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物理電磁學范文1
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2016)35-0159-02
一、前言
物理學是一切自然科學的基礎,也是自然界最基本形態的科學。電磁學是物理學中的一個重要的分支,在我們的日常生活以及生產活動當中,無處不存在著電磁運動,因此學好電磁學是很有必要的。大學物理電磁學主要是研究電磁波、電磁場以及有關電荷、帶電物體的動力學等,在學習時不僅要掌握相應的基本概念,還要掌握電磁學中的一些常見定理,如電場中的高斯定理、磁場中的安培環路定理等,通過運用定理,深刻理解現象中的物理意義及規律。下面將具體分析大學物理電磁學的若干學習方法。
二、關于電磁學
1.電磁學的起源與發展
我國是世界上最早發現和應用磁現象的國家之一,早在公元前三百年就發現了磁吸引鐵的現象。到十九世紀,電流的磁效應、化學效應、熱效應等相繼被發現,并且其規律也得到了準確的表述,如歐姆定律、電磁感應現象、楞次定律、麥克斯韋方程組等。隨著電磁學的發展,生活中已經出現了很多與電磁學有關的應用,如指南針、避雷針、電磁爐、電磁起重機、磁懸浮列車等,并且在人們的日常生活及工作中發揮著重要的作用。
2.大學電磁學的常見基本定理
2.1高斯定理
高斯定理也稱為高斯公式,主要是表明在閉合曲面內的電荷分布與產生的電場之間的關系。靜電場的高斯定理公式為:
d=
在該式中,左邊是電場強度的通量,右邊的q代表著包圍在封閉曲面內的自由電荷和極化電荷的總和。定理指出,電場強度對任意封閉曲面的通量與該封閉曲面內電荷的代數和有關,而與曲面內電荷的分布位置及曲面外的電荷無關。此外,該公式一般用來求電場強度E,而并非是求電場強度的。而磁場中的高斯定理公式為:
?d=0
該公式表明,無論是穩恒磁場還是時變磁場,由于磁力線總是閉合曲線,如果將閉合曲面向外設為正方向,那么進入曲面的磁通量為負,出來的磁通量則為正,故通過其中任何一個閉合曲面的總磁通量都為0。
2.2安培環路定理
安培環路定理是指在穩恒磁場中,磁感應強度B沿任何閉合路徑的線積分,等于這閉合路徑所包圍的各個電流的代數和乘以磁導率,這一定理反映了穩恒磁場的磁感應線和載流導線的相互套連性。磁場中的安培環路定理公式為:
d=?滋I
該式的左邊是磁場強度環流,常用來求解磁感應強度B。由于該式中含有定積分,因此在求解時會有一定的困難,但當磁場分布的對稱性較高時,利用該定理求解磁感應強度就會簡單很多。在運用該定理時,首先我們要選取合適的磁場回路,盡可能的選取各點磁感應強度相等的回路,這樣便能將公式左邊的矢量c乘積分轉化為標量積分,把移到積分號外,這樣求解時便容易得多了。
三、大學物理電磁學的學習方法分析
1.在基本概念、常用定理的掌握上多下功夫
在學習電磁學時,首先要清楚的掌握與電磁學相關的一些基本概念,只有將概念掌握清楚了,才能在做題的時候加深理解,牢固的掌握知識。但是在掌握基本概念時,還要注意一定的方法――一般來說,我們都是從定義開始掌握概念,但是僅僅根據定義是不夠的,我們還要做到以下幾點:首先,思考為什么要這樣定義?換一種說法行不行?應該注意什么?其次,還要掌握電磁學的一些基本定律和基本定理,結合定理才能更加深入的了解、掌握概念;最后,實踐檢驗真知。我們可以通過找一些具體的例題或者是問題來鞏固自己對概念及定律、定理的理解和掌握。
2.注意掌握數學工具的運用和訓練問題的分析能力
