大学物理公式总结模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇大学物理公式总结，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

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为什么工科大学生都要学学物理课程呢？其原因在于物理学的基本原理隐藏于物质世界的方方面面，渗透在自然科学的所有学科之中，同时也常常被应用于工程技术的各个领域。物理学是非常重要的一门学科，作为工科大学生，未来技术领域的领军者，物理基础的薄厚、物理意识的强弱都直接影响着学生对未来社会的适应性、创造力和发展潜力，所以要求大学生们一定要学习并学好这门重要的基础课程。物理学所研究的范围很广，从空间上讲，小到基本粒子，大到类星体；从时间上讲，短到基本粒子的寿命，长到宇宙的寿命，几乎包括了整个物质世界。在物理学产生和发展的过程中，形成了各种各样的科学研究方法，如实验法、分析综合法、归纳演绎、科学抽象等方法。通过对大学物理的学习，除了让学生获得物理方面的知识，最重要的是让学生在学学物理的过程中能够受到方法论的教育。重点培养学生的观察能力、分析能力、逻辑推理能力，学会正确的学习方法和科学研究方法。这才是工科学生学学物理的真正目的。

如何能学好大学物理呢？

一、大学物理和中学物理的学习方法有本质区别

起初学学物理时，学生们可能会觉得很多概念、定律、定理等都是中学时学过的，并且会发现有些问题仍然可以用中学时学习过的数学知识就可以解决。从而导致部分学生掉以轻心，不认真听讲，有了这种想法之后，到了后期就会觉得学起来越来越困难，跟不上教师的教学进度。最终出现批量学生掉队、对大学物理课程失去兴趣的现象，这也是大学物理课程不及格率较高的重要原因之一。因此，教师在进行大学物理课程教学之前，一定强调大学物理和中学物理的学习方法是有本质区别的，让学生在课堂上要绷紧学习神经，戒骄戒躁。

二、大学物理与中学物理的差异

回顾中学物理的学习方式，可以简单的总结为：学生在教师讲解知识点后，要劳记一些概念、公式、定律和定理，然后会利用它们解决实际物理问题即可。也就是说我们中学时教师讲解知识点，最注重的是如何利用所学的知识点去解题，教师在讲解知识点时，并不注重讲解这些概念、公式定律和定理都是如何演绎过来的。而在学学物理的过程中，学生们不仅仅要牢记一些物理概念、公式、定律和定理，最重要的是要掌握每个概念、定理的形成过程，要知道他们阐明了什么样的物理规律，体现了什么样的物理思想以及它们的适应条件和范围都是什么，在此基础上还要求学生们学会运用高等数学知识来解决物理问题。

三、高等数学是大学物理研究的重要工具

高等数学贯穿于大学物理知识学习的全过程，学学物理知识的过程就是应用高等数学知识的过程。大学物理学习中常用的高等数学的知识主要有：微积分、矢量和数学建模。微分、积分主要应用于公式推导的定量，同时微积分的思想方法是解决大学物理中实际问题的主要方法。比如：讨论变力的功问题时，即采用了高等数学中的积分方法又采用了微分方法。因此，学生们一定要把高等数学学好，灵活的运用数学知识解决物理问题。

四、提高课堂听课效率，掌握正确的学习方法

1.在物理课堂上，学生们应该更注重对物理思想和科学研究方法的掌握，学会举一反三，不能死记硬背，不能只生搬硬套公式，要加深对物理概念、公式等的理解，了解定理的演绎过程，从本质上弄清楚每个知识点中涉及到的物理原理。

2.课堂上学生一定要认真记笔记，跟上教师的讲课进度。由于大学物理课程课时的限制以及讲解内容的限制，教科书上有些相对不重要的知识点会被教师略讲或者删除。讲解的重点内容都将体现在课堂板书或者说学生的笔记中，所以学生一定要认真听教师讲解知识点的同时，有选择的记录教师讲解的重点、难点内容，特别是课上例题和解决方法都要详细记录在笔记中。在期末复习时，一本记录详实的笔记，会给学生们的期末复习带来很大的便利，是期末复习的好帮手，也是今后学生走上工作岗位的指导书。

篇2

中学物理课程与大学物理课程在教材上有着一定程度的重复，更有着深度、广度与难度的提高和拓展，不可避免地在大学物理与中学物理之间存在着内容和环节上的一些脱节。因此，找到大学物理教材和中学物理教材内容上的衔接点，然后抓住衔接点使大学新生顺利完成从中学向大学的过渡，不仅可以提高学生学学物理的兴趣，而且有助于大学后继课程的学习，有利于学生综合素质的提高。因此，对现行大学物理课程和中学物理课程的衔接情况进行研究具有一定的必要性。

本文中，以理工科类所采用的大学物理教材、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（主要是前两者）为参考，对大学物理的几何光学部分（大学物理下册第17章几何光学［1］）如何与中学物理中相应知识（选修2―3的第1章光的折射和第2章光学仪器［2］）衔接的问题进行了分析和探讨，理清这些问题将有助于促进大学物理课程改革健康有序地发展，同时也希望为中学物理课程改革提供一定的借鉴。

1.大学物理课程和中学物理课程基本要求的对比

对照《大学物理基本要求》［3］与《全日制普通高中物理课程标准》（简称为《新课标》），从教学目标看，《中学物理课程标准》把基础物理知识与技能学习、自主探究的过程训练和方法体验、情感与价值观的培养有机地结合起来。而《要求》则强调在系统掌握物理知识和方法的同时，还要注重培养学生分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识，努力实现学生的知识、能力、素质三方面的协调发展。显然，大学物理教学要求是在高中物理要求的基础上加以提高。

所以，将《要求》和《新课标》中对几何光学部分的基本要求做比较，分析大学物理中几何光学部分知识点的分布特点，结果见下表。

通过对比可以发现，大学物理几何光学部分中有60%以上的知识点在中学物理中出现过。然而，大学物理的内容既不能是对中学物理知识的重复讲解，又不能完全抛开中学物理的内容，直接引入新的知识，否则就会出现知识连接脱轨的现象，那么大学物理应该如何衔接中学物理知识，并顺利引入新的知识呢？下面我将针对部分典型问题进行具体分析。

