時間：2023-02-12 01:37:56
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篇物理電磁學(xué)，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。
關(guān)鍵詞：高中物理；電磁學(xué)；學(xué)習(xí)素養(yǎng)
高中物理電磁學(xué)是重要的知識，學(xué)好電磁學(xué)知識在考試中可以獲得更高的分數(shù)。電磁學(xué)中主要是包含磁場和電場知識，同時講述了關(guān)于場和路之間的關(guān)系，在實際學(xué)習(xí)中，需要聽從老師的安排和引導(dǎo)，深層次了解電磁學(xué)知識特點，有針對性選擇學(xué)習(xí)方法，掌握物理知識。加強對其分析，結(jié)合筆者的相關(guān)學(xué)習(xí)經(jīng)驗，以求為其他的同學(xué)學(xué)習(xí)提供一定參考。
一、高中物理電磁學(xué)的特點
高中物理電磁學(xué)知識學(xué)習(xí)中，作為予以高度重視，作為一項重要內(nèi)容，電磁學(xué)主要包含場和路，在實際學(xué)習(xí)中可以從這兩個方面著手開展，在老師的幫助和引導(dǎo)下，挖掘電磁學(xué)的規(guī)律，有助于更好的解決電磁場問題，實現(xiàn)對電磁學(xué)的學(xué)習(xí)。諸如，在電磁學(xué)相關(guān)問題解答中，根據(jù)粒子不同運動情況下是力和運動聯(lián)系組合，可以將電磁學(xué)的內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)榱瓦\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(xiàn)出來。然后，結(jié)合牛頓定律，完成電磁學(xué)中關(guān)于力學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)[1]。此外，電磁學(xué)中功和能的問題可以從能量守恒方面著手分析，設(shè)立能量方程式，這樣電磁學(xué)內(nèi)容解答也變得更為容易。
電磁學(xué)知識學(xué)習(xí)中，首要一點就是了解電磁學(xué)的特點和規(guī)律，將復(fù)雜問題轉(zhuǎn)化為了解的力學(xué)和能量問題，便于學(xué)生整合所學(xué)知識來解決問題，提升解決問題能力。同時，電磁學(xué)學(xué)習(xí)中，對于復(fù)雜、抽象的物理問題，應(yīng)該通過豐富想象力來學(xué)習(xí)電磁學(xué)知識，提升解題效率和質(zhì)量。
二、高中物理電磁學(xué)內(nèi)容探究
電磁運動是一種基礎(chǔ)物質(zhì)運動形式，電磁學(xué)本質(zhì)包括電和磁兩種。在高中物理知識學(xué)習(xí)中，學(xué)校和老師為了降低我們的學(xué)業(yè)負擔(dān)，更加深層次理解和記憶電磁學(xué)知識，多數(shù)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(xué)習(xí)關(guān)于磁知識時，主要是關(guān)于磁場、磁現(xiàn)象和輻射等內(nèi)容整合在一起講解。電磁學(xué)日常知識學(xué)習(xí)中，可以發(fā)現(xiàn)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(xué)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(xué)習(xí)中，由于物理知識和日常生活聯(lián)系較為密切，同時也是一門研究自然規(guī)律的學(xué)科，只有提高對實驗教學(xué)重視程度，才能有效整合所學(xué)的理論知識，提升學(xué)習(xí)成效，靈活運用到實際生活中[3]。
加強高中物理中的實驗學(xué)習(xí)，尤其是電磁學(xué)相關(guān)實驗，實踐性特點較為突出。在以往的知識學(xué)習(xí)中就曾經(jīng)了解到，物理知識和實際生活聯(lián)系較為密切，無論是日常用電還是機械動力，均屬于物理學(xué)知識，而電磁學(xué)內(nèi)容同生活的密切聯(lián)系，可以借此來開展學(xué)習(xí)活動，聯(lián)系實際生活可以將抽象、復(fù)雜的電磁學(xué)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(zhì)產(chǎn)生的現(xiàn)象來分析電磁學(xué)知識。也正是由于這一特性，所以在高中物理電磁學(xué)知識學(xué)習(xí)中，需要借助大量的電磁實驗來學(xué)習(xí)，通過電場和磁場相互作用，通過產(chǎn)生的物理現(xiàn)象來加深對電場和磁場理解，提升學(xué)習(xí)成效。
在學(xué)習(xí)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(yīng)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(guī)律的排列方式，形成磁感線。物理實驗學(xué)習(xí)中，電磁學(xué)是一項重要的知識，而物理實驗則是學(xué)習(xí)電磁學(xué)的重要紐帶，需要予以高度重視，切實提升高中物理電磁學(xué)知識學(xué)習(xí)有效性，為后續(xù)學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定基礎(chǔ)，有助于養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)素養(yǎng)。
高中物理電磁學(xué)知識學(xué)習(xí)中，經(jīng)常會對一些已經(jīng)發(fā)明和證實的公式和定律進行推導(dǎo)，在老師的講解下，引導(dǎo)我們進行推導(dǎo)，可以進一步加深對這些公式和定理的掌握程度，便于后續(xù)解題中靈活運用。需要注意的是，在學(xué)習(xí)這些公式和定理中應(yīng)該精益求精，促使內(nèi)容精簡化，結(jié)合以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗來組織學(xué)習(xí)活動開展。但是，在日常學(xué)習(xí)中，發(fā)現(xiàn)很多同學(xué)學(xué)習(xí)電磁學(xué)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(guī)律，靈活學(xué)習(xí)，而不是死記硬背，學(xué)習(xí)理論知識的同時，在實踐操作中提升學(xué)習(xí)成效。
四、結(jié)論
綜上所述，電磁學(xué)中主要是包含磁場和電場知識，同時講述了關(guān)于場和路之間的關(guān)系，由于知識較為抽象和復(fù)雜，所以學(xué)習(xí)難度較高，這就需要養(yǎng)成良好的自主學(xué)習(xí)能力，可以靈活整合所學(xué)知識應(yīng)用到實踐中，提升實踐學(xué)習(xí)成效，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)素養(yǎng)，對于后續(xù)學(xué)習(xí)和發(fā)展意義深遠。
（作者單位：武漢市第六中學(xué)）高正浩
參考文獻
[1]李問渠.高中物理電磁學(xué)實驗資源的開發(fā)與實踐應(yīng)用研究[J].科技尚品，2017，27（2）：226-227.
