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第1篇：大學物理恒定磁場總結范文

關鍵詞：動生電動勢；洛倫茲力；教學探討

在高中階段，學生已經學習了電磁感應現象，對相關概念如磁通量以及磁通量變化、楞次定律以及法拉第電磁感應定律等都有所了解。大學物理的學習是在此基礎上的加深和拓展。大學物理教材一般直接給出電磁感應定律，然后進入感應電動勢的學習。下面是關于動生電動勢內容的課堂講授設計。

一、用類比法講解電源電動勢的概念

由于大學物理課時少，許多內容包括恒定電流（電動勢概念）都被忽略了。因此，在介紹感應電動勢之前，教師應先講解電源電動勢的概念。電源電動勢的概念比較抽象，采用類比法引入，便于學生接受和理解。例如：學生對高山滑雪運動都比較熟悉，可以理解為，人站在山坡高處，在重力作用下沿坡道下滑，到達地面后，若要回到高處起點再次滑行，靠重力是不行的，需要向上的外力來克服重力的作用，如借助升降裝置將人帶到高處，此過程外力做正功，重力做負功，忽略阻力作用，兩個功大小相等。電荷在電場中持續運動情形與質點（人）在重力場中的循環滑雪運動情形極其類似。

二、電源電動勢的的定義與表達式

電源非靜電力所做的功與所移動的電荷量的比值為電源的電動勢。前面章節中已學過力做功的表達式：W=■F非?dl，類比靜電場的表達形式來表示非靜電力：F非=qE非，E非表示非靜電場強度。電源電動勢：ε=■=■E非?dl=■E非?dl，單位為伏特V。方向：電源內部從負極指向正極。

對于閉合回路L，由于有靜電場安培環路定理即■E非?dl=0，則電源電動勢可寫成

ε=■E非?dl。方向：ε>0，與dl方向一致；ε

三、動生電動勢是由洛倫茲力作功引起的

由電磁感應定律可知，只要回路的磁通量變化，回路中就有感應電動勢產生。導線在磁場中的運動所產生的電動勢叫做動生電動勢。以一段直導線在均勻磁場中運動且運動方向與場強垂直為例，經過分析，產生動生電動勢的非靜電力是洛倫茲力F=q（v×B），動生電動勢是由洛倫茲力做功引起的，由此求出動生電動勢ε=■（v×B）?dl，方向與dl方向一致。

四、兩個例題展示動生電動勢的求解過程

教材中選取的例題是：一截長度為l的直導線在磁場中平動或轉動，求解動生電動勢。而筆者選擇了另外兩個例題，一個是一根銅棒在勻強磁場中在與磁場方向垂直的平面上作勻速轉動，求銅棒兩端的電動勢。根據動生電動勢的計算公式，得出結果。

另一個是將一根銅棒彎成矩形線圈在均勻磁場中繞軸轉動，轉軸與磁場垂直，求銅棒兩端的電動勢。

幾乎所有的大學物理教材中，該例題是作為練習法拉第感應定律而出現的，無需分析感應電動勢的起因，只需求出磁通量的變化率，就能計算感應電動勢。

■

穿過線圈內的磁通量φ=BScosωt，由法拉第感應定律得到ε=-■=BSωsinωt，若線圈構成閉合回路，電阻為R，則回路內的電流強度i=■=■sinωt.

而筆者利用動生電動勢公式去求解：ε=■LE非?dl=■（v×B）?dl+■（v×B）?dl+■（v×B）?dl+■（v×B）?dl，銅棒兩端電動勢可以分解矩形線圈四根直導線以相同的角速度在磁場中轉動所產生的動生電動勢的代數和。若線圈面積S最終計算結果ε=BSωsinωt，閉合回路i=■sinωt.

線圈在磁場中轉動，洛倫茲力作功，推動電荷在導線內移動，產生隨時間正弦變化的動生電動勢，進而產生了隨時間正弦變化的交流電，開啟了人類電氣化時代的序幕。

兩種方法的計算結果一致，說明ε=-■=■LE非?dl.