數學是物理的基礎,更是研究物理學的主要工具,因此學好數學知識對大學物理電磁學的學習有很大的幫助。在學習電磁學時,要充分利用所學的高等數學的知識去解決物理問題,在運用數學工具時,要透過數學公式看到公式中所要描述的物理知識,而不要被復雜的公式弄懵了,遇到一個問題,不要急著去解答,先把重點放在物理模型、圖像上,通過仔細分析挖掘出模型及圖像蘊含的信息,進而用相應的物理方程和方法進行解答。最后,還要注重電磁學相關實驗的學習,實驗是我們動手檢驗真理的最好方法,也是我們對自己所學知識良好的反饋途徑,我們要積極動手去設計物理模型,如在做“用沖擊電流計測螺線管內軸線上磁場的分布”這一實驗時,我們需要用到的實驗器材有墻式沖擊電流計、螺線管、電阻箱、滑線變阻器、直流安培表等,首先我們應明白該實驗的實驗原理――當螺線管通以電流I時,則螺線管內軸線上任意一點的磁感應強度為:
B=?滋0n0(cos ?茁1-cos?茁2)
公式中的μ0為真空磁導率,n0為單位長度線圈的匝數,β1和β2分別為螺線管內軸線上某一點到兩端的張角大小。根據這個原理,我們再設計實驗,準確記錄實驗數據,然后計算、整理、分析,最后得出結論。
這樣通過自己動手實驗,不僅能夠加深我們對物理基本概念的理解和基本規律的認識,而且還能有效的提高我們分析問題和解決問題的能力。
3.重視代數量的意義,正確運用代數量
代數量又稱為雙向標量,是描述兩種可能狀態的物理量,如分量=v+v,電壓V=V-V=?dl,這些物理量除了大小之外,還有方向。代數量分為狀態型代數量和取向型代數量兩種,狀態型代數量如溫度T,導體電量Q,而取向型代數量則是指具有兩種相反取向的物理量,如上述分量,電壓Vab等。物理量按其性質可分為矢量和標量,其中標量又分為算數量和代數量。矢量的計算比較復雜,因其不僅有大小,還有方向之分。算數量相對來說比較簡單,因其只有正值;而代數量有正有負,如電荷、電位差、電通量、電動勢等,計算過程中比較容易出錯。因此在學習電磁學時,我們必須清楚一些常見代數量的正負及其意義,結合題目具體的信息進行分析辨別,從而解決問題。
結束語:電磁學現象在我們的日常生活及工作中隨處可見,學好電磁學不僅是專業知識的需要,也是我們日常生活和工作的需要。電磁學是大學物理的一個重要內容,學起來有一定的難度,我們一定要掌握正確的學習方法,在基本概念,基本定理、定律上多下功夫,熟練掌握數學工具的使用,重視各項代數量的含義,鍛煉自己的問題分析能力,從而達到事半功倍的學習效果。
參考文獻:
[1]陳志遠,萬世興.運用電磁學發展史深化電磁學教學[J]. 咸寧學院學報.2011(06)
物理電磁學范文2
一、電磁學教材的整體結構
電磁運動是物質的一種基本運動形式.電磁學的研究范圍是電磁現象的規律及其應用.其具體內容包括靜電現象、電流現象、磁現象,電磁輻射和電磁場等.為了便于研究,把電現象和磁現象分開處理,實際上,這兩種現象總是緊密聯系而不可分割的.透徹分析電磁學的基本概念、原理和規律以及它們的相互聯系,才能使孤立的、分散的教學變成系統化、結構化的教學.對此,應從以下三個方面來認真分析教材.
1.電磁學的兩種研究方式
整個電磁學的研究可分為以“場”和“路”兩個途徑進行,這兩種方式均在高中教材里體現出來.只有明確它們各自的特征及相互聯系,才能有計劃、有目的地提高學生的思維品質,培養學生的思維能力.
場的方法是研究電磁學的一般方法.場是物質,是物質的相互作用的特殊方式.中學物理的電磁學部分完全可用場的概念統帥起來,靜電嘗恒定電嘗恒定磁嘗靜磁嘗似穩電磁嘗迅變電磁場等,組成一個關于場的系統,該系統包括中學物理電學部分的各章內容.
