法論的學(xué)習(xí)，在物理教學(xué)中產(chǎn)生積極的效果。
參考文獻
[1] 吳國盛《科學(xué)的歷程》[M] 北京大學(xué)出版社 326頁
