摘 要:本文探讨了新形势下提高大学物理学习效果的方法问题,提出了运用基本模型、矢量、微元的观念处理物理问题,针对大学物理不同的内容和特点、采取不同的学习方法等学习建议,富有现实针对性,有着一定的参考价值。
关键词:大学物理学习方法
中图分类号:G420文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)07(a)-0195-01
大学物理是普通高校理工科学生必修的一门通识基础课,其内容包括:力学、热学、电磁学、光学和近代物理五个部分。通过课程学习,旨在帮助学生掌握基础物理知识,培养科学思维方法,提高分析问题和解决问题的能力,为培养高素质的应用型技术人才打下必要的基础。
作为大学阶段的一门重要基础课程,大学物理学习要求学生具备一定的高等数学基础和综合思维能力,对于一些理性思维能力和逻辑思维能力不强、数理基础薄弱的学生来说,学习起来比较困难。如何帮助学生改进学习方法来适应新形势下的大学物理学习,已经成为一个值得探讨的重要课题。本文即拟此为探讨主题,简要论述进行大学物理课程学习的有效方法。
1 学会运用基本模型、矢量、微元的观念处理物理问题
大学物理知识较之中学物理而言是一个螺旋式的上升,如中学阶段是恒量且只讨论大小的物理量,到大学阶段却将其理解为更为普适的变量,且讨论它的方向性。在这个提升过程中,学生必须具备基本模型、微元和矢量的观念,才能顺利完成这一过渡,从而实现由侧重知识学习到侧重能力培养的转变［1］。比如在刚体力学中,为了描述转动机械运动量的转移和传递,就可以引入刚体角动量概念,借助基本模型、矢量、微元的观念解决问题。首先,用基本模型的观念来理解。力学中的刚体模型是一个理想模型,所谓刚体,指的是在力的作用下,形状和大小都保持不变的物体,也就是受力作用而不变形的物体。理想模型的假定有利于问题的简化,便于解决主要矛盾,得出主要结论。其次,用矢量的观念来理解。质点角动量基本定义式为,表达式中三个物理量均是矢量,其中指质点相对于固定点的位矢,是质点的动量,而是质点相对于某固定点的角动量,用矢量叉乘运算法则可知角动量大小为,是和的夹角,方向用矢量叉乘的右手螺旋定则判定。对同一质点,选择不同的固定点,由于大小和方向均发生变化,角动量也随之变化。用矢量的观念处理问题更具普适性,但却较难理解和把握。最后,用微元的观念引入刚体角动量的概念。刚体定轴角动量是组成刚体的每个质元对固定轴的角动量之和,即刚体定轴角动量为。大学物理中诸如此类的物理量定义过程还有很多,用类似的方法去处理,就能化繁为简,提高学生分析和解决物理问题的能力,培养学习物理的思维方法。
2 针对大学物理五部分不同的内容和特点,采取不同的学习方法
大学物理由力学、热学、电磁学、光学和近代物理五部分组成,它们互相联系,相辅相成,构成一个统一的整体。由于每部分研究对象不同,研究方法和物理规律也不一样,学习时若能针对它们的不同特点,采取相应的学习方法,就能取得更好的学习效果。
第一部分力学,也称牛顿力学,是研究物质基本结构及其运动变化的规律,其中牛顿三定律构成了力学的基础。学习力学,应以牛顿三定律为主线,理解质点和质点系动量定理、能量定理、角动量定理及它们的守恒定律。运用微积分和矢量的概念,将三个定理及其守恒定律放到理想模型刚体中去应用。
第二部分热学,包括热力学和统计物理两部分。由观察和实验总结归纳出的有关热现象的规律,构成热学的宏观理论,称为热力学;从物质的微观结构出发,运用分子运动理论来研究热现象的规律,构成了热学的微观理论,称为统计物理学。由于研究问题的出发点不同,我们用统计物理中微观理论解释热运动的本质,用热力学中宏观理论描述系统状态变化规律,两部分彼此联系、互相补充,相辅相成
第三部分电磁学,主要研究电荷、电场与磁场的基本性质、基本规律及其相互联系。这部分学习要注重对场和源的分析。如:电场包括静电场和涡旋电场,它们分别由静止电荷和变化磁场产生;磁场包括稳恒磁场和涡旋磁场,它们分别由运动电荷和变化电场产生。
第四部分光学,研究光的本性,光的发射、传播和接收,光与物质的相互作用及其应用。针对光的波粒二象性,应采取的学习方法是:研究波动光学时,以光的波动性为主线,理解光波的干涉、衍射和偏振等波动性质;研究量子光学时,以光的粒子性为主线,理解光与物质的相互作用。
第五部分近代物理,由量子论和相对论两部分组成,它是人类历史上认识的一大飞跃。爱因斯坦说:“常识不过是你年满18岁前成见的淀积”,这里的“成见”指的就是我们对时空、能量、粒子等的看法。消除“成见”就是要以初生婴儿的眼光去感知这个世界,用能量不连续原理、测不准原理、物质波概念来理解微观世界的粒子,用相对论时空观来理解惯性系的等价性、运动的相对性等高速运动领域的物体运动规律。
3 了解物理学史,提升大学物理学习兴趣
兴趣是最好的老师,要提高大学物理的学习效果,就应着力激发学生的学习兴趣,改变刻板地学习所谓的物理定律、公式和概念的学习方式。在这一点上,可以考虑引入物理学史,让学生了解物理学科的发展历程,包括物理学史中重要物理学家的生平和思想、物理定律的发现过程、物理现象的研究经过等,为学生还原一个真实的、形象的、丰富多彩的、有血有肉的物理世界。如电容器的学习。一般教材都是按照先介绍电容器是由两块靠的比较近又互相绝缘的金属板构成,接着定义电容,再给出计算电容的公式的方式进行。这样的程序化的知识传递方式很容易让学生产生枯燥感、厌烦感。如果先让学生了解物理学史中的电容器知识,让学生了解马森布鲁克教授研制莱顿瓶、用来收集电荷、以及作为电容器雏形的莱顿瓶如何发展为后来的电容器等情况,就很容易让学生明了电容器的工作原理,提升学生的学习兴趣。
4 利用网络资源,开展大学物理自主学习
计算机网络是一个拥有多种网络媒介和网络工具的综合性交互平台。学生可以依托这一平台,下载阅读或在线观看大学物理相关的电子书、电子教学资料、视频教学录像等;也可以摆脱时间和空间的限制,登录实时或非实时交互平台,与老师和同学们探讨学习中遇到的问题,集思广益,互相启发,互相学习［2］;还可以借助虚拟实验平台,开展虚拟实验,让自己成为物理实验的主体,根据实验原理,大胆设计实验操作流程,反复实验,不断修正,深化对物理概念和物理原理的理解。学会利用计算机网络中的大学物理学习资源,无疑是给课程学习增添了一个多元互动的导学教师,为开展自主学习、研究性学习提供了条件［3］。
5 结语
大学物理学习注重综合能力的培养,只有在学习中不断总结好的学习方法,勤于思考,勇于实践,才能真正拓展知识面,学好物理,实现事半功倍的学习效果。
参考文献
［1］罗兴垅．独立学院大学物理教学研究［J］．大学物理,2010(1)．
［2］凌俐．关于基础课程辅导答疑的思考［J］．计算机教育,2008(2)．
［3］凌俐．基于网络环境开展大学物理自主学习浅析［J］．科技资讯,2011(1)．