2.共同涉及知识点的相关要求及教材衔接处理

通过对比，大学物理中几何光学部分的知识点在中学物理中已涉及的主要有以下几个：几何光学基本定律、折射率、光在平面上的反射和折射、全反射、薄透镜及其成像公式和作图法、光学仪器。

1）几何光学基本定律包括：光的直线传播定律，光的反射定律（镜面反射和漫反射），光路可逆性，光的折射定律。前三个定律一带而过，做衔接的铺垫。

2）折射率：在折射定律中将中学的折射率细分为：①相对折射率=n=（第二种介质相对于第一种介质的折射率）；②绝对折射率n=（相对于真空的折射率）。然后斯涅耳定律是折射定律的另一种常用形式，由相对折射率和绝对折射率两个公式推导而来：nsini=nsinr。

3）光在平面上的反射和折射：大学物理教材上点了一下实像和虚像，由同心光束在折射时被破坏导出一种现象叫像散，从而接入新知识“视深度”，视深度是入射光线交主光轴的点离界面距离P与折射光线反向延长线交主光轴的点离界面距离p′，得p′=p。

4）全反射、薄透镜，薄透镜的作图法和光学仪器部分：除了基本的定义和条件外，还介绍了一些全反射的用途和薄透镜的一些内容，其他只做了解用。

3.新增知识点的相关要求及教材衔接处理

大学物理几何光学部分知识点中新引入的知识点主要有以下几个：斯涅耳定律、视深度、光在球面上的反射和折射、薄透镜的横向放大率、薄透镜的光焦度与焦距。下面以一个典型例子分析大学物理教材对该部分知识的设计。

如图，从光源S发出光线SA到半径r、曲率中心为C、顶点为O的球面反光镜AOB上，反射光线交主轴于S′。则光线SAS′的光程为=nl+nl′；其中（余弦定理）：

光程是角度φ的函数，根据费马定理，物象间的光程应取极值或常量。故对其求导并令其倒数为零。

=n［2r（r-p）sinφ］+n［-2r（p′-r）sinφ］=0；

化简得-=0

在近轴条件下，φ很小，可认为cosφ≈1，此时l≈和l′==-p′；带入上式得+=

当入射光是平行光时即p=-∞，得p′=，此时p′即是焦点，焦距f′=可得近轴区域的球面反射成像公式：+=，是一个普遍适用的物像公式。

就像这样的推导方法一样，先由中学的知识开端，加进大学物理的内容，使定律从理想状态的使用条件推广到普遍适用的公式。

4.结语

大学物理中几何光学部分的内容除一些知识外，绝大多数概念学生在中学阶段已有接触，故教材设计中的展开应适度，避免重复。

对于大学物理中的新增知识点，由于大学生都已初步具备了独立思考、分析和应用知识的能力，就不能像对待中学生一样，应用图画或大量例子使其理解的设计方法，大学教材对新知识的设计，应注重知识点之间的联系，注重综合分析能力和知识应用能力的锻炼，还应突出设计手法上的灵活多变。总之，大学物理教材的设计在知识的衔接上既不能繁琐地重复讲解，又不能出现知识的断点，这样才能真正做到大学物理教材设计的最优化。

参考文献：

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引言

高等院校是素质教育的主要阵地，承担了向社会输送高素质、能力全面的人才的任务。为满足该教学要求，在大学物理教学中应该帮助学生系统理解和掌握物理教学知识，并在教学过程中逐渐培养学生的逻辑思维能力、抽象思维能力，为学生后续的新理论、新知识的学习夯实基础。考试是对大学教学效果进行考察和评价的一种主要形式，考试形式是否合适，考试内容是否恰当都会对学生的学习态度和思维方式产生影响。当前大学物理考试大多仍采用传统教育方式下的一次性闭卷考试方式，考查内容集中在定理定律的应用、书本知识等方面，而没有对物理教学和科研过程中的思想和方法体现出明确的考查，更无法让学生形成全面的、有效的发现问题、分析问题和解决问题的思维方式。这是非常限制学生的个人发展的。为弥补这种考试方式存在的不足，必须对其进行改革，并在改革过程中不断总结。

1.大学物理考试中的弊端分析

高校中的大学物理课程教学与评价受传统考评体制的影响很大，其考试通常集中在基本知识的片面性考查方面，没有对考试的评价功能引起足够的重视，也没有对考试的反馈和导向的作用形成正确的理解。综合来看，大学物理考试中存在的弊端主要集中在以下方面。

1.1考试内容固定，对学生应用知识的能力考查有所欠缺。

目前的大学物理考试主要集中在固定定理、公式的记忆与简单应用中，考点较多涉及经典物理相关教学内容，对于物理方法及思维方式的考查相对较少。在考试前教师还会向学生划定考试范围等。这些行为一方面助长了学生的懒惰心理，容易使学生留下学习无用的印象或感觉，另一方面阻碍了考试的评价功能的体现，教师不能通过考试对教学内容、教学方式等进行总结和反思。

1.2考核形式单一，不利于学生个人素质的发挥。

大学物理属于公共基础课，其教学定位决定了大学物理的考试是面向全校的，通常需要在全校范围内进行统一命题和考试。但是这种按照一个模式评价学生的考试方式不利于学生个人素质的发挥，对学生的创新精神具有阻碍作用。

1.3过于看重考试成绩，对考试的评价、反馈，以及分析作用认识不足。

考试所面向的对象不仅仅是学生，还应该包括教师，不仅仅是学生学习效果的反映，还应该是教师教学效果的客观评价和教学反馈。在考试结束后无论是学生还是老师都应该对考试试题、考试方式等内容进行分析与总结。但是目前的大学物理考试更看重考试成绩，对于考试的本质意义并没有形成深刻、理性的认识。

