大学物理论文范文3000字Word文件下载.docx
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此定律用到了牛顿之力的观念。
这成为了牛顿力学中一种新的力。
与驽钝万有引力有相同之处。
此定律成了电磁学的基础，如今所有电磁学，第一必须学它。
这也是电荷单位的来源。
因此，虽然库伦定律描述电荷静止时的状态十分精准，单独的库伦定律却不容易，以静电效应为主的复印机，静电除尘、静电喇叭等，发明年代也在1960以后，距库伦定律之发现几乎近两百年。
我们现在用的电器，绝大部份都靠电流，而没有电荷（甚至接地以免产生多余电荷）。
也就是说，正负电仍是抵消，但相互移动。
——河中没水，不可能有水流;
但电线中电荷为零，却仍然可以有电流！
2、安培定律
法国物理学家安培（AndreMarieAmpere，1775—1836）提出：
所有磁性的来源，或许就是电流。
他在18xx年，听到奥斯特实验结果之后，两个星期之内，便开始实验。
五个月内，便证明了两根通电的导线之间也有吸力或斥力。
这就是电磁学中第二个最重要的定理“安培定律”：
两根平行的长直导线中皆有电流，若电流方向相同，则相吸引。
反之，则相斥。
力之大小与两线之间距离成反比，与电流之大小成正比。
以后，安培又证实了通了电流的筒状线圈之磁性，与磁铁棒完全一样。
故他提出假说：
物质之磁性，皆是由物质内的电流而引起的。
这使磁性成为电流的生成物——他后来被誉为“电磁学”的始祖（电与磁从此在物理中是分不开的）。
他的名字，也成了电流的单位。
安培这个发现，在应用上极为重要。
它提出了用电流而发出动力，使物体动起来的方法，准确而可靠。
因此，它是电流计（以及各种电表）、电马达、电报，电话之原理。
特别是电报，在18xx年以后就成了新兴事业，大赚其钱。
安培定律之后，电磁学理论与应用之发展可以说是风起云涌。
3、法拉第定律
法拉第早年是达维（18xx年发现金属钠和钾）的助手，他对电解有很周密的研究。
他发现了通电量与分解量有一定的关系，并且与被分解的元素之原子量有一定的关系。
由此，可以大致导致两个结论：
（1）每个原子中有一定的电含量。
（2）原子在化合时，这些电量起了作用，而通电可使化合物分解。
因此，牛顿寻求的分子中的化合之力，必与电有关。
此想法在18xx年由达维提出，法拉第进一步加以验证，至今尚是正确的。
牛顿的万有引力定律提出之初，受到很多质疑。
其中之一是：
很多人认为，两个相距遥远的物体，无所媒介，而相互牵引，是不可置信的。
但是由于万有引力之大获成功，这种超距力的概念，不久便被普遍接受了。
电磁学中的库伦、安培等力之观念，起始时亦是这种超距力。
在牛顿前一百年的英国人吉伯特是伊利莎白一世的御医。
他的一本”论磁”是有系统地研究电磁现象的第一本书（大部份说磁，因其在当时比较有用），其重要性是扬弃了磁性之神秘色彩，以一种客观的自然现象来描述之。
吉伯特的“论磁”中曾提出’力线’的观念。
这就是说：
磁性物质发出一种‘力线’，其它磁性物质遇到了这‘力线’便受到力之作用。
这样就避过了‘超距力’的‘反直觉’。
（a）力线不断、不裂、不交叉打结，但可以有起头与终止。
例如：
电场之力线由正电荷发出，由负电荷接受。
力线的数量与电荷之大小成正比。
（b）力线像有弹性的线，在空中互相排斥又尽量紧绷。
其密度与施力之大小成正比。
（c）力线有方向性，电力线的方向是对正电荷的施力方向（负电受力方向相反），在磁力线是对‘磁北极’的施力方向。
法拉第则更进一步，提出了场的概念：