關(guān)鍵詞：高中物理 電磁學(xué) 基本知識點
電磁學(xué)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(yīng)、恒定電流、交變電流、電磁波等等，內(nèi)容龐雜，很多概念非常抽象，對學(xué)生的抽象思維能力要求較高，學(xué)生普遍反映難度很大。那么教師應(yīng)該怎樣引導(dǎo)學(xué)生學(xué)好電磁學(xué)呢？在多年的教學(xué)過程中，筆者深刻感受到重視基本知識點的教學(xué)是關(guān)鍵，重點應(yīng)抓好以下三個方面。
一、深度挖掘電磁學(xué)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(xiàn)錯誤。
比如庫侖定律就是在電磁學(xué)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(xué)生就只注意到庫侖定律中關(guān)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(tài)；（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(dāng)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(yīng)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(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。我們不妨把引起感應(yīng)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(yīng)電流總是阻礙原磁通量的變化。可見楞次定律中最為關(guān)鍵的字眼就是“阻礙”，但是很多學(xué)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(jù)阻礙關(guān)系就能分析出感應(yīng)電流的磁場的方向，最后根據(jù)右手螺旋定則得出感應(yīng)電流的方向。
二、注重知識點之間的聯(lián)系與區(qū)別
雖然電磁學(xué)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(fā)現(xiàn)很多知識點之間還是有著一定聯(lián)系的，把相關(guān)的類似的知識點放在一起分析比較，學(xué)生對知識點的印象就會更深刻，有利于學(xué)生更好地理解。
比如可以把電場和磁場的性質(zhì)、電場線和磁感線的性質(zhì)放在一起比較其聯(lián)系與區(qū)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(qū)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(zhì)點的性質(zhì)放在一起比較，兩者都是理想化的物理模型，現(xiàn)實生活中并不存在點電荷和質(zhì)點，只有當(dāng)滿足了所需條件時，才能將現(xiàn)實生活中的電荷和實際物體看作是點電荷和質(zhì)點。
再比如重力加速度g、電場強度E和磁感應(yīng)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(yīng)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?zé)o關(guān)，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(dāng)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(dāng)電荷在電場中移動時，電場力可能做功也可能不做功。當(dāng)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(yīng)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(xué)部分將會學(xué)到的分子勢能，我們會發(fā)現(xiàn)，所有的能的變化，都決定于相應(yīng)的力做功的情況。
三、重視初中已學(xué)知識點的拓展延伸
有些知識點難度不大，但由于學(xué)生在初中時已經(jīng)接觸過，學(xué)生在遇到這部分知識點時就會比較大意，以為自己已經(jīng)掌握了，其實是一知半解，導(dǎo)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(chǎn)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(jīng)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(chǎn)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(fēng)扇等非純電阻。
關(guān)鍵詞：定則 左手 右手
在中學(xué)物理電磁學(xué)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(yīng)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(xué)生在應(yīng)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(fù)雜，同時還需要含義十分明確，便于學(xué)生記憶。為此我們對電流的磁場，安培力、洛倫茲力、感應(yīng)電流的物理含義反復(fù)進行討論分析后發(fā)現(xiàn)，如果將安培定則進行適當(dāng)?shù)母倪M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(jīng)過一段時間的試用，學(xué)生的錯判率大為減少。現(xiàn)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(dǎo)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(huán)繞的方向。
對環(huán)繞電流磁場的磁感線方向和通電螺線管內(nèi)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(nèi)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(nèi)容，也能方便的判斷出環(huán)繞電流磁場方向和通電螺線管內(nèi)磁場方向。
對環(huán)形電流，用右手握住環(huán)形導(dǎo)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(huán)形電流磁場的磁感線方向。
在判斷通電螺線管內(nèi)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(huán)形電流重疊所組成，因此仍能用“廣義安培定則”來判斷環(huán)內(nèi)（即通電螺線管內(nèi)）的磁感線方向、用此方法，不但可以判斷通電螺線管內(nèi)部的磁感線方向，還能畫出通電螺線管內(nèi)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(huán)形電流和通電螺線管內(nèi)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(dǎo)體在磁場中所受的作用力，這個力其實質(zhì)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(chǎn)生的，為此，如果我們先用安培定則判斷出通電導(dǎo)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(cè)，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(dǎo)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(jié)果是相同的。
例1 判斷兩通電平行導(dǎo)線問的相臣作用力。
兩通電平行導(dǎo)線間的相互作用力實質(zhì)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(jù)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(dǎo)線之間的磁感線方向相反。外側(cè)方向相同，所以它們之間的相互作用力都指向內(nèi)側(cè)，使它們相互靠攏而表現(xiàn)為引力。同理，當(dāng)通以相反方向電流時，用安培定則判斷出兩直導(dǎo)體的外側(cè)的磁感線方向相反，故它們之間的相互作用力都指向外側(cè)，使它們分離而表現(xiàn)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(zhuǎn)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(dǎo)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(yīng)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?qū)w的運動方向，然后讓四指彎曲90°。指向引起感應(yīng)電流的磁場磁感線方向，則伸直的大拇指指向就是感應(yīng)電流的方向。當(dāng)然這一方法也只是適用于閉合導(dǎo)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(jié)果是相同的。
例3 判定閉合導(dǎo)體的一部分在磁場中做切割磁感線運動時的感應(yīng)電流的方向，已知外磁場方向和導(dǎo)體截面運動方向如右圖所示。
［關(guān)鍵詞］電磁學(xué)；師范類；教學(xué)改革；物理學(xué)專業(yè)
電磁學(xué)是高等師范院校物理教育專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它不僅是經(jīng)典物理的重要部分，而且與近代自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)的許多領(lǐng)域有著密切的關(guān)系，成為理、工、農(nóng)、醫(yī)及師范院校不可缺少的必修課程之一。該課程是許多后續(xù)課程，諸如電工學(xué)、電動力學(xué)、電路分析、光學(xué)以及量子力學(xué)等的先修課程，同時也是與中學(xué)物理教學(xué)聯(lián)系非常緊密的一門課程。通過對電磁學(xué)課程的學(xué)習(xí)，一方面可以使學(xué)生全面掌握物質(zhì)電磁運動的基本概念和基本規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生分析、處理和研究與電磁學(xué)相關(guān)問題的能力和素養(yǎng)；另一方面可為后續(xù)課程提供許多重要的基本概念、基本規(guī)律及研究方法，對學(xué)生物理素養(yǎng)的形成以及綜合素質(zhì)的提高至關(guān)重要。
一、電磁學(xué)課程教學(xué)中出現(xiàn)的問題
（一）大學(xué)物理與中學(xué)物理以及后續(xù)物理學(xué)課程教學(xué)