1.4注重结果评价，对教学过程的考核关注度不够。

大学物理教学知识点多，抽象度高，为实现内容覆盖、难度控制、试卷结构的协调，教师在出大学物理考试试卷时会尽量选取不同类型和不同知识点的试题组合。但即便如此，单一一张试卷还是无法全面、客观、准确地容纳整个大学物理的教学过程和教学内容。与此同时，注重结果评价，导致学生更加注重如何获取更高的考试分数，对于考试试题深层的物理思维方式的考察并没有形成统一认识，更谈不上创新性活动的开展。

2.大学物理考试改革思考与探索

鉴于大学物理考试模式中存在较多的弊端和不足，无法满足素质教育、全面教育的教学要求，故对考试内容和考试方式进行改革和探索必然成为今后大学物理考试改革的发展方向，达到客观、公正、全面反映与评价学生学习是否有效、教师教学方式与教学内容是否符合要求的目的。

2.1更新考试内容，增加考试题型。

近代物理的研究思想与研究内容对于促使学生认识物理现象，探索物理规律，应用物理工具解决实际问题等都具有十分重要的意义。因为在大学物理考试中应该适度添加对近代物理相关教学内容的考查。同时，大学物理考试的目的是考查学生是否在教学过程中学会了应用所学知识解决具体问题的能力，故大学物理考试中可以针对学生能力的考查设置新的题型或考查方式，如设置简答题“为什么桥都设计成凸形而不设计为凹形？”等考查点结合度高，与现实生活契合度高的问题。

2.2丰富考试方式，分阶段对学生进行考核，形成综合测评体系。

单次考核的偶然性相对较高，且考查内容有限。为提高大学物理考试改革的有效性，可以在教学过程中分阶段、分形式对当前教学进度范围内的内容进行测评，并将测评结果作为最终成绩的一部分计入考试总成绩。

具体可以从以下两方面着手。一方面，增大平时成绩的占比，注重对学生大学物理学习过程的考查，充分调动学生的学习积极性，消除学生的侥幸心理，培养学生注重平时课程学习的态度。另一方面，增加其他考核方式，如针对某一学习内容的小论文撰写、针对某一知识的实验操作设计等。这些考核方式的添加不仅能够让学生在大学学习阶段对如何分析问题、解决问题形成更清晰的认识，还有助于学生后续工作的开展。

2.3期末考试形式变更。

考试时间是有限的，学生的学习时间是有限的，如何在有限的时间内提高学生对知识的理解与运用能力是大学物理教学的重点和难点之一。将大学物理的期末考试方式由闭卷转化为半开卷，即允许学生考试过程中带入自己认为的与考试相关的公式或内容等，不仅能够减轻学生的学习负担，从而将精力更多地集中在对相关知识的理解与运用方面，还能够为教师提供更广阔的出题平台，让教师在教学知识的基础上出一些应用性更强、关联度更高的题目，这对于提高学生的自我学习、自我总结、自我归纳等能力具有积极的推动作用。

结语

考试是检验教学效果的一种载体，考试结果对于评价教学内容、教学模式等具有积极意义，考试方式和考试内容对于学生的学习能力和创新精神的培养具有积极的推动作用。推动大学物理考试改革，充分发挥考试的作用是现代综合素质教学的必然要求。

参考文献：

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1 大学物理中的安培力公式

此式也同时说明，安培力是作用在整个带电导线上的而不是集中作用于一点的。

对于以上公式的推导看似简单，但对于学生来说，从物理和数学的角度结合起来理解还是比较困难的。因为学生的思维仍然停留在高中时候的思维，对于怎么理解公式（2）还是一头雾水。

2 从中学物理的安培力公式开始

我们不妨从中学的知识开始，然后利用高等数学的微积分思维，逐步过渡到公式（2）。

中学的安培力考虑的是一长直导线，并且电流方向与磁场方向相互垂直（如图2所示），则此直导线所受的安培力为：

公式（3）是中学生非常熟悉的公式，但我们讲授的时候需要给学生强调的是：此公式只是相对于直导线而且电流方向与磁场方向相互垂直的情况。对于实际的带电导线大多是弯曲的，对于弯曲的导线怎么办？要想应用在中学我们已有的并且熟悉的公式（3），必须把弯曲的导线变成直导线。我们很自然地想到把此弯曲导线分割成许多微小的均匀导线，曲线分的越多导线越接近直线，即可利用公式（3）。然后利用高等数学知识可知，分到无穷小的时候就是微分元dl，则此dl所受的微力dF即可应用公式（3），如果考虑到电流方向与磁场方向不垂直的情况即为公式（1）。公式（1）只是弯曲导线分割的其中之一，要想求解整个导线所受的力，则需要对分割的每一个微小导线进行矢量求和，根据微积分知识，则为安培力的一般表达形式（2）。

3 总结

这样，我们就用高中的已有知识加上简单的微积分知识给出安培力的一般表达形式，这种推导（准确的说应该是演绎）方式不仅注重了学生物理思维的培养而且也对已有知识进行了应用推广，使学生理解了学以致用的道理。

【参考文献】

[1]戴敬好.探究安培力的有效教学[J].中国校外教育（理论），2008（S1）.