這種相等關系又說明什么呢？電動勢的公式是嚴格推導出來的，而法拉第感應定律是根據實驗總結出來的，兩種方法得出的結果相同，證明法拉第感應定律是正確的。

此外告訴我們：動生電動勢的求解可以采用兩種方法，一是利用“動生電動勢的公式”來計算，二是設法構成一種合理的閉合回路以便于應用“法拉第電磁感應定律”求解。

五、關于洛倫茲力是否做功的兩個結論統一

“動生電動勢是由洛倫茲力作功引起的”是這節課得出的一個結論。而學生早已知道“洛倫茲力對運動電荷永不做功“的結論，這兩個結論看似矛盾，實則不然。

有勻強磁場，垂直紙面向內，紙面內有長度金屬棒ab，垂直磁場方向放置，b端在上，當棒以速度v水平向右勻速移動，導線中的每個電荷隨著以速度v向右勻速移動，電子受到洛倫茲力F=q（v×B），大小F=Blv，方向由ba，推動電子沿導線向上運動，即電子又有一個向上的分運動，其分速度v′。

在磁場中，電子的運動實際是水平方向的勻速運動和豎直向上勻速運動的合運動，用i代表水平向右單位矢量，用j代表豎直向上單位矢量，則電荷的運動速度v總=vi+v′j。由于電荷在磁場中豎直方向的分運動，又使得電荷受到一個大小F′=Blv′方向向左的洛倫茲分力，所以電子在磁場中受到總洛倫茲力是兩個分力的合成，F總=F+F′=Bl（vj-v′i），從幾何圖形上很容易看出洛倫茲合力與電子合運動方向總是垂直的，所以洛倫茲力對運動電荷不做功。

產生動生電動勢的只是豎直分力F，它移動電荷，做正功。而同時另一個水平向左的分力阻礙電荷向右運動，做等量負功。若保持金屬棒一直向右運動，必須施加外力來克服水平向左的洛倫茲分力，如此才能持續產生動生電動勢。總之，外力做功將其他形式能量轉變為電能的過程中，洛倫茲力起到了能量轉換的媒介作用。

參考文獻：

[1]夏兆陽.大學物理教程（下冊）[M].北京：高等教育出版社，2010.

第2篇：大學物理恒定磁場總結范文

關鍵詞： 大學物理 中學物理 幾何光學 銜接

中學物理課程與大學物理課程在教材上有著一定程度的重復，更有著深度、廣度與難度的提高和拓展，不可避免地在大學物理與中學物理之間存在著內容和環節上的一些脫節。因此，找到大學物理教材和中學物理教材內容上的銜接點，然后抓住銜接點使大學新生順利完成從中學向大學的過渡，不僅可以提高學生學學物理的興趣，而且有助于大學后繼課程的學習，有利于學生綜合素質的提高。因此，對現行大學物理課程和中學物理課程的銜接情況進行研究具有一定的必要性。

本文中，以理工科類所采用的大學物理教材、普通高中理科生所采用的人教版物理教材和初中生采用的人教版物理教材（主要是前兩者）為參考，對大學物理的幾何光學部分（大學物理下冊第17章幾何光學［1］）如何與中學物理中相應知識（選修2―3的第1章光的折射和第2章光學儀器［2］）銜接的問題進行了分析和探討，理清這些問題將有助于促進大學物理課程改革健康有序地發展，同時也希望為中學物理課程改革提供一定的借鑒。

1.大學物理課程和中學物理課程基本要求的對比

對照《大學物理基本要求》［3］與《全日制普通高中物理課程標準》（簡稱為《新課標》），從教學目標看，《中學物理課程標準》把基礎物理知識與技能學習、自主探究的過程訓練和方法體驗、情感與價值觀的培養有機地結合起來。而《要求》則強調在系統掌握物理知識和方法的同時，還要注重培養學生分析問題和解決問題的能力，培養學生的探索精神和創新意識，努力實現學生的知識、能力、素質三方面的協調發展。顯然，大學物理教學要求是在高中物理要求的基礎上加以提高。

所以，將《要求》和《新課標》中對幾何光學部分的基本要求做比較，分析大學物理中幾何光學部分知識點的分布特點，結果見下表。

通過對比可以發現，大學物理幾何光學部分中有60%以上的知識點在中學物理中出現過。然而，大學物理的內容既不能是對中學物理知識的重復講解，又不能完全拋開中學物理的內容，直接引入新的知識，否則就會出現知識連接脫軌的現象，那么大學物理應該如何銜接中學物理知識，并順利引入新的知識呢？下面我將針對部分典型問題進行具體分析。