“路”是“場”的一種特殊情況.中學教材以“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”之間存在著內在的聯系.麥克斯韋方程是電磁場的普遍規律,是以“場”為基礎的.“場”是電磁運動的實質,因此可以說“場”是實質,“路”是方法.
2.物理知識規律物
理知識的規律體現為一系列物理基本概念、定律和原理的規律,以及它們的相互聯系.
物理定律是在對物理現象做了反復觀察和多次實驗,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系,并把這些關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上進行的.但是,物理定律并不是絕對準確的,在實驗基礎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“電潮重要的物理規律是庫侖定律.庫侖定律的實驗是在空氣中做的,其結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律有歐姆定律、電阻定律和焦耳定律.歐姆定律是在金屬導電的基礎上總結出來的,對金屬導電、電解液導電適用,但對氣體導電是不適用的.歐姆定律的運用有對應關系.電阻是電路的物理性質,適用于溫度不變時的金屬導體.
“磁場”這一章闡明了磁與電現象的統一性,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強度的概念.
“電磁感應”這一章,重要的物理規律是法拉第電磁感應定律和楞次定律.在這部分知識中,能的轉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,它揭示了電與磁相互聯系和轉化的重要方面,是進一步研究交流電、電磁振蕩和電磁波的基礎.電磁感應的重點和核心是感應電動勢.運用楞次定律不僅可判斷感應電流的方向,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上結合電磁感應的理論和實踐,進一步提出電磁振蕩形成統一的電磁場,對場的認識又上升了一步.麥克斯韋的電磁場理論總結了電磁場的規律,同時也把波動理論從機械波推進到電磁波而對物質的波動性的認識提高了一步.
3.通過電磁場在各方面表現的物質屬性,使學生建立“世界是物質的”的觀點
電現象和磁現象總是緊密聯系而不可分割的.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.磁場的基本特性就是對處于其中的電流有磁場力的作用.現在,科學實驗和廣泛的生產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,電磁場是物質的一種形態.
運動的電荷(電流)產生磁場,磁場對其它運動的電荷(電流)有磁場力的作用.所有磁現象都可以歸結為運動電荷(電流)之間是通過磁場而發生作用的.麥克斯韋用場的觀點分析了電磁現象,得出結論:任何變化的磁場能夠在周圍空間產生電場,任何變化的電場能夠在周圍空間產生磁場.按照這個理論,變化的電場和變化的磁場總是相互聯系的,形成一個不可分割的統一場,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.導體中的電流是帶電粒子在電場中運動的特例,即導體中形成電流時,它的本身要形成電場又要提供自由電荷.當導體中電勢差不存在時,電流也隨之而終止.
二、以“學科體系的系統性”貫穿始終,使知識學習與智能訓練融合于一體
1.場的客觀存在及其物質性是電學教學中一個極為重要的問題.第一章“電潮是學好電磁學的基礎和關鍵.電場強度、電勢、磁嘗磁感應強度是反映電、磁場是物質的實質性概念.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.在教學中要使學生認識場和受場作用這兩類問題的聯系與區別,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?,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.認真做好演示實驗和學生實驗,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,不僅使學生易于接受知識和掌握知識,也是基本技能的培養和訓練.安排學生自己動手做實驗,加強對實驗現象的分析,引導學生從實驗觀察和現象分析中來發展思維能力.從物理學的特點與對中學物理教學提出的要求來看,應著力培養學生的獨立實驗能力和自學能力,使知識的傳授和能力的培養統一在使學生真正掌握科學知識體系上.