內(nèi)容未能很好地接軌電磁學(xué)課程教學(xué)有時會出現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容過度重復(fù)，而有時又會出現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容過大的跳躍、知識脫節(jié)。重復(fù)過多使學(xué)生覺得枯燥，跳躍太大使學(xué)生學(xué)習(xí)會感覺到困難，這使得學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候很難適應(yīng)。
（二）教學(xué)過程不重視理論與實際的聯(lián)系
傳統(tǒng)的電磁學(xué)教學(xué)過程只強調(diào)電磁學(xué)靜態(tài)的知識理論體系結(jié)構(gòu)，課堂呈現(xiàn)的大都是理論公式和習(xí)題，遠離生活實際，造成電磁學(xué)知識的抽象和枯燥乏味，學(xué)生體會不到電磁學(xué)的重要性和現(xiàn)實意義。
（三）教學(xué)觀念較陳舊，教學(xué)方法較傳統(tǒng)
高等學(xué)校傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)模式不利于學(xué)生創(chuàng)造性思維能力和解決實際問題能力的培養(yǎng)；教學(xué)方法和教學(xué)手段落后則忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，沒有靈活運用多種先進的教學(xué)方法來引導(dǎo)學(xué)生積極思維，激發(fā)學(xué)生的強烈的求知欲望和創(chuàng)造欲望。
（四）成績評定形式單一
成績評定沒有全面考核學(xué)生所學(xué)知識和綜合能力。絕大多數(shù)高師院校電磁學(xué)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(dǎo)學(xué)生死記硬背的傾向，缺乏對學(xué)生綜合應(yīng)用能力與創(chuàng)新能力的考核。
二、電磁學(xué)課程改革的內(nèi)容
（一）教學(xué)內(nèi)容改革
1.密切聯(lián)系教學(xué)實際，刪減與高中物理重復(fù)的知識點，把講授的重點放在深化和提高上，為后續(xù)課程打基礎(chǔ)，注意與后續(xù)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(nèi)容。
2.以“三大實驗定律”為基礎(chǔ)，以“相互作用”為線索，將“場”作為教學(xué)的核心內(nèi)容。
3.教學(xué)內(nèi)容上加入一些與實際生活密切相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，比如電磁爐、復(fù)印機、范德格拉夫起電機等的工作原理；將學(xué)科前沿信息融入實際教學(xué)中，比如磁單極的相關(guān)知識和進展、地磁場的起源等。這些教學(xué)內(nèi)容的改變和引入，使教學(xué)變得生動有趣，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生較好地掌握處理電磁學(xué)問題的方法和思路，而且還能增強學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為全面提高教學(xué)質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。
（二）教學(xué)方法和教學(xué)手段改革
1.既要“授之以魚”，更要“授之以漁”在課程教學(xué)中，改變傳統(tǒng)的單純的“注入式”的教學(xué)方法，恰當(dāng)?shù)夭捎枚喾N探究啟發(fā)式教學(xué)方法進行教學(xué)，比如：案例教學(xué)法、講座式教學(xué)法、問題討論教學(xué)法、師生互動教學(xué)法、類比教學(xué)法、辯論式教學(xué)法等，這樣使得課堂教學(xué)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(xué)生參與教學(xué)的主動性，提高學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的師范技能和物理素質(zhì)。
2.利用多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)，提高教師的教學(xué)水平和教學(xué)效率將多媒體技術(shù)適度引入課堂教學(xué)，將一些電磁學(xué)過程和實驗在課堂中展示出來，在課堂上展現(xiàn)文、圖、聲、像并茂的教學(xué)內(nèi)容，使課程教學(xué)趣味化、直觀化，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)效果；同時利用校園網(wǎng)開展網(wǎng)上教學(xué)，將電子教案、習(xí)題庫、答案以及電磁學(xué)相關(guān)的前沿動態(tài)信息等教輔資料提供給學(xué)生瀏覽和下載，與學(xué)生進行網(wǎng)上答疑和學(xué)習(xí)交流。現(xiàn)代化教學(xué)手段的引入，可以在吸收傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)點的同時，又能充分發(fā)揮多媒體技術(shù)信息量大、動態(tài)感強的特長，為達到良好的教學(xué)效果創(chuàng)造條件。
（三）與國際接軌，積極推進雙語教學(xué)
在教學(xué)中實行雙語教學(xué)，通過介紹常用專業(yè)術(shù)語和物理規(guī)律外文注釋或英文原文，提高學(xué)生科技外語交流能力，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣；另一方面也為進一步開展電磁學(xué)雙語教學(xué)奠定基礎(chǔ)。在教學(xué)過程中指導(dǎo)學(xué)生查閱文獻，閱讀與課程內(nèi)容相關(guān)的參考資料，以培養(yǎng)學(xué)生掌握學(xué)科最新發(fā)展動態(tài)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(xué)工作中檢查教學(xué)效果、鞏固學(xué)生所學(xué)知識、改進教學(xué)工作、保證教學(xué)質(zhì)量和督促教學(xué)目標實現(xiàn)的重要手段。電磁學(xué)課程實施學(xué)習(xí)過程全程考核，主要由作業(yè)、口試、開卷考試、限制性開卷考試、專題報告以及學(xué)生出試卷等考核方式組成。作業(yè)考核是指考核學(xué)生完成作業(yè)的質(zhì)量；口試是指在課堂上針對前面所學(xué)知識的運用隨時進行的提問；開卷考試主要考查學(xué)生對用微元法、高斯定理以及電勢和電場的關(guān)系等方法求真空中靜電場強的掌握情況以及用數(shù)學(xué)求解電磁學(xué)問題的能力；限制性開卷考試是指主要考查學(xué)生對所學(xué)課程分析、總結(jié)和歸納的能力；專題報告是要求學(xué)生利用所學(xué)的知識解釋實際生活中的一些電磁現(xiàn)象，主要考查學(xué)生利用所學(xué)知識解決實際問題的能力；學(xué)生自出試卷是指每個學(xué)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(xué)生對本課程重難點的把握情況，提高學(xué)生參與課程教學(xué)的主動性，培養(yǎng)學(xué)生的師范生技能。
三、總結(jié)
1.調(diào)整了電磁學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容，建立了一套完整的適合高等師范類院校物理學(xué)專業(yè)本科生培養(yǎng)目標的電磁學(xué)課程理論教學(xué)內(nèi)容體系。選擇既能滿足設(shè)定教學(xué)目標，又能適應(yīng)中學(xué)物理教改需要的教學(xué)內(nèi)容，減少和后續(xù)專業(yè)課程的重復(fù)，同時將電磁學(xué)前沿信息以及與實際生活密切相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容融入教學(xué)中。教學(xué)內(nèi)容經(jīng)過這樣調(diào)整后，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能使學(xué)生分析、解決問題的能力以及創(chuàng)新能力得到鍛煉和提高，學(xué)生較好地掌握了處理電磁學(xué)問題的方法和思路，為全面提高教學(xué)質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。
2.電磁學(xué)課程考核實施學(xué)習(xí)過程全程考核，全面科學(xué)地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。全程考核主要由作業(yè)、口試、開卷考試、限制性開卷考試、學(xué)生出試卷以及專題報告等考核方式組成。電磁學(xué)課程考核方式從單純注重考查學(xué)生的知識向考核學(xué)生的能力轉(zhuǎn)變，比如限制性開卷考試考查了學(xué)生歸納總結(jié)的能力，專題報告考查了學(xué)生運用所學(xué)知識解決問題的能力，自出試卷則考查了學(xué)生對本課程整體知識的把握情況，考查學(xué)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(xué)生對教學(xué)技能的掌握情況。同時，電磁學(xué)課程考核方式也從“注重理論”向“注重理論聯(lián)系實際”轉(zhuǎn)變，專題報告不僅考查了學(xué)生運用知識解決實際問題的能力，還考查了學(xué)生對學(xué)科前沿知識、新技術(shù)、新成果、新發(fā)展的了解程度。采用這樣全過程的考核方式，不僅增強了學(xué)生參與教學(xué)的主動性，還提高了學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了學(xué)生的師范技能和物理素質(zhì)。總之，科技飛速發(fā)展，人才要求不斷提高，課程教學(xué)也應(yīng)與時俱進，因此教學(xué)改革是課堂教學(xué)永恒的話題。師范類物理學(xué)專業(yè)是培養(yǎng)物理教師的搖籃，我們所培養(yǎng)的畢業(yè)生的智能結(jié)構(gòu)、能力體系如何直接關(guān)系到我國基礎(chǔ)教育改革的成敗。因此，從適應(yīng)中學(xué)物理新課改的角度出發(fā)，電磁學(xué)課程的改革應(yīng)著重在教學(xué)過程中構(gòu)建有利于提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識的課程教學(xué)體系，在教學(xué)中形成靈活的，著重培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題能力和創(chuàng)造性思維能力的教學(xué)方法，建立一套全面體現(xiàn)學(xué)生綜合能力的考核方案，以考促教，不斷提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。只有這樣才能跟上時代的步伐，培養(yǎng)出綜合素質(zhì)較高、創(chuàng)新意識較強的物理教師。
［參考文獻］
［1］陳琳，李勇，歐永康，王應(yīng)，宋謀勝.電磁學(xué)教學(xué)實踐與改革研究［J］.銅仁學(xué)院學(xué)報，2016（4）：47-49.
［2］李艷華.電磁學(xué)課程考試改革探究［J］.吉林省教育學(xué)院學(xué)報，2014（9）：59-60.
［3］楊凡.《電磁學(xué)》課程教學(xué)改革探討［J］.綿陽師范學(xué)院學(xué)報，2011（5）：133-136.
［4］顏琳，小云.電磁學(xué)課程教學(xué)改革探討［J］.中國西部科技，2009（33）：66-68.