2.共同涉及知識點的相關要求及教材銜接處理

通過對比，大學物理中幾何光學部分的知識點在中學物理中已涉及的主要有以下幾個：幾何光學基本定律、折射率、光在平面上的反射和折射、全反射、薄透鏡及其成像公式和作圖法、光學儀器。

1）幾何光學基本定律包括：光的直線傳播定律，光的反射定律（鏡面反射和漫反射），光路可逆性，光的折射定律。前三個定律一帶而過，做銜接的鋪墊。

2）折射率：在折射定律中將中學的折射率細分為：①相對折射率=n=（第二種介質相對于第一種介質的折射率）；②絕對折射率n=（相對于真空的折射率）。然后斯涅耳定律是折射定律的另一種常用形式，由相對折射率和絕對折射率兩個公式推導而來：nsini=nsinr。

3）光在平面上的反射和折射：大學物理教材上點了一下實像和虛像，由同心光束在折射時被破壞導出一種現象叫像散，從而接入新知識“視深度”，視深度是入射光線交主光軸的點離界面距離P與折射光線反向延長線交主光軸的點離界面距離p′，得p′=p。

4）全反射、薄透鏡，薄透鏡的作圖法和光學儀器部分：除了基本的定義和條件外，還介紹了一些全反射的用途和薄透鏡的一些內容，其他只做了解用。

3.新增知識點的相關要求及教材銜接處理

大學物理幾何光學部分知識點中新引入的知識點主要有以下幾個：斯涅耳定律、視深度、光在球面上的反射和折射、薄透鏡的橫向放大率、薄透鏡的光焦度與焦距。下面以一個典型例子分析大學物理教材對該部分知識的設計。

如圖，從光源S發出光線SA到半徑r、曲率中心為C、頂點為O的球面反光鏡AOB上，反射光線交主軸于S′。則光線SAS′的光程為=nl+nl′；其中（余弦定理）：

光程是角度φ的函數，根據費馬定理，物象間的光程應取極值或常量。故對其求導并令其倒數為零。

=n［2r（r-p）sinφ］+n［-2r（p′-r）sinφ］=0；

化簡得-=0

在近軸條件下，φ很小，可認為cosφ≈1，此時l≈和l′==-p′；帶入上式得+=

當入射光是平行光時即p=-∞，得p′=，此時p′即是焦點，焦距f′=可得近軸區域的球面反射成像公式：+=，是一個普遍適用的物像公式。

就像這樣的推導方法一樣，先由中學的知識開端，加進大學物理的內容，使定律從理想狀態的使用條件推廣到普遍適用的公式。

4.結語

大學物理中幾何光學部分的內容除一些知識外，絕大多數概念學生在中學階段已有接觸，故教材設計中的展開應適度，避免重復。

對于大學物理中的新增知識點，由于大學生都已初步具備了獨立思考、分析和應用知識的能力，就不能像對待中學生一樣，應用圖畫或大量例子使其理解的設計方法，大學教材對新知識的設計，應注重知識點之間的聯系，注重綜合分析能力和知識應用能力的鍛煉，還應突出設計手法上的靈活多變。總之，大學物理教材的設計在知識的銜接上既不能繁瑣地重復講解，又不能出現知識的斷點，這樣才能真正做到大學物理教材設計的最優化。

參考文獻：

［1］尹國盛，彭成曉.大學物理（下冊）［M］.北京：機械工業出版社，2010.