物理電磁學范文3
【關鍵詞】高中物理電磁學授課方法
前言:在高中物理學科授課中,電磁學是該學科較為重要的授課內容,由于該內容具有較強的復雜性,學生對該內容的掌控度較低,學生對該授課內內容的興趣度較低。因此,高中物理授課人員應當采用科學性路徑增加學生對該學科授課內容的興趣度,從而使學生對該授課內容的掌控度增加。在該內容的授課中,教師應當還原學生的主體性,增加對學生的尊重度,引導學生對相關內容進行自主性知識獲取,教師也應當采用科學性路徑對自身素質進行優化。筆者在下文對提升該內容授課有效性的科學性路徑進行闡述,望能夠將對該內容的授課效能最大化。
一、電磁學授課內容結構
在眾多物質運動中,電磁運動是其中的一種,該運動在自然界較多現象中存在。在電磁現象的探究中,電磁學是較為重要的學科,在高中物理中對電磁學的基礎內容進行授課。因此,教師應當增加對該授課內容授課的著重度[1]。電磁學的授課內容包括電磁現象、電磁輻射等內容。由于該授課內容的復雜性較強,學生對該內容的掌控度不足。
(一)電磁學的探究方式
在高中物理電磁學授課中,教師應當采用科學性路徑對該授課內容進行探究,電磁學中主要存有兩個重點:一個是電場,一個是磁場。因此在授課中教師應當采用科學性路徑引導學生區分二者,從而使學生對授課內容的興趣度增加,也使學生能夠進行自主性知識探究。
(二)物理授課規律
在高中物理電磁學授課中,教師在對學生進行某定理授課時,首先可以引導學生對相關物理現象進行觀察。然后進行實驗,通過實驗對相關結論進行總結[2]。在該環節中,教師應當引導學生對實驗對象中的關系進行分析,并通過規范的語言對其進行總結,從而使學生對相關知識的掌控度增加。教師在授課中應當知曉,一個物理理論的形成需要對較多物理概念進行積累。因此,教師應當引導學生增加知識累積量。
(三)通過電磁學授課向學生傳遞電磁場是物質的理念
高中物理授課人員應當將該內容分為電現象和磁現象兩部分進行授課,但在授課中,教師還應當增加二者的關聯性,從而增加學生對相關知識的掌控度。在授課前,教師應當采用科學性路徑對電磁現象進行深度探究,增加對電磁學基本理論、應用范圍等內容的掌控度,對學生進行由淺及深的授課授課模式,從而使學生對該內容的掌控深度化。
二、在電磁學授課中將學科體系貫穿,增加融合度
(一)采用對比法增加學生對相關內容的掌控度
在高中物理學科授課中教師應當采用科學性路徑對學生進行知識傳輸。在電磁學授課中,場是該授課內容中較為重要的概念,因此,教師應當采用科學性路徑對學生進行引導,從而增加學生對相關知識的掌控度。在授課中,教師可以采用信息化授課設備對相關知識進行授課。增加相關知識直觀性[3]。例如,在對人教版高中物理教材中磁感線一課授課中,在授課前,教師可以采用信息化技術對磁感線進行精確繪制,并在授課中對學生進行展示。該方法能夠使學生對相關知識的掌控度增加,同時也可以使該學科的授課有效性增加。在授課中,教師還應當引導學生增加對電荷運動狀況的掌控度。在對人教版電荷運動相關知識授課時,教師可以在課前針對重點內容進行微課錄制,并引導學生對相關內容進行自主性知識獲取,在課上對學生的相關問題進行點撥,該授課方法能夠使學生對相關知識的掌控度增加,同時也能夠使授課有效性增加。
(二)規范演示實驗步驟,引導學生參與實驗
在高中物理學科授課中,教師應當采用科學性路徑對演示實驗進行規范,通過實驗將抽象內容直觀化。高中物理學科授課人員在規范自身實驗操作的同時還應當引導學生參與實驗,引導學生通過對相關現象的分析總結規范性結論。該授課方法能夠使學生對相關知識的掌控度增加,同時也能夠使學生素質得以多角度優化。在授課中采用科學性路徑引導學生進行相關實驗能夠使學生在知識獲取的同時對動手能力進行優化[4]。例如,在進行人教版高中物理庫倫定律的授課中,教師可以讓學生在課前準備玻璃棒,并在授課中引導學生用玻璃棒摩擦頭發然后靠近紙屑,通過該實驗增加學生對相關知識的興趣度,之后在對學生進行相關知識的傳授。這樣,能夠使學生對相關知識的掌控度增加,從而使高中物理授課有效性增加。
(三)引導在生活中應用電磁學的相關內容
在高中物理學科授課中,教師還應當引導學生將電磁學的相關內容在生活中應用。教師應當引導學生在生活中遇到有關電磁現象時,應當使用所學知識對其進行解釋,這樣能夠使學生對電磁學的相關知識的掌控度增加,也能夠使學生素質得以多角度優化。
結語:根據上文,在高中物理學科授課中,電磁學是該學科授課重點內容,因此,該學科授課人員應當采用科學性路徑對知識進行授課,在授課中,教師應當還原學生的主體性,并引導學生對電磁的本源進行探究,在增加學生對該授課內容興趣度的同時使學生對相關知識的掌控深度增加。高中物理授課人員也應當采用科學性路徑對自身知識進行革新,增加演示實驗的規范性,并引導學生參與實驗,通過實驗增加對電磁學內容的掌控度。教師在對學生進行知識傳輸的同時還應當對學生實踐能力進行優化,從而使學生素質得以多角度優化。
作者:張俊鋒
參考文獻
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[2]陳太沖. 任務驅動教學法在高中物理教學中的應用[J]. 讀與寫(教育教學刊),2017,(01):134.