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[中图分类号] O4-4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）18-0168-02

物理学是研究物质的基本结构和运动普遍规律的基础学科，大学物理对很多理工科专业的学生都是必修课程。物理学在为理工类专业课程的学习奠定知识基础的同时，还能培养学生的科学思维能力，因此做好大学物理的教学工作显得至关重要。随着计算机技术的快速发展，多媒体技术在教学领域的应用也日益受到高校老师的重视。多媒体技术相对传统的教学方式有诸多优势，因此将多媒体技术与大学物理教学有机结合起来，对提升大学物理的教学质量有着重要意义。

一、大学物理教学的意义和现状

当前大学物理的教学现状主要有以下几个特点：刚进入大学阶段的学生对物理既熟悉又陌生，他们从初中开始接触物理，到高中有了较深层次的理解，再到大学利用高等数学等相关知识对物理有了更深层次的认识。然而，也正是因为对物理的比较熟悉，使得学生在深入学习“重复知识”时会感觉乏味[1]；第二，大学物理作为基础课，主要在大一、大二开设，此时大部分专业课程还没开，很多学生对本专业整体的知识架构还不了解，尚不清楚物理学和专业课之间的关联，容易产生不重视物理学的现象；第三，大学物理教学中普遍都存在学时少、课程多的情况。例如徐州工程学院开设的基础课“大学物理C”（共12章）、专业课“原子物理学”（共11章），都只有48个学时，教学难度较大。

在这种形势下，传统的“黑板+粉笔”的教学模式很难激发学生的学习兴趣，课堂效率也比较低，在学时少的情况下，教学效果一般。多媒体技术在大学物理教学中的应用，能够使课堂变得生动、形象，也能提高讲课效率，进而促进大学物理教学质量的提高。

二、多媒体技术在大学物理教学中的优势

多媒体技术在教学中的应用改变了教师以粉笔和黑板为主要教学媒介的单调模式，图文并茂、声像俱佳、表现形式多样化，深受广大师生欢迎。

（一）信息量大，教学效率高。大学物理课程中有大量的公式、图形，如果仅靠手写，会耗费大量的教学时间，而且在合班教学时，教师较多手写的内容不易被所有学生看清，这都会影响到教学效率。多媒体教学中，教师备课时将要讲的知识点事先做好课件，可以在课堂上节省出较多的时间，这些时间可以用来讲解原理、公式的发现和推导过程。多媒体授课形式直观、有效，能够调动学生的学习兴趣，可以培养学生的科学思维方式，传授知识的效果更好。

（二）直观、生动，便于学生理解抽象的物理概念。物理课中有很多难以直接感知的概念和运动过程，例如：气体分子速率分布、电磁波的产生和传播、狭义相对论等，学生对这些物理模型仅凭想象很难理解。多媒体教学能够将这些概念和运动过程用模拟的图像、动画等多种方式表现出来，这样使学生能够直观、生动的去感知物理现象和物理内涵，再由表及里，由感性认识上升到理性认识，从而加深学生对物理模型的理解。另外，物理是以实验为主的学科，利用多媒体技术，可以将一些经典的实验过程做成演示课件，紧密配合课堂教学内容进行演示，对物理理论知识的教学有积极促进作用。[2]

（三）多媒体课堂互动性强。学生参与教学活动能够提升学习的主动性，多媒体教学可以实现互动式教学。当讲解完某一知识点后，教师可以提出问题让大家分析、讨论，当教师总结时，可以将已讲过的相关内容用多媒体课件再次演示，在这个过程中，加深了学生对知识点的理解，同时教师也知道了学生对知识点的掌握情况，因地制宜地调整教学节奏。针对一些难懂的知识点，可以根据多媒体课件反复演示、讲解，以免学生因不理解而造成兴趣低落。

（四）有助于学生了解物理学的发展历程和物理学在本学科中的作用。利用多媒体技术，能够更多地演示物理学的发展历程和相关的物理学家图片、视频等，这有助于学生了解物理学的发展脉络。也可以介绍一些当前的研究特点，尤其是物理学和本专业学科的交叉领域的研究特点，这样不仅能拓宽学生的物理视野，同时还能使学生对专业、学科有一个综合的理性认识，也就是对物理学的重要性有了理性的认识，从而提高学习积极性。

三、大学物理多媒体教学实例

多媒体技术在教学中具有上述优势，可如何将多媒体技术优势与具体的物理教学结合起来？我们以光的粒子性为例进行探讨。光的粒子性在《大学物理》的近代物理基础部分，《原子物理学》、《固体物理学》和《半导体物理》的量子物理部分，以及《量子力学》均有体现，是大学阶段很重要的物理概念。因为光具有粒子性，所以当光照射到金属表面时，电子从金属表面逸出，称为光电子。这部分知识比较抽象，为了加深学生的认知和理解，可以将光电效应的原理和现实生活中的应用利用多媒体课件展示给学生。

利用光电效应开发的光控继电器，如图1所示，其原理是：当光照在光电管上，光电管电路中产生光电流，经过放大器放大，使电磁铁M磁化，而把衔铁N吸住。当光电管上没有光照时，光电管电路中没有电流，电磁铁就把衔铁放开，将衔铁和控制机构相连接，就可以进行自动控制了。这种光控继电器可以用于自动控制，如自动计数、自动报警、自动跟踪等设备。在课堂上，展示给学生示意图，并让学生对光控继电器的这些应用展开探讨，拉近物理理论和现实生活的距离，同时让学生认识到物理的重要性，从而提高学生的学习兴趣。

四、多媒体教学应注意的事项

多媒体教学虽然有诸多优势，但在教学过程中也碰到了一些问题。任何事物都具有两面性，因此我们也不能过分夸大多媒体教学的作用。以下结合多年教学经验，谈一下多媒体教学过程中应注意的问题。

（一）教研室群策群力开发高质量的多媒体课件。课件的质量影响着多媒体教学的效果，如果不结合教学实际，仅仅是网上复制、粘贴制作而成的课件，其教学效果难以保证。针对这一问题，我院应用物理教研室各位老师在素材的收集和编排上融入了集体的智慧，针对每个章节、每个演示内容都做到精益求精。课件在教学使用中，我们还不断收集学生对课件的意见和建议，而后进行推敲、修改。制作课件要摒弃一劳永逸的态度，应该紧跟学生的特点和时代的特征，不断的优化和完善课件内容，从而使其作用发挥到最大。

（二）把握好教学节奏。多媒体课件的使用，使教师部分摆脱了手书的辛苦，但也出现了一些老师讲课速度过快，或者仅仅照着课件读出来等现象，这非但不能提高教学质量，而且还会造成学生的学习兴趣低落。[3]对此，教师应该清醒地认识到，多媒体只是辅助教学工具，不是万能的，只有对知识系统、详细的讲解和剖析，才能够使学生听到关键内容。教师备课时对课件内容要烂熟于心，授课时可以以课件为提纲，实现课件页面与知识点讲解的有机对接，游刃有余地组织教学，并且根据学生的掌握情况，适当调整、安排进度。