第3篇：大學物理恒定磁場總結范文

關鍵詞：新課程；探究性學習；案例設計

1引言

傳統的授課中，學生是在層層點撥下得出了產生感應電流的條件，結論比較牽強，學生積極性不高，是以教師為主體進行教學。針對這一問題，筆者嘗試通過創設情景、提問設疑――學生實驗、合作探究――討論歸納、鞏固提高，實現以學生為主體，教師為主導，探究為主線的教學模式。課堂上學生們以小組為單位，積極參與，討論充分，達到了教學目標。

2案例的主要設計思想

在介紹法拉第發現電磁感應現象的一些事跡后，提出問題：電能產生磁，那么磁能否產生電呢？

3實驗探究

1.閉合電路的部分導體切割磁感線

學生操作演示：導體左右平動，前后運動、上下運動。觀察電流表的指針，把觀察到的現象記錄在表中。

2.向線圈中插入和拔出磁鐵

學生操作演示：把磁鐵的某一個磁極向線圈中插入，從線圈中拔出，或靜止地放在線圈中。觀察電流表的指針，把觀察到的現象記錄在表中。

3.模擬法拉第的實驗

學生操作演示：線圈A通過變阻器和開關連接到電源上，線圈B的兩端與電流表連接，把線圈A裝在線圈B的里面。觀察以下幾種操作中線圈B中是否有電流產生。把觀察到的現象記錄在表中。

4分析論證

演示實驗1中，部分導體切割磁感線，閉合電路所圍面積發生變化（磁場不變化），有電流產生；當導體棒前后、上下平動時，閉合電路所圍面積沒有發生變化，無電流產生。

演示實驗2中，磁體相對線圈運動，線圈內磁場發生變化，變強或者變弱（線圈面積不變），有電流產生；當磁體在線圈中靜止時，線圈內磁場不變化，無電流產生。

演示實驗3中，通、斷電瞬間，變阻器滑動片快速移動過程中，線圈A中電流變化，導致線圈B內磁場發生變化，變強或者變弱（線圈面積不變），有電流產生；當線圈A中電流恒定時，線圈內磁場不變化，無電流產生。

通過以上一系列問題討論，并利用表格（如下表），把三個實驗產生感應電流的操作過程、實驗現象和初步分析進行匯總，引導學生從個性中尋找共性，比較有感應電流和無感應電流的情況，使學生自行發現了感應電流產生的條件。

5歸納總結

引起感應電流的表面因素很多，但本質的原因是磁通量的變化。因此，電磁感應現象產生的條件可以概括為：只要穿過閉合電路的磁通量變化，閉合電路中就有感應電流產生。

6小結

本節內容使用探究式教學，通過學生的動手、動腦、合作和討論等方式，讓學生設計實驗方案，增強了學生的主體活動，達到了鍛煉學生探究問題的能力和實驗動手的能力。在學生探究過程中讓學生從表格中尋找共性，充分調動了師生的互動、交流與溝通。

參考文獻：

[1]姚奇杰.學生物理探究性面臨的困難及其教學策略實驗研究.中國知網，2003，8.

第4篇：大學物理恒定磁場總結范文

關鍵詞 工程電磁場 教學方法 教學改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2015.09.063

Research and Practice on the Theory of Engineering Electromagnetics

LI Hai[1]， YU Wenli[2]， WANG Pingjian[1]， WEI Shutian[1]

（[1] College of Information and Electronic Engineering，

Shandong Institute of Business & Technology， Yantai， Shandong 264005;

[2]College of Computer Science and Technology，

Shandong Institute of Business & Technology， Yantai， Shandong 264005）

Abstract "Theory of Engineering Electromagnetics" is a major basic course for electronic information specialty in high school， which mainly introduces the basic concepts， rules and the properties of electromagnetic field on the engineering applications. Combed with the features of discipline and the problems existing in the teaching practice we find an effective classroom teaching pattern which could improve the teaching quality highly.

Key words Engineering Electromagnetics; teaching methods; teaching reform

0 引言

關于電磁現象及其電磁理論的研究最早可以追溯至18世紀。隨著麥克斯韋電磁理論的建立以及現代科技的發展，電磁場理論已越來越廣泛地滲透到了通信、醫療、科學研究等人類生活的各個方面。因此，“工程電磁場理論”被物理、通信、控制、光電、遙感等眾多理工類專業列為專業基礎課而開設。

“工程電磁場理論”課程主要涵蓋宏觀電磁場的基本性質和變化規律、電磁場與物質間的相互作用以及場的基本分析方法。通過對本課程的學習，希望使學生掌握電磁理論基本概念與規律，為后續課程如電磁兼容，天線理論等學習奠定基礎;同時，培養學生利用場的思維方式去分析和解決一些實際工程問題的能力。然而，在我們的實際教學過程中卻碰到了各種問題，影響著教學質量的提高。如何能有效地提高工程電磁場理論課程的教學質量一直是許多高校教師關注的課題。經過多年的教學探索實踐，我們找到了一些有益的教學經驗與方法對提高教學質量非常有效。