物理電磁學范文4
一、電磁學知識的整體結構
1.電磁學的整體結構
在高中課程中,學生主要學習電磁學的基本概念、規律以及適用條件等。具體學習的內容包括:磁現象、電流與靜電現象、電磁場與電磁輻射現象等[1]。為便于學生更加直觀地對知識點進行理解,教師可將電與磁的現象知識分開進行講解,但要讓學生明白在實際應用中兩種F象是密不可分的。
2.電磁學的兩種研究方式
高中物理電磁學主要有兩種研究方式,分別是“場”和“路”?!皥觥笔请姶艑W中的基本研究方式,在授課中,教師需要學生對各自的特點以及聯系進行充分掌握。針對“場”的學習,可以利用磁場以及靜電場的知識學習,這些電磁場間的復雜關系構成了高中物理全部電磁學的主要內容,學生要對該部分知識進行系統的學習和研究。
二、當前高中物理電磁學授課存在的問題
1.電磁學授課中存在的問題
目前高中授課出現的問題在于過多地實施理論知識教學,加之電磁學的知識點眾多并且比較繁雜,教師在授課中沒有將零散的知識點進行融合貫穿成一個整體的授課體系[2]。由于知識總零散,學生對電磁學的學習熱情不高,教學質量下降。例如,教師在進行“洛倫茲力”相關知識的教學時,如果只是進行基礎知識的傳授,那么學生無法將知識運用于實際例題的解答,最終使得學生學習積極性下降。
2.授課模式中存在的問題
在教學中,教師對物理授課更多偏向傳統的授課模式,注重學生的理論知識掌握程度,以便在考試中取得優異的成績。該種授課模式沒有將學生視為教學的主體,忽略了對其思維能力以及應用能力的培養。該種授課模式對人才的培養比較片面,不利于學生全面綜合的發展。
三、高中物理電磁學的教學方法分析
1.增強教學模式的創新
高中物理涉及的知識點非常廣泛,并且復雜,學生在以往的授課模式中很容易注意力不集中,對一個知識點的講解沒有注意聽講,會導致對后面知識點的理解有偏差。例如,“磁現象和磁場”的學習中,教學目標是要求學生了解磁現象,知道電流的磁效應、磁極間的相互作用。授課中教師可以利用磁懸浮地球儀、自制模擬地磁場演示儀等,進行電磁場的授課演示,先帶動起學生的學習興趣,利用多媒體技術播放電磁場的介紹,這樣學生會對后面的知識產生好奇,在這樣的授課氛圍中,學生更愿意主動對知識進行學習。
2.培養學生對問題自行思考探究的能力
由于電磁學的知識點比較復雜,學生在學習中不能對電磁學有一種比較直觀的認識,因此,電磁學的授課講解有一定的難度。授課中可利用情境教學的授課模式,激發學生對問題探究的好奇心。教師要多為學生創設情境,使看不見的情境更加具體些,學生對于概念也可以理解得更加準確。學生觀察到現象會感到非常神奇,喚起他們的好奇心,使他們在不知不覺中感受物理與實際生活之間的聯系。
3.培養學生對物理知識總結的能力
高中物理多偏向于將理論與實踐進行充分的結合,利用較多的形式對現象或者規律進行描述,從而得出結論。物理的相關知識皆有一定的規律,在授課中,要培養學生對物理知識進行總結的能力。
總之,教師在物理授課的過程中,需對學生的應用能力以及綜合實踐能力進行培養,包括學生對物理現象的觀察能力、問題的分析能力、實驗的動手能力等。這些能力的培養需要貫穿在高中物理整個授課過程,不要急于提升能力,要在實際授課當中,循序漸進地對學生進行培養,有計劃、有目標地進行授課,使學生的綜合能力得到全面的提升。