空中任意一点，虽然空无一物，但有电场或磁场之存在，这种场可使带电或带磁之物质受力。
而’力线’则是表现‘场’的一种方式。
但是，法拉第的‘场’观念，当时也受到强烈的质疑与反对。
最重要的理由是这观念不及‘超距力’之精确。
把‘场’观念精确化，数学化的是后来的麦克斯韦。
法拉第发现，一个移动的磁铁或通了电流的筒状线圈，也可以使附近的线圈中，产生感应电流——这就是电磁学中第三个最重要的法拉第定律。
这个定律与库伦、安培都不同;
它是动态的。
第一线圈中的电流变化越快，第二线圈中的电流越大。
或磁铁、有电流的筒状线圈，移动得越快，第二线圈中的电流也越大。
这就是发电机的原理。
4、麦克斯韦电磁理论
与法拉第之实验天才对比，麦克斯韦则是长于数学的理论物理学家的典型。
他生于苏格兰的一个小康之家。
自幼便充份显示了数学之才能。
他先在阿伯丁大学任教，以后转往剑桥。
在物理中，今日麦克斯威之重要性，几可与牛顿、爱因斯坦等量齐观。
但生前，麦克斯威并不受其故乡苏格兰之欢迎。
他在剑桥大学则受到重用。
他在18xx年，发表了《法拉第之力线》一文，受到将退休的法拉第的鼓励。
18xx年，他由理论推导出：
电场变化时，也会感应出磁场。
这与法拉第的电感定律相对而相成，合称电磁交感。
此后他出版了《电磁场的动态理论》，《电磁论》，其重要性可以与牛顿的《自然哲学的数学原理》相提并论。
通过了数学中的向量分析，麦克斯韦写下了著名的麦克斯威方程式，不但完整而精确地描述了所有的已知电磁场之现象，而且有新的预言。
其中最重要的是电磁波：
（1）由于电磁交感，故电磁场可以在真空中以波的形式传递。
（2）计算之结果，这波之速度与光速一致，故光是一种可见的电磁波。
（3）这种波亦携带能量、动量等，并且遵从守恒律。
“光是一种电磁波！
”这句话现在是常识，在当年则骇人听闻。
麦克斯韦只靠纸上谈兵，就做大胆宣言，也难怪当年根本不信有电磁波的人居多。
但他自己却信心满满。
有人告诉他有关的实验结果，不完全成功，他毫不在意。
他有信心他的理论一定是对的。
——以后的理论物理学家很多人就学了他这种态度。
德国人赫兹是第一个在实验室中证明电磁波存在的人。
他先把麦克斯韦的电磁学改写成今天常见的形式。
然后在1886—18xx年，做了一系列的实验，不但证明电磁波存在，而且与光有相同波速，并有反射、折射等现象，也对电磁波性质（波长、频率）定量测定。
当然，也同时发展出发射、接收电磁波的方法——这是所有无线通讯的始祖。
5、总结
麦克斯威的电磁理论，成为现在理工科的学生都要修的电磁学。
简单的说来，电磁学核心只有四个部分：
库伦定律、安培定律、法拉第定律与麦克斯威方程式。
并且顺序也一定如此。
这可以说与电磁学的历史发展平行。
其原因也不难想见;
没有库伦定律对电荷的观念，安培定律中的电流就不容易说清楚。
不理解法拉第的磁感生电，也很难了解麦克斯威的电磁交感。
这套电磁理论，在物理学中，是与牛顿力学分庭抗礼的古典理论之一。
如果以应用之广，经济价值之大而言，犹在牛顿力学之上。
但也不能忘记，如果没有牛顿力学中力之概念，电磁学也发生不了。
电磁学中的各定律，也无法理解。
因此，普通物理中，也必然先教力学再教电磁。
力学与电磁学被称为古典理论有两层意思：
（1）它可以自圆其说，没有内在的矛盾。
（2）但是到了廿世纪量子理论确立后，它们被修改了。
力学后来被修改为量子力学，电磁学被修改为量子电动力学。
然而，在原子之外，这两个古典理论仍是非常精确，故理工学生仍然不得不学它们。
回顾电磁学的历史，是很有趣的。