物理是高中學(xué)生的基礎(chǔ)性課程，“關(guān)注學(xué)生情感，充分激發(fā)學(xué)生的主動意識和進取精神”是新課程背景下高中物理教學(xué)的必然要求。作為高中物理教師，要站在素質(zhì)教育的高度，以新課程理念為指導(dǎo)，探究調(diào)控學(xué)生學(xué)習(xí)情感的有效策略，努力使學(xué)生的心理意識保持一種高度活躍的狀態(tài)，更好地貫徹新課程實施素質(zhì)教育的根本宗旨。本文謹以高中物理電磁學(xué)教學(xué)為例，談?wù)剬W(xué)生學(xué)習(xí)情感的有效調(diào)控策略。
1 構(gòu)建生動教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)情感
在決定學(xué)生學(xué)習(xí)動機和學(xué)習(xí)興趣的諸多要素中，心理情感是推動學(xué)生主動求知的內(nèi)在力量。高中物理電磁學(xué)知識有很強的概念性和抽象性，而且與學(xué)生的生活經(jīng)歷有一定的距離，如果教師在教學(xué)中忽視現(xiàn)象，忽視物理情境的建立，學(xué)生就會覺得學(xué)習(xí)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(yīng)發(fā)揮教學(xué)藝術(shù)和智慧，將電磁學(xué)內(nèi)容和學(xué)生心理特點緊密結(jié)合起來，積極創(chuàng)設(shè)與之相對應(yīng)的、富有新意的生動教學(xué)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(huán)境和片段呈現(xiàn)給學(xué)生，以情境帶來的新、奇、趣吸引學(xué)生的有效注意，強化學(xué)生的思維啟迪，給學(xué)生一種輕松、暢快的心理感受，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的心理情感。學(xué)習(xí)“閉合電路歐姆定律”一課，不僅要讓學(xué)生掌握定律內(nèi)容和解析表達形式，更要讓學(xué)生理解電動勢與初中接觸到的電壓有什么本質(zhì)差別，電動勢、路端電壓、電源內(nèi)阻、電路外阻之間的內(nèi)在關(guān)系。如果在教學(xué)中直接講授，學(xué)生的學(xué)習(xí)主動情感往往不甚濃郁。于是筆者以下面的方式構(gòu)建教學(xué)情境：先取出一節(jié)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(guān)后請同學(xué)們觀察燈的亮度――學(xué)生回答“很亮！”；然后再取出兩節(jié)用過較長時間的一號干電池，串聯(lián)后用多用表測量總電壓為2.8伏，將這兩節(jié)串聯(lián)的電池替換前面的那節(jié)新電池，請學(xué)生猜想開關(guān)閉合后會出現(xiàn)什么情況？學(xué)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(guān)后小燈泡不僅沒有燒毀，反而比前面一次暗得多。與學(xué)生原來猜測結(jié)果完全相反的教學(xué)情境不僅活躍了課堂教學(xué)的氛圍，而且“為什么會是這樣？”的疑問有效調(diào)動了學(xué)生的非智力因素，引起了學(xué)生的好奇與思考。同學(xué)們積極投身于對相關(guān)內(nèi)容的觀察、聯(lián)想、猜測、探究、交流之中，相對靜態(tài)的教學(xué)變?yōu)槿w學(xué)生在興致盎然的狀態(tài)下踴躍參與的開放式動態(tài)教學(xué)。
2 積極組織實驗探索，引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)情感
物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實驗既能培養(yǎng)學(xué)生動手能力和發(fā)現(xiàn)精神，更能夠引領(lǐng)學(xué)生的學(xué)習(xí)情感。新課程標準指出：高中物理課程應(yīng)通過物理實驗培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康暮蜅l件設(shè)計實驗方案、選擇實驗方法、分析處理實驗數(shù)據(jù)的能力，使學(xué)生認識猜想與假設(shè)的重要性，明確發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的深遠意義。根據(jù)新課程的要求，教師在電磁學(xué)教學(xué)中要精心篩選有代表性的符合學(xué)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(guī)劃，合理將其轉(zhuǎn)化為探究性實驗，組織學(xué)生自主設(shè)計實驗方案、觀察實驗現(xiàn)象、分析實驗數(shù)據(jù)、判斷實驗結(jié)論，充分挖掘?qū)嶒灥奶骄抗δ埽寣W(xué)生在實驗中形成科學(xué)態(tài)度和樂于探究、善于發(fā)現(xiàn)、勤于思考的積極情感。例如：“測定電源的電動勢和內(nèi)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(xué)生按部就班地完成實驗，顯然缺乏挑戰(zhàn)性，既不利于學(xué)生實驗?zāi)芰退季S能力的培養(yǎng)，也難以開拓學(xué)生的學(xué)習(xí)情感。于是，我們將此實驗轉(zhuǎn)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(nèi)阻約1.0Ω），電流表G（滿偏電流1.5mA，內(nèi)阻10Ω），電流表A（量程0～0.60A，內(nèi)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(guān)S和導(dǎo)線若干。要求學(xué)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(shè)計實驗電路測定干電池的電動勢和內(nèi)電阻。這樣的實驗，沒有像教材那樣提供現(xiàn)成的電壓表，滑動變阻器和定值電阻也不是唯一的，需要學(xué)生彼此啟發(fā)，集思廣益，引發(fā)靈感，結(jié)合已經(jīng)學(xué)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(shè)計并親自動手實驗，獲得實驗數(shù)據(jù)，并對不同的實驗方案進行比較。由于沒有條框限制，學(xué)生的主觀能動性得以充分發(fā)揮，在探索和發(fā)現(xiàn)中潛移默化地奠定了遇到問題自覺動手動腦的思想基礎(chǔ)。
3 引導(dǎo)自主合作探究，發(fā)展學(xué)生學(xué)習(xí)情感
新課程突出教學(xué)中的學(xué)生主體地位，讓學(xué)生掌握與新課程理念相適應(yīng)的以自主、合作、探究學(xué)習(xí)為標志的新型學(xué)習(xí)方式，是營造學(xué)生積極態(tài)度、暢快心情、活躍思維和促進學(xué)生學(xué)習(xí)情感發(fā)展的行為詮釋。高中物理教師要明確自己在教學(xué)中的角色定位，弘揚“以學(xué)生為中心”的教育主體觀，把“改變學(xué)習(xí)方式，提升學(xué)習(xí)水平”作為調(diào)控學(xué)生學(xué)習(xí)情感的切入點，潛心引導(dǎo)學(xué)生就物理教學(xué)問題展開小組合作、交流、探究活動，把學(xué)習(xí)主動權(quán)交給學(xué)生。用探究打破學(xué)生內(nèi)心的“平靜”，激起學(xué)生思維活動的“波瀾”， 推動由“帶著知識走進學(xué)生”向“帶著學(xué)生走進知識”的教學(xué)模式轉(zhuǎn)化。力爭使學(xué)生在自主合作探究中形成快樂的學(xué)習(xí)心態(tài)，在能動的探索中發(fā)現(xiàn)物理基本規(guī)律、把握各種影響因素的聯(lián)系。從而豐富學(xué)生認知體驗，培養(yǎng)學(xué)生積極探究的情感素質(zhì)。例如在學(xué)習(xí)了“復(fù)合場”知識后，我們出示習(xí)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(qū)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(nèi)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(zhì)量關(guān)系。）引導(dǎo)學(xué)生自主探究其中蘊藏的各種物理量間的平衡關(guān)系，分析總結(jié)處理相關(guān)問題的思路和方法。明確的問題讓學(xué)生學(xué)有目標，議有方向。通過激烈的討論和彼此的交流，學(xué)生逐步發(fā)現(xiàn)了下面的等式關(guān)系：因為N能夠在豎直平面內(nèi)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(jié)論。這樣的自主合作探究，不僅抽象概括出物理規(guī)律特點和性質(zhì)，使“復(fù)合場”中等量關(guān)系的分析過程銘記于學(xué)生的腦海中，而且讓學(xué)生在充分的討論和爭辯中不知不覺地學(xué)會了思考合理性，鍛煉了學(xué)生思維的邏輯性與敏捷性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的情感認同。
4 運用現(xiàn)代教育技術(shù)，愉悅學(xué)生學(xué)習(xí)情感