參考文獻:
物理電磁學范文5
對于我國而言,有關教育教學領域與信息技術應用的融合仍然處于探索開發階段。特別需要注意的是:信息技術所表現出的交互性特征能夠為學生提供包括多媒體學習機、超文本以及知識建構在內的多項應用優勢,在此過程當中能夠極大地豐富學生參與積極性與主動性。一方面,信息技術的應用使得教學活動能夠建立在網絡基礎之上予以實現;另一方面,信息技術的應用有助于開發思維空間。在充分結合中職院校基本教學情況的基礎之上,達到促進學生主動學習相關學科知識的重要目的。本文試對其作詳細分析與說明。
一、信息技術在教學中的建設與使用分析
首先,信息技術的應用能夠實現對整個中職院校教學方式的改變,能夠充分體現實踐性特征;其次,信息技術的應用能夠促進校企合作的進一步加強,從而發揮對教學資源建設的推動作用力。在當前技術條件支持下,各類中職院校對于網絡教育資源的重視程度極高,但在網絡資源建設以及網絡教學開展方面還存在比較明顯的差異性。在信息技術服務于此項工作的過程當中,應當以實現中職院校網絡教育資源庫的科學化、結構化、標準化發展為目的,提高院方資源建設的水平與質量;再次,信息技術在應用于教學實踐的過程當中需要以數據采集的方式,進行對教學資源建設的可持續性開發,以數據采集的為手段,及時發現信息技術在應用于教學實踐過程中所存在的問題并予以詳細研究,直至解決。借助于此種方式同樣可達到提高教學建設質量的重要目的。
二、信息技術在中職物理電磁學教學中的應用實踐分析
(一)信息技術在中職物理電磁學教學中的基本思路分析:以中職物理電磁學教學中的感生電動勢知識點講授為例,其教育基本目標在于:建立在對電磁感應現象以及感生電流方向予以有效判定的基礎之上,結合對電磁感應現象的深入分析與觀察,引導學生認識到感生電動勢的基本概念。在此基礎之上,還可以基本對法拉第所提出的電磁感應定律有一個全面的把握,在老師的引導與輔助之下,完成對感生電動勢的有效計算與判定。
在中職階段的物理教學過程當中,學生對于法拉第電磁感應定律的認知與了解往往會建立在對既有知識的重建與契合基礎之上,即建立在初中階段已及接觸的有關電流大小的判定基礎之上。然而,有關感生電流大小這一概念,對于絕大部分中職學生而言已比較陌生,學生對于定義及判定方式的認知往往比較模糊,從而導致:在教學實踐中直接導入感生電流知識點的方式會對后續有關電磁感應定律意義建構造成一定的不利影響。換句話來說,為保障中職物理電磁學教學質量的有效性,需要特別重視在教學過程中對于新舊知識的有效連接,以學生的基本認知與起點,確保知識結構的清晰性與層次性。
(二)信息技術在中職物理電磁學教學中的實踐應用分析:整個教學過程在多媒體教室當中完成。學生每人配備有一份學案以及一臺計算機(計算機中均安裝有相應的課件資料,方便學生在學習過程中以聯網方式進行資料的查閱與整理)。在多媒體的教學環境作用之下,教師能夠以廣播方式進行教學、以遙控方式進行輔導、以文件傳輸的方式了解學生學習情況。具體而言,整個實驗過程如下所示。