（三）多媒体教学应与传统教学有机结合。如果过分强调教学手段现代化的作用，只能导致教学重“形式”轻“效果”。从本质上讲，多媒体教学和传统教学只是不同的教学形式，并不对立。[4]尤其是对于大学物理教学，里面有很多重要公式，如果仅靠课件的展示，学生很难理解公式的推导过程，这时传统教学的优势就体现出来了。教师将公式的详细推导过程逐步书写出来，学生在了解公式推演过程的同时，能够加深对公式的理解。对于部分例题，采用传统的教学方法，循序渐进地书写出每一步的推导过程，同样也可以提高学生的科学思维能力。所以，在大学物理教学过程中，应将多媒体教学与传统教学巧妙地结合起来，交替使用，才能真正提高教学效果。

五、结束语

综上所述，多媒体教学具有效率高、内容直观、生动、互动性和拓展性强等诸多优势，给大学物理教学提供了很多便捷，但同时也存在一些不足和局限性。在教学过程中，教师应根据学科和专业、学生情况、教学需要等各方面的综合情况，将多媒体教学与传统教学有机融合起来，充分协调发挥两者的优势，以提高大学物理的教学质量。

[ 注 释 ]

[1] 樊群超.大学物理教学存在的问题及改革探索[J].高等教育研究，2013（2）：27-31.

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中图分类号：G642.423 文献标识码：A

1建立基于随堂演示的大学物理“实验探究型”授课模式的重要意义

大学物理学是一门以实验为基础，集多种创新思想、探索理念与研究方法于一体的基础科学，其大多数物理原理都来源于对实验现象的升华或对实验规律的总结[1]，因此教学大纲中明确规定了演示实验教学的地位和作用，要求“抽象的物理规律应通过大量的实验和细致的观察得到”。然而在过去的理论教学中，物理定理的证明及应用大多采用公式推导，其中用到的微积分[2]知识较多，学生感到枯燥，不易对物理这门课产生强烈兴趣。结合近几年的课堂教学实践，发现很多看似深奥的理论知识点若借助于课堂演示实验进行启发和引导，立刻变得浅显明了，大部分学员开始主动探究物理本质规律，其“课堂参与”意识及互动热情远远胜于坐在“冷板凳”上当听众时的状态，课堂气氛明显活跃起来，尤其让人感动的是，不少平时畏惧物理、对教员“敬而远之”的“弱势学员”也开始以“实验主人翁”的态度配合教员的课堂演示，方便了教员与这类学员的近距离交流。由于演示实验教学过程突出了实践对理论知识的检验，能够化抽象为具体，使学生根据有趣的现象和些许点拨就能深刻理解物理概念和原理，实现事半功倍的教学效果，因此近年来，全国各高校对物理演示实验都十分重视[3]，本院也投入了经费进行了物理演示实验室的初步建设，然而，目前本院的课堂演示实验还基本没有普及，只是少量教员在部分课堂上尝试使用，大部分教学班级的教员基本没有应用该教学方法，原因如下：有的演示实验仪器设备复杂，比如J-LD23型复摆实验装置，需要水平仪、光电计时器，光电门滑座等等，测量时必须几次对仪器调平衡，操作步骤比较繁琐，初学者容易测量不准，在课堂操作比较耽误时间；有的演示仪器太大或太笨重，不易搬移，比如演示角动量守恒定律的茹可夫斯基凳，教员或学员在挪动那个底盘固定、能转动的铁转椅和两个重锤时很不方便，在短短的课间十分钟要将它们搬移出器材室再上下楼梯都有较大困难；还有的演示实验在课堂的明亮环境下，看不清楚实验现象，比如光学的干涉、衍射实验······因此，教员自主开发研究一些结构简单，携带方便的演示实验仪器就很有必要[4]，下面以“摆的周期性演示案例”为例对大学物理“实验探究型”授课模式进行初步的探讨。

2大学物理“实验探究型”授课模式在我院推广的基础

信息化条件下军事训练改革深化发展，对初级指挥人才的培养模式提出了新要求，我院培养的高素质初级指挥军官人才应具有较强的创新能力和科学素质，这对大学物理的基础教学提出了更高更新的要求。“实验探究型”授课模式的特点是：教员不把现成的结论告诉学员，而是通过课堂演示，启发学员自主考察实验现象，学员通过分析实验表象的特点发现问题，然后在教员的点拨下按照科学的方法探究（包括猜想与推导）出相关的核心定理或重要概念的基本形式，从而获取本堂课的核心知识，一般学员通过观摩课堂演示或参与实践，能较快明白相关知识的灵活应用。通过近几年对不同层次学员进行的问卷调查分析，发现我院本科教学班由两类学员组成：大部分为高中毕业入伍的青年学员，这些学员基本为“九零后”的新一代大学生，课堂表现思想活跃，有较强的求知欲望，他们希望有发展自己聪明才智和创造能力的机会与场所，而陈旧的教学方式已不能满足他们对新知识的渴望；另一小部分为战士学员，他们有一定的基层部队工作经历，大多数接触过部队装备，这些学生普遍动手能力较强，与纯理论课相比，他们也更喜欢“动手+动脑+用心”的演示教学法[5]——“实验探究型”授课模式，因此在我院大学物理课堂上推行“实验探究型”授课模式很有意义。