建構(gòu)主義教學(xué)理論認為：人總是要借助直觀的、動態(tài)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(xué)習(xí)必須通過理解、感知、操作、思維等心理活動形成認知結(jié)構(gòu)，這就使得借助直觀形象成為發(fā)展抽象思維的便捷之路。由于高中物理電磁學(xué)的許多教學(xué)內(nèi)容直觀不足抽象有余，用傳統(tǒng)的教學(xué)手段進行教學(xué)，學(xué)生的感性材料淺薄，學(xué)習(xí)起來難免覺得枯燥、不易理解。以網(wǎng)絡(luò)多媒體為代表的現(xiàn)代教育技術(shù)的飛速發(fā)展與普及，給高中物理教學(xué)創(chuàng)設(shè)了一個廣闊而靈動的平臺。我們應(yīng)該運用現(xiàn)代教育技術(shù)打破教學(xué)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(jié)合，虛實相生，聲形并茂。讓學(xué)生能眼見其形，耳聞其聲，促使學(xué)生的認知以豐富的感性認識為基礎(chǔ)，自然地進行深度思考。“楞次定律”是學(xué)生判斷感應(yīng)電流方向的基本理論指導(dǎo)，也是電磁學(xué)教學(xué)的重點、難點內(nèi)容。學(xué)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(xiàn)種種偏差。為此，我們在教學(xué)中以flash課件分步驟演示“產(chǎn)生感應(yīng)電流磁場的變化感應(yīng)電流的產(chǎn)生感應(yīng)電流的磁場兩個磁場的動態(tài)平衡關(guān)系”，在現(xiàn)代教育技術(shù)的輔助下展開教學(xué)。新穎、直觀的視頻教學(xué)資源將教學(xué)內(nèi)容衍化得仿佛觸手可及，使教學(xué)的諸要素及各個環(huán)節(jié)的相互聯(lián)系形成相對的優(yōu)化態(tài)勢，學(xué)生的感性認識有本有源，內(nèi)心既好奇又興奮，興趣和思維一下子被激活。在此基礎(chǔ)上進行教學(xué)，學(xué)生身體內(nèi)的每一個細胞都充滿了愉悅的學(xué)習(xí)情感和主動的心理情緒，教師教得自如，學(xué)生學(xué)得輕松，在不知不覺中進入了知識的殿堂。
5 實施恰當(dāng)激勵評價，鞏固學(xué)生學(xué)習(xí)情感
一、常見問題分析
1.物理概念較多、特點難記。
同學(xué)們在學(xué)習(xí)高中電磁學(xué)知識的過程中會遇到大量的概念，包括電磁感應(yīng)、電阻、電壓、電流、磁場和電磁波等，同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中極易將它們混淆，在運用時經(jīng)常因概念沒有界定清晰而出現(xiàn)失誤。
2.難以掌握電磁實驗本質(zhì)。
電磁學(xué)實驗內(nèi)容、操作和分析方法對同學(xué)們的物理綜合素質(zhì)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(xiàn)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(guī)律。
電磁學(xué)知識看不見、摸不到，抽象性較強，有不小的難度。部分同學(xué)在學(xué)習(xí)高中電磁學(xué)規(guī)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(guī)律卻難以準確運用，對它們之間的聯(lián)系也把握不準。
二、解決常見問題的對策
1.學(xué)習(xí)電磁學(xué)概念的解決對策。
高中電磁學(xué)知識中的概念較多，不能純粹按照教材內(nèi)容機械學(xué)習(xí)和強行記憶，而應(yīng)借助老師的講解通過獨立思考內(nèi)化，在學(xué)習(xí)過程中注重構(gòu)建認知結(jié)構(gòu)，敢于發(fā)表個人意見和看法，思維要始終處于活躍狀態(tài)。在已經(jīng)知道電場力的性質(zhì)的相關(guān)知識，學(xué)習(xí)過兩點電荷之間的作用力遵循庫侖定律的情況下，同學(xué)們可以結(jié)合電場力的性質(zhì)學(xué)習(xí)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(dǎo)發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律：電場力的大小和電荷量的大小存在關(guān)聯(lián)，電場不能通過電場力進行描述。
2.學(xué)習(xí)電磁學(xué)實驗的解決對策。
在操作實驗前，應(yīng)該先明確實驗?zāi)康模瑢τ谝恍?fù)雜或難度較大的實驗可以和其他同學(xué)一起操作完成。在實驗操作中應(yīng)該主動思考，積極探究事物之間的相關(guān)聯(lián)系和變化特點。例如，在學(xué)習(xí)“測金屬絲的電阻率”這一實驗時，同學(xué)們應(yīng)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(guān)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(xué)習(xí)電磁學(xué)規(guī)律的解決對策。
以“電磁感應(yīng)定律”為例，同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中最應(yīng)關(guān)注規(guī)律的形成過程，而不是規(guī)律的理論性內(nèi)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(guī)律，在使用時才更加自信。同學(xué)們可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)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(fā)生轉(zhuǎn)動，得出結(jié)論：在閉合回路中能夠產(chǎn)生電流。此時，應(yīng)進一步主動思考：為什么在閉合回路中會產(chǎn)生電流？需要哪些條件？在上述實驗中，磁場中有導(dǎo)體運動可以導(dǎo)致閉合回路的面積有所改變，這就導(dǎo)致磁感應(yīng)強度發(fā)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(fā)生變化等。
4.學(xué)習(xí)電磁學(xué)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(guān)于電磁學(xué)理論及其應(yīng)用的高年級本科生教材，除了介紹經(jīng)典的電磁理論外，作者還增加了4個方面的高等內(nèi)容：波導(dǎo)、相對論電磁學(xué)、電磁場中的粒子和電磁輻射。
在18世紀以前，電學(xué)和磁學(xué)是兩門獨立的學(xué)科，直到1819年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流產(chǎn)生磁場和1831年法拉第發(fā)現(xiàn)變化磁場感應(yīng)出電流之后，人們意識到電學(xué)和磁學(xué)之間具有非常緊密的聯(lián)系。1873年，麥克斯韋通過一組簡潔的方程組統(tǒng)一了電學(xué)和磁學(xué)，稱之為電磁學(xué)。該理論的一個重要預(yù)言是，電磁波存在并且以光速傳播。這個預(yù)言在1887年被赫茲的實驗所證明。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)使得人類可以大規(guī)模發(fā)電，在19世紀中后期開啟了第二次工業(yè)革命。電磁波的發(fā)現(xiàn)和電子學(xué)的發(fā)展，在20世紀引導(dǎo)了真正的電子通信革命，對經(jīng)濟、社會、文化和政治等方面都產(chǎn)生了深刻的影響。
全書共分為4部分15章：第1部分 靜態(tài)電磁學(xué)，含第1-7章：1.序言；2.真空中的靜電學(xué)；3.導(dǎo)體和電流；4.電介質(zhì)；5.一些特殊技巧和近似的方法；6.真空中的磁場；7.物質(zhì)中的磁學(xué)。第2部分 時變電磁學(xué)，含第8-10章：8.電磁感應(yīng)；9.麥克斯韋方程組；10.電磁波。第3部分 傳播效應(yīng)，含第11-12章：11.反射，干涉，衍射和彌散；12.波導(dǎo)。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(xué)；14.帶電粒子在電磁場中的運動；15.輻射； 附錄：A.數(shù)學(xué)知識回顧；B.物理單位；C.物理常數(shù)。
本書作者T.Bécherrawy教授從巴黎大學(xué)和紐約Rochester大學(xué)獲得理論物理學(xué)博士學(xué)位，在黎巴嫩大學(xué)、法國的Savoy大學(xué)、IUFM、Nancy大學(xué)等院校教授物理學(xué)，曾擔(dān)任黎巴嫩大學(xué)物理系主任，在高能粒子物理學(xué)領(lǐng)域發(fā)表了多篇文章。
本書適合作為高年級本科生學(xué)習(xí)電磁場理論的教材，也給電磁場理論教學(xué)提供有益的幫助。一些帶星號（*）的章節(jié)屬于較有難度的內(nèi)容，可以跳過而不影響內(nèi)容閱讀的連貫性，每章都附有豐富的習(xí)題和參考答案。
陳濤，博士生
（中國傳媒大學(xué)理學(xué)院）
摘 要
介紹了一種轉(zhuǎn)變前概念的教學(xué)策略。以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，以電磁學(xué)六個方面的含前概念的調(diào)查問卷為工具，通過對測控專業(yè)學(xué)員321名學(xué)員的問卷調(diào)查，得出學(xué)員在電磁學(xué)存在的一些典型的前概念。根據(jù)調(diào)查分析的結(jié)果，分析了前概念的成因、特點，并提出了轉(zhuǎn)變前概念的教學(xué)策略。
關(guān)鍵詞