第一步:以創設問題情境為契機,建立新知識與既有知識結構之間的緊密連接:教師可以首先通過實物方式構建問題情境:教師可簡單組合燈泡、電源、導線線路以及電鍵實驗器材,并以串聯方式連接直流電流。在開啟電源,電鍵呈閉合狀態的情況下,燈泡燈光自亮變暗。這一實驗現象是極為直觀的。學生在觀察到這一實驗現象的基礎之上,思考討論這樣一個問題:“在整個實驗過程當中,燈泡所處的電路發生了怎樣的變化?直流電路中的電流是如何消失的”。在學生討論思考的基礎之上,教師可去掉該直流電路中的電源,并提供條形磁鐵以及線圈實驗器材,要求學生進一步展開思考,即“如何應用上述兩種實驗器材,將燈泡重新點亮?”。在此基礎之上,教師還可以通過計算機終端進行模擬實驗的方式,引導學生直觀感受電動勢產生過程,從而引入感應電場的相關知識點(圖1)。
圖1:感應電場示意圖
第二步:以步步引導的方式,將學生帶入對電磁感應基本定律的教學過程當中:在針對閉合電路一部分導體做切割磁感線運動的過程當中,有關切割速度與感生電動勢大小之間的關系是極為密切的。從而可能導致有關切割夾角角度、切割長度出現失控狀態。而在教師引導學生進行綜合性討論的過程當中,能夠最大限度的保障所涉及到的對電磁感應基本定律掌握的全面性與有效性。在激發學生進行相互性溝通與討論的過程當中,引導學生認識到“E=BLVsinθ”這一感生電動勢基本概念。特別需要注意的一點是:在進行這一步驟的教學過程當中,還可以借助于計算機課件內容演示的方式所實現。在有效長度維持恒定狀態的基礎之上,針對不同形狀導線線路相對于切割后單元影響意義的的影響。在學生充分掌握這一知識點的基礎之上,可例舉簡單案例(50匝圓形線圈兩端點a、b分別于電壓變連接,線圈磁通量變化規律已知,要求a、b兩點電勢高低),引導學生熟練應用“E=BLVsinθ”這一公式(圖2)。
圖2:感生電動勢應用案例示意圖
物理電磁學范文6
本節課的教學將引導學生在已有的電學和磁場知識的基礎上自主認識電和磁之間的聯系,認識這種聯系是提升學生認識“事物是普遍聯系的”這一辯證唯物主義基本觀點和“不同的物質和不同的運動形式之間又發生著相互作用”的物理觀念的絕好實例。本節課包括電流的磁場、安培定則兩個嚴謹的基礎知識,是本章的核心內容之一,是學習后續的電磁鐵、電磁繼電器、通電導體在磁場中受力作用等知識的基礎,也是學生高中階段學習電磁學知識的基礎。通過本節課的教學,學生還可進一步鞏固上節課學習的認識磁場的技能和方法,其教學過程也是實現三維教學目標融合的絕佳教育契機。本節課所涉及的電流的磁場概念抽象、生疏,筆者在教學過程中,創設了“模擬奧斯特實驗學生發現電流的磁效應”和“設計制作螺線管”的學習情境,通過情境激發學生的學習情趣,使其在情境中發現現象,質疑現象,在質疑過程中猜想、探究、交流,最后建構出電流的磁效應和安培定則。
二、教學要求
知識技能:學生通過實驗,了解電流周圍存在磁場,探究并了解通電螺線管外部磁場的方向,會畫螺線管外部磁場。
過程和方法:會用磁針和鐵屑探究通電螺線管外部的磁場。
情感態度價值觀:認識“事物是普遍聯系的”這一辯證唯物主義基本觀點,了解掌握“不同的物質和不同的運動形式之間又發生著相互作用”的物理觀念。
實驗器材:小燈泡、干電池、開關、導線、小磁針、玻璃罩。
三、教學過程
(一)在模擬奧斯特實驗的情境中發現電流的磁效應
1.發現通電導線周圍存在磁場
教師創設情境:你能連接一個讓小燈泡發光的電路嗎?(將一個小磁針放在玻璃罩中,平行放置于直導線下方)
學生:連接電路,閉合開關,小燈泡發光。
教師:在小燈泡發光時你還有什么發現?