3用多种“摆的演示”案例探讨物理“实验探究型”授课模式的实践

通过课堂实践及对学员的问卷调查，发现我们设计的几个简单的“摆的周期性振动”演示案例能够启迪思维，增强课堂互动效果，该类演示实验成了新授课模式下物理课堂的亮点。

3.1单摆的设计——“微振动的简谐运动规律”的演示案例

如图1所示，将一根不能伸缩的长细线的一端拴一个小挂锁（或其他小物体），另一端固定在一个铁架子上，当长细线的质量与小挂锁的体积都可以忽略时，整个系统构成了单摆，教员就可以用此装置在课堂上演示“微振动的简谐运动规律”了。这个演示实验的设计理念是：鼓励学员在课堂上通过主动参与实验，细心观察小挂锁的运动规律，然后通过分组讨论交流，研究小挂锁做小角度摆动过程中所受到的力和力矩，最终在教员的启发下得到小挂锁（摆锤）的角加速度公式：，然后教员再进行提示：“此角加速度公式与简谐运动的典型微分方程式在形式上有什么关系呢？”，细心的同学很快回答：“它们的形式完全相同！”······于是本讲的核心议题——“单摆摆锤做小角度摆动时满足简谐运动的基本规律”得到了证明。如果教员想让学员更多地参与实验演示，并且让课堂气氛更活跃的话，可以用儿童玩具“溜溜球”来代替单摆的实验装置，选一个手不发抖、军事素质过硬的学员来当人体支架，学员在物理课堂做单摆演示实验时，军姿挺拔，台下的观众更是屏住呼吸全神贯注地观看实验现象，一些学员甚至站起来准备随时抢答问题。

3.2双线摆的设计——“微振动的简谐运动规律”的拓展演示案例设计之一

课堂演示实验的主旨不仅仅是为了得到本次课的核心知识原理而做的必要的铺垫，它在挖掘学员的创新潜力、激发学员的课堂主体意识、完善课堂的育人功能方面都有着非常重要的作用，因此教员常常可以在做完教材指定的常规型演示实验后，抛出一些设计性演示实验的课题，引导学员的发散思维，得到更多创造性的“奇思妙想”，更大限度地给予年轻学生们创造的机会：比如，当教员完成单摆实验后，故意提出问题：“在我们的日常生活中，除了单摆以外，还有什么样的摆呢？它们的周期如何计算呢？”于是有的同学会提出钥匙链类型的摆，有的会说瑞士挂钟的钟摆，五花八门的答案都会出来，教员可趁机拿出早准备好的双线摆，因为我们在选择课堂演示实验器具时，应注重发展简易且新颖的实验手段和方法。如图2所示：将单摆装置上的无弹性的长细线换成两根，一端挂重物（小挂锁），并将两根线的长度取齐，对称地固定悬挂在铁架台上，就构成了双线摆装置。教员在演示双线摆的小挂锁（摆锤）做小角度摆动时，提醒学员：“观察此时小挂锁的摆动规律与单摆的情况相比有什么共同点？”······引导学员发现小挂锁运动的周期性规律，然后启发学生思考：“当双线摆中折叠的两根线长度和单摆摆线的长度相同时，双线摆的周期和单摆的周期一样长吗？”同学们开始猜想：一些人认为它们的周期是一样的，另一些人认为双线摆的周期等效于摆长为双线中垂线的单摆的周期，所以不一样，于是部分人展开了讨论······这时教员再启发学生类比单摆的情况推导双线摆的周期公式：（是双线中垂线的长度），这时教员总结归纳：不管是单摆，还是双线摆，它们的周期公式都与摆锤的质量无关，可以用测量周期和摆长的方法确定实验所在地的重力加速度的大小。最后教员还可与学员共同探讨课下进行实验验证的方法：比如改变摆线长度做几组双线摆、单摆周期的对比实验等。

3.3复摆的设计——“微振动的简谐运动规律”的拓展演示案例设计之二

为了让全体学员在达到共同要求的基础上，实现多元化发展，激发他们不断创新、持久求知的意识，培养其乐于合作、善于交流、勇于实践的科学态度，教员与学员共同设计制作了复摆演示实验装置。如图3所示：用厚的硬纸板和彩色卡纸做一个漂亮的小猴面具，将小猴面具的眼睛、嘴等部位镂空，演示时教员将手指插入面具的眼睛或嘴等部位的镂空处，并将此手指压在黑板面上固定，让面具绕手指做微振动，可以让学员观看“微振动的简谐运动规律”了，教员在演示此复摆——小猴面具（摆锤）绕固定轴（手指）做小角度摆动时，提醒学员：“观察此时面具的摆动规律与单摆的情况相比有什么共同点？”引导学员答出面具运动的周期性规律，然后启发学生思考其周期如何确定。当教员一边引导一边带领学员推导出复摆的周期公式：时，可趁机启发：这为我们提供了一种测量物体（如图3中的面具）转动惯量的方法，并提问：“要利用此公式得到物体的转动惯量，需要测量哪些物理量呢？”让学生思考讨论后，教员进行总结升华，课堂信息量将大大提升。

4多种“摆的演示”案例对大学物理“实验探究型”授课模式的启示

从上述几个课堂实验——“摆的微振动演示案例”的实践效果来看，物理课堂演示实验确实能为学员提供生动鲜明的直观形象，并且容趣、疑、难为一体，是创设思维情境的良好素材，由于演示实验要求内容的安排由浅入深，由表及里，促使教员在备课时积极设计新实验，探究实验现象，并总结升华得到教材中的主要定理与定律，因此使教员自动摒弃“照本宣科”教学状态，对教员的授课能力是全新的锻炼；在“实验探究型”授课模式中，学员是实验操作、设计的参与者，更是见证实验现象的观摩、讨论主体，部分课可以采用实验现象对比、“物理原理辩论”的方式使课堂重要定理越辩越明。作为信息化条件下军校物理课的教员，我们应时刻关注如何利用有限的课堂时间，挖掘学生的科技创新潜能，磨练其严谨务实的性格、培养其合作探究的意识和手脑并用的习惯，才能让这些未来的军事精英更加有实力掌控变幻莫测的高技术战场。

参考文献：

[1]周风帆，王浩程.大学物理演示实验的价值重构[J].大学物理，2011，30（8）：46-50.

[2]黄英.关于提高大学物理课堂教学质量的方法与实践[J].北京师范大学学报（自然科学版增刊），2012，19-20.