1 工程電磁場理論課堂教學問題分析

在工程電磁場的實踐教學過程中，我們發現對課程教學形成壓力和問題的因素大體可歸納為以下幾個方面：（1）當前課程改革引起教學課時大幅減少的壓力。根據我校課程改革計劃工程電磁場理論課程教學課時設置為32學時。如何在這么少的課時內完成本課程的教學任務并使學生有效地掌握各知識點，這一直是許多教師面臨的問題;（2）本課程教學內容的特點給學生順利學習帶來的壓力和問題。與大學物理和電路等課程相比，本課程具有涉及數學知識較多，理論推導復雜以及物理概念更抽象等特點。①②③因此，在學習的過程中許多學生有種畏懼的心理，特別是對數學基礎掌握的不扎實的學生會感到本課程越學越難并很容易中途產生放棄繼續學習的想法;（3）學生對本課程重要性認識不足以及在學習過程中積極性的缺乏。一些學生經常片面地認為課時少的課程一般不重要，往往表現出思想渙散、課堂上注意力不集中以及不認真完成課后作業等問題;（4）傳統單一的教學模式和教學方法未能有效激發學生學習的興趣。經過多年的不斷探索實踐，我們發現在工程電磁場教學的過程中沿用傳統的教學方式如僅僅采用粉筆加黑板或多媒體課件教學方式，往往給學生學習帶來不同的困難。前者容易使學生陷入繁雜數學的推導中從而忽略對物理圖像以及實際應用的直觀認識;后者則由于教學速度快，信息量大以及教學內容多等特點，使得許多學生在課堂上的思路跟不上教師從而嚴重影響課堂教學效果。此外，采用多媒體授課由于包含更多的授課內容和信息量，若處理不當很容易給學生消化所學內容帶來困難。以上這些是我們在實際課堂教學過程中經常碰到的問題。

2 課堂教學方法探索與改革

基于以上課堂教學中存在的各種困難與問題，我們重點圍繞學生、教學內容和教學手段和模式等幾個個角度進行了探索與改革。

（1）調動學生學習的興趣，充分重視第一次課堂教學。基于電磁場理論這門課程的最突出的特點：數學與物理高度結合、物理概念較為抽象且物理圖像不易建立等，我們應充分備好第一次課，包括查閱電磁場研究進展文獻、收集電磁場在工程以及生活中各方面的應用實例和視頻材料等并精心組織材料、撰寫講稿和制作多媒體課件。通過對電磁場理論發展歷史和趣事講解、電磁場在工程和科技應用中的視頻動畫演示（如靜電噴涂、避雷針的實際安裝、高壓作業、磁懸浮技術應用以及電磁彈射與微波武器等）、課堂交流互動等多種有趣的形式將電磁場理論在我們日常生活以及科學研究中的重要性最大程度地展現給學生，讓學生感受到電磁場的有趣性和重要性并初步形成對電磁場整體的感性認識。通過第一次課堂教學，我們要實現的目標不僅僅是讓學生簡單理解電磁理論發展歷史，更重要的是充分激發學生對電磁場的興趣，為學生在后續知識學習中提供足夠的動力。正如人們常說的“一日之際在于晨，一年之際在于春”，那么要使學生保持一種持續良好的學習勢頭，第一次課堂教學則顯得更加重要。