前概念 電磁學(xué) 教學(xué)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(xué)習(xí)者總是以已有的認知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)來建構(gòu)對新知識的理解[1]，在學(xué)習(xí)者己有的認知中有些是與科學(xué)概念相一致的，有些是與科學(xué)概念不一致的，我們就把這些與科學(xué)概念不一致的認知稱為“前科學(xué)概念”(簡稱前概念)[2]。近年來，隨著認知科學(xué)的不斷發(fā)展，人們越來越認識到學(xué)習(xí)者頭腦中的這些前概念會對學(xué)習(xí)者接受、形成和發(fā)展科學(xué)概念產(chǎn)生嚴重的阻礙作用。因此，探究學(xué)習(xí)者頭腦中存在的前概念并根據(jù)學(xué)員已有的認知結(jié)構(gòu)采取相應(yīng)的措施進行概念轉(zhuǎn)變教學(xué)，逐漸成為國內(nèi)外教育心理學(xué)界研究的熱點。對于軍隊院校的大專學(xué)員（士官）來說更是如此，他們的基礎(chǔ)更加薄弱一些，糾正他們頭腦中存在的前概念，優(yōu)化其認知結(jié)構(gòu)顯得十分重要。
二、基本概念和研究方法
（一）基本概念。在有關(guān)概念及概念轉(zhuǎn)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(gòu)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(lián)心理學(xué)家維果斯基把它稱為如“孩子的概念”、“替代的概念”；前蘇聯(lián)“日常概念”、“自發(fā)概念”。它是指“未經(jīng)專門教學(xué)，在同其他人進行日常交際和積累個人經(jīng)驗的過程中掌握的概念”
“教學(xué)前概念”是指“在進行教學(xué)之前學(xué)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(xué)生在以前的正式學(xué)習(xí)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(xué)生對自然現(xiàn)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(jié)構(gòu)并且在自然中得到拓展。現(xiàn)有研究的結(jié)果充分地支持了這一觀點，學(xué)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(xué)角度來看他們的認識范圍十分有限。
（二）研究方法。根據(jù)研究目的及具體的研究條件，本研究以問卷調(diào)查法為主，并輔以個別訪談法對測控專業(yè)學(xué)員有關(guān)電磁學(xué)前概念進行研究。問卷中的試題為單項選擇題，要求學(xué)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(xué)員產(chǎn)生錯誤推理、錯誤概念的原因等有用信息。
1、研究內(nèi)容。由于電磁學(xué)涉及的內(nèi)容較為廣泛，在有限的時間內(nèi)要全面細致研究是不現(xiàn)實的。本研究在閱讀相關(guān)研究文獻基礎(chǔ)上，結(jié)合電磁學(xué)部分的教學(xué)內(nèi)容和要求，具體設(shè)置了:電荷、電場線與電場之間的關(guān)系、導(dǎo)體的靜電平衡、庫侖定律、電勢與場強之間的關(guān)系、真空中的GUSS定理6個方面的內(nèi)容。
2、研究對象。本研究旨在探查測控專業(yè)學(xué)員在電磁學(xué)中存在的某些前概念。考慮到電磁學(xué)的教學(xué)時間、學(xué)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(shù)學(xué)院士官系2006， 2007(簡稱06， 07)級測控專業(yè)的部分學(xué)員作為被試對象。其中，06級學(xué)員己學(xué)完電磁學(xué)課程一年，并且進行了后繼學(xué)科電動力學(xué)相關(guān)部分的學(xué)習(xí)；07級學(xué)員剛剛學(xué)習(xí)電磁學(xué)中有關(guān)測試部分的內(nèi)容，還未進行后繼學(xué)科電動力學(xué)的學(xué)習(xí)。
3、問卷編訂。參考程守沫、江之永的《普通物理學(xué)》，趙凱華、陳熙謀的《電磁學(xué)》，陳秉乾、舒幼生、胡望雨的《電磁學(xué)專題研究》、張靜江的《電磁學(xué)問題一一分析與思考》，蘇鐵力、馬德錄的《電磁學(xué)基本概念學(xué)習(xí)指導(dǎo)》以及四川師范學(xué)院電磁學(xué)教研室的《電磁學(xué)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(diào)查問卷(the Conceptual Survey of Electricity and Magnetism)的設(shè)計模式，結(jié)合長期從事電磁學(xué)一線教學(xué)的教員的建議，編制了包含20個題目的初始調(diào)查問卷。測查題目情況具體如表1所示。主要測查學(xué)員在電磁學(xué)中存在的前概念。
表1 測查題目及內(nèi)容分布
測查內(nèi)容 電荷 電場線與電場關(guān)系 導(dǎo)體的靜電平衡 庫侖定律 電勢與場強關(guān)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(jié)果與分析
為進一步分析測控專業(yè)學(xué)員在電磁學(xué)中存在的某些前概念，我們對問卷調(diào)查結(jié)果進行了統(tǒng)計分析。試卷回收統(tǒng)計情況如表2所示。
表2 試題測試答案統(tǒng)計表
題號 答對率/人數(shù) 含前概念回答率/人數(shù) 放棄率/人數(shù) 題號 答對率/人數(shù) 含前概念回答率/人數(shù) 放棄率/人數(shù)
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(tǒng)計結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)隨著年級的增長，學(xué)員的得分率有所提高，這說明從新課教學(xué)以及一些其他相關(guān)學(xué)科的學(xué)習(xí)，對于一部分前概念的糾正和科學(xué)概念的形成是有效的，能夠在一定程度上提高學(xué)員成績。
2、概念差異。此外對06、07級6部分測查內(nèi)容得分率分別進行了統(tǒng)計，統(tǒng)計情況如圖2所示。
圖2 06、07級各部分測查內(nèi)容平均得分率
從圖2我們可以看出學(xué)員在各部分測查內(nèi)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(xué)科的學(xué)習(xí)能在一定程度上減少學(xué)員的前概念，提高學(xué)員的學(xué)習(xí)成績。這說明通過新課教學(xué)可以有效的糾正學(xué)員頭腦中的前概念并且能有效的幫助學(xué)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(xué)科的學(xué)習(xí)糾正學(xué)員的部分前概念。其中庫侖定律增幅最高，說明這部分內(nèi)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(nèi)容存在的前概念最小。這主要是因為庫侖定律比較普遍，學(xué)員接觸的較多一些，而后者學(xué)員在學(xué)習(xí)中接觸的較少，所以前概念就少一些。學(xué)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(nèi)容
1 極小的帶電物體均可看作點電荷
2 根據(jù)公式 可知r∞，E∞3 根據(jù)公式 可知r0，無意義四、教學(xué)策略
由上面的調(diào)查分析判斷，電磁學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵在于促進學(xué)生的概念轉(zhuǎn)變，學(xué)習(xí)是否發(fā)生是依據(jù)概念發(fā)展而不是依據(jù)新信息的零星積累來判斷的。要確定適當(dāng)?shù)母拍钷D(zhuǎn)變教學(xué)策略，應(yīng)當(dāng)考慮以下幾個因素：(1)學(xué)生原有的概念，促進概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)首先需要知道學(xué)生在概念轉(zhuǎn)變中存在那些常見的問題，從而有針對性的設(shè)計教學(xué)；(2)分析在發(fā)展和轉(zhuǎn)變觀念的過程中對學(xué)生智力的要求，這種分析集中于學(xué)習(xí)者從現(xiàn)有概念向預(yù)期結(jié)果轉(zhuǎn)變的過程中需要經(jīng)歷的智力途徑的性質(zhì)；(3)考慮可能用來幫助學(xué)生從現(xiàn)有概念向科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的各種具體教學(xué)對策。促進概念轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵在于營造一個有利于概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)環(huán)境，在這一環(huán)境中，新舊概念間的矛盾被突出，從而激起學(xué)生解決矛盾的愿望，并提供給學(xué)生比較充分的解釋、交流的機會。根據(jù)新舊概念矛盾的激化程度不同，促進概念轉(zhuǎn)變的教學(xué)策略可以分為以下兩種。