一直到十八世纪中，电磁似乎只是一种新奇的玩具——科学与艺术一样，起步时都有游戏性质——但到了后来，其产生的结果，竟然改造了世界。
当然，并不是所有科学工作都有这样大的威力。
也有些科学的成果令人不敢恭维。
然而，科学有这样的可能，却是我们不得不重视科学研究的终极原因。
参考文献
1、倪光炯，李洪芳，近代物理，上海科学技术出版社，（1979），393。
2、人民教育出版社物理室编，高级中学课本，物理（第二册），人民教育出版社，（19xx年第二版），266。
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《大学物理实验》是理工科大学生的重要基础理论课程，为其学习专业基础课程和专业实验课程奠定了不可缺少的理论基础。
《大学物理实验》以基本物理理论为指导，同时通过典型的物理实验或设计性实验验证《大学物理》的理论知识的正确性。
学生通过理论知识去理解实验原理、指导实验仪器的调试、解释实验现象;
用理论知识去分析实验过程中的问题及处理实验数据，同时实验现象及其结果也能加深学生对理论知识的理解，为进行专业基础实验课程奠定基础，对提高学生的综合素质、培养学生发现问题―分析问题―解决问题的能力、培养学生的创新精神与实践能力具有不可或缺的作用。
大学物理实验教学不能只满足于让学生掌握基本的系统的实验技能，掌握实验的基本知识和方法，更重要的是培养学生严谨的科学思维能力、培养学生发现问题―分析问题―解决实际问题的能力、培养学生利用基本理论知识进行创新的能力。
为了让学生在实验过程中锻炼以上能力，我在此阐述了自己在实验教学中的点滴体会，与大家探讨。
一、转变教学观念，课堂以研讨为主
教师教学也应与时俱进，转变传统教育观念中阻碍学生创造力发展的观点。
学生的学习过程并非机械式的学习模式，美国著名认知教育心理学家奥苏伯尔认为学生的学习主要是有意义的接受学习。
因此，在教学过程中，教师应以学生为中心，变传授知识为主要目标为增长经验、发展能力，调动学生研讨兴趣，让课堂气氛变得生动活泼。
课堂要做到研讨为主，还要有学生与教师、学生与学生之间的互动，互动应围绕课前预习遇到的问题、实验过程中遇到的常见的问题进行探讨，问题最好是由学生提出，或教师提出以往学生所碰到过的常见的问题，并给予学生一个适当的思考时间，不必急于解答。
在学生思考问题的过程中应鼓励学生发挥主观能动性，大胆推测与发表见解，引导学生大胆想象，积极思考，主动探索。
尊重学生的个性，使每一个学生都能发挥自身的最大潜能。
建立新型师生关系，鼓励大胆质疑与创新。
在传统的教育观念中，教师不仅是知识的传授者，而且是行为的楷模，师生关系是命令与服从的关系。
这种关系势必影响学生创造力的表现。
新型的师生关系是教师以平等、宽容的态度，积极鼓励学生，教师不再是权威的代表，而是保护、激发创造力的支持者[2]。
奥苏伯尔认为学生的学习主要是有意义的接受学习。
二、注重培养学生观察与分析问题的能力
学生在实验具体操作过程中常常会遇到各种问题。
教师应鼓励学生大胆调试实验仪器，并让学生在调试过程中仔细观察实验现象发生的变化，根据实验现象的变化判断下一步操作，并引导学生给予调试过程中实验现象的理论解释或形象的类比，加深对实验理论及实验现象的认识，逐步实现整个问题的解决。
大学物理实验中的示波器的原来与使用，学生在示波器的调试过程中，常常会碰到在示波器屏幕上调不出波形的情况。
此时，教师应该鼓励学生去调试示波器上的按钮，并要求学生认真观察示波器屏幕上的相应参数的变化，让学生根据示波器显示的参数，分析问题的根源在哪里。