[3]郑志远，张自力，樊振军等.物理演示实验的作用与课程建设实践[J].中国科技信息，2010，（20）：318-319.

[4]黄英，潘学琴，戚英华.大学物理简易演示实验的设计[J].中国教育科研杂志，2010，22（4）：29-30.

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知识是人们后天获得的对自然界和客观事物的认识，能力是人们完成某项活动时表现出来的个性心理特征。知识的积累和能力的培养之间有着密切的联系。课堂教学是传授知识的主要途径，也是教师的主要工作。因此，在教学过程中要重视知识的传授与对学生能力的培养相结合。物理学是研究自然界的物质结构以及物质运动的最普遍最基本规律的自然科学，当代许多新学科、新技术都是在物理学与其他学科的交叉点上兴起的，物理学的原理和实验方法渗透到了一切科学领域。大学物理课程是理工科非物理专业必修的重要基础课程，大学物理课程为学生后继课程的系统学习打好必要的物理基础，在培养学生探索精神和创新意识方面具有其他课程不能替代的重要作用。 随着科学技术的迅猛发展，对学生各方面的能力提出了更高的要求，因此，我们注意在传授知识的同时，着眼于调动学生的学习积极性与主动性，将教师的指导作用与学生的主动学习相结合，以提高学生的学习能力、创造能力和应变能力。

1.引导学生总结教学中常用的方法，培养学生分析归纳的能力

学习的过程是循序渐进的，物理的学习具有系统性和连贯性，物理课对学生来讲并不是一门陌生的课程，大学物理的许多内容都是中学物理的加深、提高和延展，但是大学物理课程由于教学内容多，课时少，课堂教学的信息量大，老师主要以物理思想和知识整体结构的讲解为主，主要是讲物理思想、物理方法的运用。分析问题所用的数学工具主要是高等数学、微积分、微分方程等。由于大学物理是学生进入大学后第一门以高等数学、微积分为工具的课程，因此，学生在开始学习时有些不适应。我们的做法是，开始的内容讲得慢些，使学生有一个逐渐适应大学学习的过程，然后过渡到正常的教学进度。告诉学生要改变中学时老师讲一点学一点的学习方法，大学的学习方法是老师指导下的自学为主，学生必须做到课前预习，带着问题去听课，课堂上集中精力，做好课堂笔记，抓住重点、难点，课后及时复习、查阅有关参考书，归纳总结，自己感兴趣的问题或掌握不太好的内容及时与同学老师讨论，把学习的知识巩固和掌握。

1.2 由对质点运动的讨论引申到对刚体定轴转动的讨论：刚体可以看作由许许多多小质元组成，每一质元都很小，都可以作为质点来处理，因此，刚体就可以看作质点系统。在刚体定轴转动时每一质元的运动都满足牛顿运动定律，虽然每个质点运动的加速度不同，但整个刚体上所有质点绕定轴转动的角加速度相同，从牛顿定律出发，利用角量与线量的关系，就可以得到用描述转动的物理量表示的转动定律 =J。

通过这样的归纳总结，学生转变了中学讨论问题的思维模式，学会了用变化的眼光看问题，使分析问题，解决问题的能力提高一大步。

2.注重在基础理论教学中培养学生的学习能力

基础知识由构成学科的基本框架的概念、原理和它们的相互关系等组成。这些知识比其它知识具有更大的学习迁移价值。因此，学生掌握了这些知识，会更有利于他们分析问题和解决问题能力的培养，有利于智能的发展。

我们在教学过程中比较注意既重视对学生进行系统知识的传授，促进学生自身理论知识的积累，更重视在传授知识的同时，培养学生分析问题，解决问题的能力，并在此基础上培养学生独立学习的方法，促进学生能力的全面发展。工科大学生在学学物理课程中，由于学时数较少，一般不要求学生掌握推导公式的方法，对我们所用公式能看懂推导过程，记住适用条件会用即可。但是我们认为，从推导公式的过程中可以培养学生分析问题、解决问题的思路和能力，因此我们在课堂上一般还是要仔细推导所用公式以及公式应用时所满足的条件，否则，学生往往硬记公式而并不掌握公式适用条件，在处理问题（或习题）中往往出错。

例如，在讨论驻波这一部分时，一般教材中都是这样描述的：

驻波是波的干涉的特例。在同一介质中两列频率相同、振动方向相同，而且振幅也相同的简谐波，在同一直线上沿相反方向传播时就叠加形成驻波。因此驻波是常见的现象。

即相邻的波腹之间的距离或相邻的波节之间距离为λ2。

这个公式在许多教材中没有说明适用条件，而往往很多时候被学生看成一般公式而套用，在解决问题（或做题）时出现错误。实际上，这个公式是在一特殊条件下，是假设坐标原点的简谐振动为已知，入射波和反射波的初相都为零的情况下得到的。为了让学生学会分析一般问题，我们在课堂上引导他们推导比较一般的公式，即坐标原点的简谐振动为已知，入射波、反射波的初相不为零，分别

总之，教材上的公式一般不能硬套，一定要按照应用条件，不然的话，在做题时就容易出错。通过这样的讨论让学生学会看参考书，对书上的公式不能死记硬背，要了解公式的来龙去脉，知道了适用条件再去应用。这样的学习就能把学习知识和学习分析问题、解决问题的能力结合起来，从而提高学生的学习能力。