（2）合理選擇教材、有效組織教學內容。面對教學改革帶來的較短授課時數的壓力，如何協調授課內容和課時量之間矛盾是我們必須考慮的問題。首先，在教材選取方面要結合所教授專業和授課學時數量對教材進行合理選擇。教材選擇要重點考慮幾個方面：（1）教材重點教學內容設置是否與所教專業更吻合;（2）教材結構安排和知識點闡述等是否清晰簡潔便于學生自學;（3）教材中重點內容設置是否完整且合適相應學時的授課等。其次，在教學過程中，我們一般選擇一些比較經典的電磁場理論方面的教材如《電磁場與電磁波》（謝處方、饒克謹著），④《工程電磁場原理》（倪光正著），⑤《工程電磁場（英文版）》（Hayt，W.H，Buck，J.A）⑥和《Elements of Engineering Electromagnetics》（Rao， N. N， 6th Ed）⑦等作為參考，對課堂教學中的部分知識點進行擴充，促進學生對某些概念、規律更加深入的認識;同時，我們也通過網絡搜索和查閱一些相關電子期刊文獻了解電磁場在工程應用中的最新進展，并將其在相應的理論學習中引入介紹，不僅有助于學生對理論知識的深入認識、開闊他們的視野而且也有助于理論與實踐結合提高他們學習的興趣。最后，結合教材和參考資料認真撰寫講義，列出每節課的教學重點和難點并根據教學內容設計相應的教學方法。此外，為便于學生學習和理解，有時需要根據自己對教學內容的理解適當調整和重新組合各知識點的教學次序。如在介紹麥克斯韋微分方程組時多數教材都將四個方程分別作為獨立的內容引出，這樣顯得有些零散;我們發現：如果在講授完通量和環量積分以及散度和旋度定理之后就可以在引導的基礎上讓學生從兩個積分公式（通量積分和環量積分）出發自己來導出麥克斯韋方程組，然后再對各方程暗含的電磁特性進行分析說明則效果更好。這不僅讓學生體驗了麥克斯韋方程組如何得來而且也使重點內容更加突出利于學生對麥克斯韋方程組的深刻理解。

（3）結合教學內容教學方法多樣化。在教學的過程中，如果我們一味地采用傳統的板書教學或過分依賴多媒體全部內容都采用PPT進行講授則很容易讓學生感到枯燥并產生畏難情緒。因此，為調動學生的學習積極性，充分發揮課堂教學的效率，我們需根據各部分教學內容的特點設計相應的教學方法，如在講授電磁場的“場”和“源”的關系、靜電場和恒定磁場的特性時，我們可以運用“比擬法”和“類比法”進行講解;關于電磁波傳播特性的講授中，可以充分利用視頻演示與理論推導結合的方法進行：在首先提出問題（電磁波在不同介質中有何特性？）的基礎上，進行電磁波在不同媒質中傳播的視頻演示（如高頻淬火、微波爐加熱和海水中通信等），最后進行傳播特性的理論推導說明;在講授利用鏡像法和分離變量法求解工程問題中，除通過板書推導展示問題的處理方法外，最好利用 Matlab 或 Mathematic 軟件進行問題仿真以展示和分析場的分布特征等;此外，基于問題的啟發式教學也是我們常用的一種教學方法，此方法針對某具體問題的拓展模型教學別適用，如點電荷或線電荷分布對不同特征的金屬導體球與面的鏡像以及點位、電場分布特征的討論等。在教學方法的設計上，沒有固定形式但要遵循幾點原則：（1）講授的知識要點突出，比擬、類比運用恰當;（2）對于需要進行理論推導的部分盡力簡潔并重點注重對所推導數學表達式反映的物理含義以及表達式適用范圍和條件的闡述與說明;（3）在教師引導下能有效調動學生的積極性，使課堂能體現“學生為主體”的指導思想。

3 結束語

工程電磁場理論在電子信息類專業中占據著非常重要的地位，如何能夠有效地提高工程電磁場理論的教學質量――為相關專業學生打好理論基礎并提高他們分析、解決實際問題的能力，這一直是許多高校教師不斷探索實踐的一個問題。本文通過對電磁場理論課堂教學實踐的歸納與總結，希望能為提高高校工程電磁場理論課堂教學提供有益的參考。

基金項目：山東省自然基金項目（編號：ZR2013AQ013，ZR2013AL014）;山東工商學院博士啟動項目（編號：BS201418）

注釋

① 田雨波，張貞凱.“電磁場理論”教學改革初探[J].電氣電子教學學報，2008.30（1）：11-13.

② 張華美，徐立勤.“電磁場理論”課程教學的幾點認識[J].科技信息，2010（14）：3.

③ 彭麟，姜興.中美高校電磁場教學比較研究[J].中國電力教育，2014（17）：73-74.

④ 謝處方，饒克謹.電磁場與電磁波（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

⑤ 倪光正.工程電磁場原理（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2009.