譬如，示波器屏幕左上角的时间分度极小，左下角的电压分度也极小，此时看不到波形信号，则很有可能就是这两个分度值设置不合理。
这一现象可以如此解释，因为示波管中的电子枪单位时间内发出的电子数不变，当时间分度与电压分度很小时，相当于示波器屏幕上电子的线密度极小，在波形的亮度太弱，难以分辨，还有一种可能就是被拉宽、拉高的波形没有曲线段落在示波器屏幕上。
三、立足于过程分析，培养学生解决问题的逻辑思维能力
美国著名心理学家马斯洛认为人的需求层次由低到高分为5级，其中最高级别的自我实现的需求中包含了人对创造力及问题解决能力的需求。
学生在大学物理实验的过程本身就是一个解决问题的过程，伴随着学生对科学方法的掌握和知识的建构而获得的快乐的情感体验。
为了让学生得到这一解决问题的快乐情感体验，教师在为学生解决问题的过程中应避免短时间内迅速膨胀式地传授知识，应立足于过程性评价[3]。
譬如，示波器的原来与使用实验中，学生费了很大工夫都未能将某一特定频率及振幅的波形调试到示波器屏幕上。
此时，教师可以与学生一起按照一定的逻辑顺序逐步分析和排除问题所在。
可先分析问题是出在信号发生器还是示波器上，并遵循从源头顺沿而下的顺序逐步排除，如排除源头的信号发生器所发出的信号没有问题，再来排除连接信号源与示波器的数据线是否存在问题，分析示波器的设置，在看不到波形的时候可以引导学生找到波形的中心对称线。
至于怎样找到波形的中心对称线可让学生思考，通常基础好的同学都能迅速地想到接地后输入信号被屏蔽在示波器上应该是一条直线。
当学生想到这一点时，教师可以及时肯定其观点并要求其调试垂直移动和水平移动键直至水平接地信号显示在屏幕中央，继续有序地逐步分析排除，直至问题完全解决。
在解决问题的过程中，学生得到了快乐的情感体验，学到的不只是刻板的知识本身，而是锻炼、强化了解决问题的思维能力，更重要的是快乐的情感体验可以增强学生解决问题能力的信心。
四、加强学生对事物本质的认识，培养学生的创新能力
大学物理实验的目的就是让学生通过具体的实验认识到物质的本质及物质之间联系的基本规律。
教师通过大学物理实验，有目的地加强学生对物质的本质认识，有利于培养学生的创新能力。
在光的干涉与衍射实验中，让学生清晰地认识到光具有波粒二象性，同时可以引导学生分析人眼日常所到的物体不同颜色是怎么产生的，如果学生能够认识到颜色是反射的未被物体表面吸收的一定波段范围光波在人眼的视觉效果，则说明学生对光的认识有了较深刻的理解。
教师可以继续引导学生光的薄膜干涉现象，并可引入一些具体的薄膜干涉的高科技应用实例，提高学生认知结构可辨别性[4]，提高学生的兴趣。
开拓学生的创新思维。
譬如，教师用光学变色油墨的具体应用为例，将随身携带壹佰元人民币拿出来让学生观察纸币正面左下角的数字100，让学生用不同的视角去观察该数字的颜色变化，学生会发现正面看时颜色为绿色，但倾斜一定角度就会发现颜色变为紫色，让学生领悟到科技创新是对基本原理深入理解与巧妙应用。
这样对开启学生的创新能力的天窗十分有用，激励之余再要求学生深入查找光变色油墨的原理，让学生更详细地理解这一原理的应用，养成学生刻苦务实的钻研精神，磨炼学生创新能力的心智。
五、结语
大学物理实验不仅可以让学生受到严格的、系统的实验技能训练，掌握具体的实验技能和方法，而且可以培养学生发现问题―分析问题―解决问题的具体实际应用能力，培养学生的科学技术发展相适应的创新能力。
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