學生發現:小磁針偏轉。
(如果學生不能發現小磁針偏轉的實驗現象,則教師反復閉合、斷開開關,引導學生發現開關閉合時小磁針發生偏轉的實驗現象)
教師:關于這一現象你可以提出什么問題?
學生:小磁針為什么會偏轉?
教師:誰能回答他的問題?
學生:電流周圍有磁場,使小磁針發生偏轉?
教師:你根據什么現象,認為磁場是有由電流產生的?
學生:因為開關閉合時,有電流,小磁針偏轉;開關斷開時,沒有了電流,小磁針回到原來的位置。
教師:都聽清楚了嗎?還有什么問題要問嗎?如果你們沒有的話,我來提一個問題:小磁針的偏轉可不可能是由于教室中的微風引起的?或者是由于電流的熱效應使周圍的空氣流動所引起的呢?
學生思考討論后,得出結論:不可能,因為小磁針是放在玻璃罩中,不會受到空氣流動的影響。
教師:看來你的發現確實是新發現,請你把結論寫在黑板上。
學生板書:通電導體周圍有磁場。
自評:本環節的教學以奧斯特實驗情境的創設為切入點,有效地實現了三維目標的融合,即引入了知識,實現了知識目標。在實驗中,學生通過自主的觀察、發現、質疑、猜想現象發生的原因,自主建構通電導體周圍有磁場的規律,培養了學生提出問題并進行科學猜想的能力。情境的創設既讓學生感到驚異,又合乎情理,激發了學生的學習興趣。
2.電流磁場的方向和電流方向有關
教師:關于電流產生的磁場,你還有什么想法或猜想?依據什么?
學生:電流磁場的方向和電流的方向有關,因為電流磁場是由電流產生。
教師:你能設計一個實驗來驗證你的猜想嗎?
學生討論設計方案:閉合開關,觀察小磁針的偏轉方向,斷開開關,改變電流方向,再閉合開關,觀察小磁針的偏轉方向。
教師:誰能到前面來做個演示?
一名同學操作,其他同學觀察。
教師:還有沒看清楚的嗎?你從這個現象能夠得出什么結論?
學生:電流磁場的方向和電流的方向有關,電流的方向改變,電流磁場的方向也改變。
教師:其他同學還有沒有質疑?請將你的結論寫在黑板上。
學生板書:電流磁場的方向和電流的方向有關,電流的方向改變,電流磁場的方向也改變。
教師歸納電流的磁效應,介紹奧斯特實驗及有關信息。
自評:猜想有兩個層次,一是憑借直觀的感覺的猜,二是在已有的知識經驗基礎上經過合理的推理和想象的想。教師的引導作用重點就應該體現在要引導學生的思維從直覺的猜過度到理性的想,這是學生創新的開始。
(二)制作螺線管,探究通電螺線管的磁場
1.制作螺線管,建構螺線管的模型
教師創設情境:將小磁針靠近正在放光的220V的白熾燈的導線旁。(下轉第57頁)
(上接第46頁)
教師:小磁針偏轉了嗎?
學生:沒有。
教師質疑:為什么沒有偏轉?
學生在實際體驗的基礎上觀察、發現、猜想,是因為其電流太小,導致其產生的磁場太弱。
教師提出問題:怎樣在電流一定的情況使用一根導線得到較強的磁場?
學生思考討論得出:將導線纏繞起來,初步建立了螺線管的模型。
教師:這個裝置叫螺線管,我們現在一起制作一個螺線管好嗎?
學生利用導線制作螺線管,體會螺線管的繞法。
教師:誰能到黑板上畫出你繞的螺線管?
學生:學生畫出兩種不同繞法的螺線管。
教師在學生畫出的圖上標出電流流進、流出的情況,并提問:誰能畫出螺線管中的電流方向?
學生:畫出螺線管中的電流。
自評:通過學生制作螺線管、畫螺線管彌補學生從未接觸過螺線管這一經歷體驗上的空白,在頭腦中建構起了螺線管的模型,突破學生畫出螺線管和標出螺線管中電流的難點。
2.探究螺線管外部的磁場