一是充實。充實(Enrichment)指在現(xiàn)存的概念結(jié)構(gòu)中概念的增加或刪除，包括對前概念的區(qū)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(xù)的途徑，發(fā)生在學(xué)生的原有概念結(jié)構(gòu)同科學(xué)概念一致的情況下。這一策略常用的引導(dǎo)學(xué)生概念轉(zhuǎn)變的方式有：從學(xué)生前概念的積極方面入手，以兩種概念的一致點為出發(fā)點，逐步過渡到科學(xué)概念。對學(xué)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(guān)系，為學(xué)生從錯誤觀念走向科學(xué)概念架起橋梁；另外，我們可以讓學(xué)生先動手完成一些簡單的實驗，然后以試驗內(nèi)容和現(xiàn)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(chuàng)造新結(jié)構(gòu)，這種新結(jié)構(gòu)的建構(gòu)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(xù)的途徑，它發(fā)生在學(xué)生的前概念與科學(xué)概念不一致或完全沖突的情況下。在這種不連續(xù)的情況下，認知沖突起關(guān)鍵作用。這一策略常用的引導(dǎo)學(xué)生概念轉(zhuǎn)變的方式是通過學(xué)生對某一物理現(xiàn)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(xué)生建立起正確的物理概念。這種教學(xué)方式使新舊概念之間的矛盾沖突表面化、集中化，對學(xué)生頭腦中原有的知識結(jié)構(gòu)有一個強烈的震撼，然后通過順應(yīng)重新建立新的認知結(jié)構(gòu)。
5、結(jié)論
介紹了一種轉(zhuǎn)變前概念的教學(xué)策略。以電磁學(xué)六個方面的含前概念的調(diào)查問卷為工具，通過對測控專業(yè)學(xué)員的問卷調(diào)查，得出學(xué)員在電磁學(xué)存在的一些典型的前概念。根據(jù)調(diào)查分析的結(jié)果，分析了前概念的成因、特點，最后得出了轉(zhuǎn)變前概念的教學(xué)策略。
參考文獻
1.杜軍義.高中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的相異構(gòu)想初探[J].物理教師，2002;(6):1～3
【關(guān)鍵詞】電磁學(xué)實驗；課程CAI；MultiSim
1.引言
電磁學(xué)實驗是物理學(xué)及相關(guān)專業(yè)開設(shè)的一門基礎(chǔ)實驗必修課程。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，加深對電磁學(xué)概念與規(guī)律的認識，掌握物理實驗的基本知識、方法和技能，培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗習(xí)慣，在動手實踐能力和設(shè)計創(chuàng)新能力等方面得到訓(xùn)練和提高[1-2]。CAI（Computer Aided Instruction，計算機輔助教學(xué)）具有圖文聲并茂和信息呈現(xiàn)量大等優(yōu)點，在教學(xué)中已獲得普遍應(yīng)用。在實驗教學(xué)中CAI也日益受到重視。通過將Multisim等商業(yè)軟件引入到電磁學(xué)實驗課程CAI，使課件具備虛擬實驗環(huán)境，即時演示實驗過程和結(jié)果，并通過校園網(wǎng)共享課件方便學(xué)生預(yù)習(xí)，從而提高實驗教學(xué)效率，豐富電磁學(xué)實驗教學(xué)形式，提高學(xué)生實驗的積極性和主動性。Multisim在模擬電子技術(shù)等課程中已有應(yīng)用[3-4]，但應(yīng)用Multisim于電磁學(xué)實驗課CAI未有報道。本文本文以電磁學(xué)實驗的典型實驗為例，初步探索Multisim在電磁學(xué)實驗CAI中應(yīng)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(chuàng)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(jié)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(shè)計工具，它可以同其它流行的電路分析、設(shè)計和制板軟件交換數(shù)據(jù)[5-6]。
3.MultiSim在電磁學(xué)實驗CAI中的應(yīng)用舉例
3.1 LRC電路暫態(tài)過程實驗
（1）RC電路電源接通與短接過程
根據(jù)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(shù)。電容器電壓為：
Uc=E(1-e-t/τ) （2）
根據(jù)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(jù)實驗要求，設(shè)置元件參數(shù)，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(yīng)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(shù)增長，放電時電容電壓指數(shù)下降。
（2）RL電路電源接通與短接過程
根據(jù)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(shù)。電感兩端電壓為：
UL=Ee-t/τ （6）
根據(jù)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(jù)實驗要求，設(shè)置元件參數(shù)，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(yīng)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(shù)下降，短接時電感電壓反向指數(shù)減弱。
（3）RLC串聯(lián)電路暫態(tài)過程
對于RLC串聯(lián)電路電源接通過程，在初始條件Uc=0，dUc/dt=0情況下，RLC串聯(lián)電路可能有三種狀態(tài)。設(shè)電源電動勢為E，若R2
在MultiSim中連接RLC串聯(lián)電路如圖3所示。其中信號源為頻率100Hz，幅值5V的方波。設(shè)置其他電路元件參數(shù)，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(guī)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(lián)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(shù)增長趨于電源電壓的穩(wěn)定值，而在電路短接過程中，電容電壓指數(shù)衰減趨于0，表現(xiàn)臨界阻尼狀態(tài)，結(jié)果與解析結(jié)果完全相符。
對于R2＞4L/C，選取參數(shù)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(shù)增長趨于電源電壓的穩(wěn)定值，而在電路短接過程中，電容電壓指數(shù)衰減趨于0，但過程明顯較R2=4L/C情況延長，表現(xiàn)過阻尼狀態(tài)，結(jié)果與解析結(jié)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?qū)娮鑂x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?qū)āＴ陔娏髯兓徛齾^(qū)電壓間隔取得疏一些，在變化迅速區(qū)，間隔取的疏些。以硅管為例，電壓在0-0.6V區(qū)間每隔0.1V取一個點，而在0.6V-0.8V區(qū)間每隔0.05V取一個點。鍺管電壓在0.3V以內(nèi)，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(shù)在該檔量程1/10以上。模擬測量所得實驗數(shù)據(jù)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(nèi)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?qū)āｋ娫措妷翰灰^所用二極管的擊穿電壓，同時通過觀察確定出電壓的調(diào)節(jié)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(qū)間。在電壓大于4V時，測量間隔應(yīng)取小一些。模擬測量所得實驗數(shù)據(jù)如表2所示。
將實驗數(shù)據(jù)輸入到Origin的工作表窗口中，選定實驗數(shù)據(jù)，點擊Plot菜單的Line+Symbol項，出現(xiàn)繪圖Graph窗口的二極管的伏安特性曲線如圖9所示。所是結(jié)果與文獻結(jié)果基本相符。
4.小結(jié)
以電磁學(xué)實驗的兩個典型實驗為例，探討了MultiSim軟件在電磁學(xué)實驗教學(xué)CAI中應(yīng)用的可行性。結(jié)果表明，應(yīng)用MultiSim軟件于電磁學(xué)實驗CAI，使其具備即時演示實驗過程和結(jié)果的功能，從而增強電磁學(xué)實驗課堂教學(xué)效率和效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。
參考文獻
[1]楊述武,趙立竹,沈國士.普通物理實驗2:電磁學(xué)部分[M].北京:高等教育出版社,
2004,20-99.
[2]陶淑芬,李銳,晏翠瓊.普通物理實驗[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,2010:60-156.
[3]鐘化蘭.Multisim在模擬電子技術(shù)設(shè)計性實驗中應(yīng)用的研究[J].華東交通大學(xué)學(xué)報,2005,22(4):88-89.
[4]孫曉艷,黃萍.基于Multisim的電子電路課堂教學(xué)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2006,29(24):142-144.
[5]董玉冰.Multisim9在電工電子技術(shù)中的應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010:3-9.
[6]朱彩蓮.Multisim電子電路仿真教程[M].西安:西安電子科技大學(xué),2007:1-3.
關(guān)鍵詞：磁感應(yīng)強度 定性分析 定量算 教學(xué)銜接
2011年全國高考理綜（物理）試卷第15題考查了“磁感應(yīng)強度”這一知識點。根據(jù)《2011年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)考大綱：理綜》的要求，對這部分知識內(nèi)容要求掌握的程度屬于第Ⅱ類，即要求對“磁感應(yīng)強度”理解其確切含義及與其他知識的聯(lián)系，能夠敘述和解釋電磁感應(yīng)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(yīng)強度，在得出正確答案的過程中，分析大學(xué)物理電磁學(xué)知識和中學(xué)物理電磁學(xué)知識的銜接。
一、原題和參考答案
兩個相互平行長直導(dǎo)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(dǎo)線某一橫截面所在平面上的四點，a、b、c與兩導(dǎo)線共面，b在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直，磁感應(yīng)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(guān)內(nèi)容：電流能夠產(chǎn)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(dǎo)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(yīng)強度用通電導(dǎo)線受到的安培力F、電流強度I和導(dǎo)線的長度L的比值B=F/IL來定義，磁感應(yīng)強度是矢量，磁場中某點的磁感應(yīng)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(chǎn)生的磁場用磁感應(yīng)強度來描述其強弱和方向，直線電流產(chǎn)生的磁場中某一點的磁感應(yīng)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(chǎn)生的磁場越強，描述該磁場的磁感應(yīng)強度就越大；直線電流產(chǎn)生的磁場中某一點到直線電流的距離越大，該點的磁感應(yīng)強度越小；磁感應(yīng)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(yīng)強度應(yīng)是每一個電流產(chǎn)生的磁場在該點的磁感應(yīng)強度的矢量疊加。
答案分析：對于a點的磁感應(yīng)強度是I、I分別產(chǎn)生的磁場在a點的磁感應(yīng)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(yīng)強度是I、I分別產(chǎn)生的磁場在b點的磁感應(yīng)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(yīng)強度是I、I各自產(chǎn)生的磁場在d點的磁感應(yīng)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(yīng)強度是I、I產(chǎn)生的磁場在c點的磁感應(yīng)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(yīng)強度主要是定性分析，大學(xué)物理卻要求從定性分析轉(zhuǎn)為定量分析和算。現(xiàn)將該題的已知條件作定量假定，設(shè)兩個相互平行長直導(dǎo)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(yīng)強度。根據(jù)畢奧―薩伐爾定律，在直導(dǎo)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(chǎn)生的磁感應(yīng)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(dǎo)線L在點P產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度,等于各電流元在點P產(chǎn)生的磁感應(yīng)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(dǎo)線，α=0，α=π，距離導(dǎo)線a處的磁感應(yīng)強度大小為B=，其方向滿足右手定則。［2］根據(jù)磁感應(yīng)強度的疊加原理，考題中a、b、c、d四點的磁感應(yīng)強度應(yīng)為I和I在該處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度的矢量疊加，因此，a點的磁感應(yīng)強度（在紙平面內(nèi)取向上為正，向下為負）為：
B=-=-=
b點的磁感應(yīng)強度為：
B=--=--=-
d點的磁感應(yīng)強度為：
在x方向
B=×-×=×-×=•
在y方向
B=-×-×=-×-×=-•
C點的磁感應(yīng)強度為：
B=-+=-+=0
通過算，c點的電磁感應(yīng)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(xiàn)了新課程的理念，對中學(xué)物理教師的教學(xué)工作提出了更高的要求。中學(xué)物理老師講述某一物理概念或規(guī)律，應(yīng)把握教材和大綱，同時應(yīng)知道這在大學(xué)教材中是如何講的，以更高的理論高度指導(dǎo)中學(xué)物理教學(xué)，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(xué)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(shù)是物理學(xué)中的一些普適常數(shù)，是人類在探索客觀世界基本運動規(guī)律的過程中提出和確定的基本物理常量。這些常數(shù)與自然科學(xué)的各個分支有著密切的關(guān)系，在科學(xué)理論的提出和科學(xué)試驗的發(fā)展中起著很重要的作用。基本物理常數(shù)包括牛頓引力常數(shù)G、真空中的光速C、普朗克常數(shù)h、基本電荷e、電子靜止質(zhì)量Me、阿伏伽德羅常數(shù)Na等。
物理學(xué)中許多新領(lǐng)域的開辟以及重大物理理論的創(chuàng)立，往往與相關(guān)基本物理常數(shù)的發(fā)現(xiàn)或準確測定密切相關(guān)。基本物理常數(shù)描繪和反映了物理世界的基本性質(zhì)和特征，它們?yōu)椴煌I(lǐng)域的區(qū)分提供了定量的標準。基本物理常數(shù)的測定及其精度的不斷提高，經(jīng)歷了漫長的歷史時期，生動地反映了實驗技術(shù)和測量方法的發(fā)展與更新，現(xiàn)在，許多基本物理常數(shù)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(shù)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(shù)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(yīng)的彈性介質(zhì)便不復(fù)存在，由此引來了關(guān)于以太（假想的彈性介質(zhì)）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(dǎo)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(xué)和電磁學(xué)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(guān)的光學(xué)與電磁學(xué)統(tǒng)一了起來。同時，由于電磁波傳播依賴的是電磁場的內(nèi)在聯(lián)系，無需任何彈性介質(zhì)，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(zhì)。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(guī)律，統(tǒng)一了光學(xué)與電磁學(xué)，開創(chuàng)了物理學(xué)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(fēng)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(jié)果。如果麥克斯韋方程組適用于一切慣性系，則根據(jù)伽利略變換得出的經(jīng)典速度合成規(guī)律，在不同慣性系中的光速應(yīng)不同，甚至?xí)霈F(xiàn)違背因果關(guān)系的超光速現(xiàn)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(shù)，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(yīng)的定量判斷標準。
（作者單位：河南省周口市二高）
【關(guān)鍵詞】電磁感應(yīng) 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(guān)系
感生電動勢與動生電動勢各自產(chǎn)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(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)換，且可將二者的量值視作相等。當(dāng)然，即使要通過改變參考系實現(xiàn)二者的互相轉(zhuǎn)換，也要滿足一定的條件：首先，一個導(dǎo)體回路周圍不僅要有感應(yīng)電場，還要存在磁場；其次，當(dāng)一個導(dǎo)體回路相對于某一參考系僅有平動，不會發(fā)生形變或轉(zhuǎn)動時，可實現(xiàn)動生電動勢與感生電動勢的互換；最后，假設(shè)一個導(dǎo)體相對于某一參考系發(fā)生了形變或轉(zhuǎn)動，但是參考系中同時具備磁場及電場，也可實現(xiàn)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(dǎo)體周圍僅有感生電場，不存在磁場；導(dǎo)體回路相對于某一參考系發(fā)生形變或轉(zhuǎn)動，而該參考系中不存在電場，這種情況下無法實現(xiàn)動生電動勢與感生電動勢的互換。當(dāng)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(nèi)實現(xiàn)動生電動勢與感生電動勢的互相轉(zhuǎn)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(guān)聯(lián)洛侖茲力，而感生電動勢則關(guān)聯(lián)電磁感應(yīng)定律，故二者不能互相取代。
參考文獻：
[1]課程教材研究所 物理課程教材研究開發(fā)中心?人教版高中物理選修3-2[M].北京：人民教育出版社，2006，15-16.
[2]劉秀華.也談感生電動勢和動生電動勢的相對性[J].大學(xué)物理， 1986，（1）：13- 14.
[3]周鴻賡.談?wù)劯猩妱觿莺蛣由妱觿莸南鄬π訹J].大學(xué)物理， 1983，（5）：10.
[4]顧鴻.電動力學(xué)[M].北京：人民教育版社， 1979，（7）：248- 250.
[5]程守洙，江之永.普通物理[M].北京：高等教育出版社，2000.334- 352.