3.注重课堂讨论，培养学生的自学能力

学生自学能力的培养是课堂教学的继续，是学生学习能力的发展和保证，培养学生的自学能力是我们教学中的重要任务。

我们在教学中，根据课程特点和教学进度安排，对学生进行自学内容和自学方法的指导，采取多种方法让学生充分利用教科书和参考书，对给定内容或学生感兴趣的内容进行学习，达到对学科知识系统结构的了解。例如，由老师根据课堂讲授内容提出问题，引导学生思考和讨论，或布置适当的学习内容和参考书，提出问题，引导学生自己解决，让学生通过查一些参考书，资料、文献等，学习这些内容，自行分析、演绎证明、归纳总结，写出读书笔记，并组织学生在自学基础上展开讨论。再比如，为学生准备一些小的论文专题，让学生利用课余时间对自己感兴趣的领域和某些问题进行较深入的学习和探讨，对学习收获写成小论文的形式交上，老师检查后选一些较好的让学生在课堂上进行交流、讨论。以巩固学生的自学成果，提高学生的自学能力，促进学生独立地获取知识能力的发展。从完成情况看，学生对这一内容比较感兴趣，对新知识，新领域有一种渴求的愿望，学生写的小论文所涉及的内容是多方面的，有物理学发展史方面的，科学家的简介，固体物理的前沿研究及展望，高能物理的发展以及与物理学有关的新技术的应用如量子磁悬浮技术、纳米材料做成的弹性手机，超声波传感器的应用等等。涉及的领域之广反映了学生对新知识、新技术的渴求及对物理学的兴趣，促进了学生学习的自觉性。

通过几年的教学实践取到了较好的教学效果，第一，课堂讨论能够促进学生自学能力的培养，有利于调动学生学习的积极性。因为在讨论过程中，学生无论是发表自己对问题的理解和看法，还是倾听别人对问题的理解和看法，都要在自学内容的基础上，对学习的知识信息进行一系列的分析、概括、综合等，形成自己对问题的理解才能讨论，这些都属于积极的思维活动，可以充分发挥学生在学习中的主动性。第二，通过课堂讨论可有利于培养学生的独立学习能力和创造能力。课堂讨论要求学生在讨论之前都要写好提纲，做好讨论的准备，为此，学生要查阅参考书、文献资料，进行分析、推导、归纳、总结等这些自学过程。这些过程都有利于提高学生的逻辑思维能力，归纳总结能力，语言表达能力和分析问题解决问题的能力，有利于开发学生的创造才能。第三，通过课堂讨论有利于激发学生参与讨论的热情和学习的潜能，加深巩固了所学的知识，体验到通过自身努力获得知识的喜悦。通过自学和讨论，使学生学会运用学过的概念和原理解释新的问题，从而把知识连成面，达到融会贯通。

4.培养学习兴趣，提高学生学习主动性

兴趣是学生学习最好的老师，只有引导学生的兴趣才能唤起他们的学习积极性，使学生处于积极的思维状态。积极的思维状态有利于学生在教学过程中把已经学到的知识和经验与获得的新知识融合起来，使之成为一个有机的整体，成为可以运用的知识，而且思维能力和分析能力也会得到提高。我们在教学中，就比较注意介绍新知识，新技术的应用，以提高学生的学习兴趣。例如，在课堂上介绍神州十号成功飞上蓝天，与天宫一号成功对接情况；蛟龙号载人潜水器成功下潜7000米深度探索海底世界，完成我国深海技术的一项重大突破；我国高速铁路技术已经达到国际领先地位等等，使学生对我们国家的科学技术发展感到自豪同时，还可以把学生的视野从课本延伸的书外，从基础物理延伸到现代科技前沿。另外，在每年的十月份，诺贝尔奖的发奖季节，给同学们介绍当年的诺贝尔物理学奖获得者在什么领域做出了贡献，以及获奖者往往在提出新理论、新发现、新发明后，需要有多年的实验验证及应用推广，以证明他（他们）的思想、观点或发现发明确实对人类或对认识自然界有较大贡献才能获奖。以此告诫学生学习是一个长期的过程，知识的积累是最基本的，在此基础上提高自己的学习能力，主动学习新知识，新技术，进行创造性的学习，积极探索新的领域，将来为国家、为社会做出自己的贡献。

随着科学技术的飞速发展，知识更新速度不断的加快，知识转化为生产力的周期缩短，这些对人们的知识和能力提出了更高更全面的要求。要求人的一生要不断的学习、补充和更新知识，通过大学物理课程的学习可以培养学生科学思想，科学方法的应用，培养学生各方面的综合能力，使学生的学习能力不断提高，成为建设国家需要的人才。

参考文献

[1] 教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会.理工类大学物理课程教学基本要求 理工类大学物理实验课程教学基本要求（2010年版）[M]. 北京：高等教育出版社.

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目前，多媒体教学模式已经在高校中大量应用，大有完全代替传统教学模式的趋势。诚然，合理使用多媒体教学，确实可以大大大学物理的教学效率。研究表明，合理利用现代化教学媒体，能使学生学到比目前多三倍的知识。但是，现在的高校教学中，很多老师过度依赖多媒体教学，忽略传统教学以及板书的作用，板书随意书写，有的老师甚至一节课没有一个字符板书在黑板上，仅仅照PPT过一遍。

经过一段时间实践表明，完全利用多媒体教学，忽略传统的板书教学模式，教学效果并不明显，甚至会打击学生的学习积极性，主要表现在教学速度过快，前面的还没听懂，后面的新知识就来了；从而导致虽然上课的内容丰富了，但是学生对知识点的掌握不扎实；或者前面的只是刚刚掌握好，过一会儿后就忘记了。在本期的大学物理教学过程中，我们对传统板书教学与多媒体技术的结合进行了多种模式的探索，我们的探索表明，在大学物理的教学中，要把每节课的重点，特别是公式、定理、定律等详细地列举在黑板上，特别是一些重要公式的推理过程能在黑板上详细地带领学生一起推一遍，这对公式的理解特别有用。同时，每节课的重点知识板书到黑板上之后，在本节课中一定要保持不被抹掉，以便学生在后面新知识的学习时忘记前面学的知识点时能及时回过头来随时复习。而对于一些具体的例题、模型、物理实验、历史物理典故等可以通过多媒体展示出来，以丰富上课内容，激发学生学习兴趣。通过传统上课模式和多媒体技术的有效结合，经过一段时间的时间后，学生的反馈很好，包括对大学物理知识的理解，对大学物理的学习热情等有了显著提高。

二、基础知识的传授与前沿科学研究探讨相结合，培养学生的综合素质和创造能力

长期以来，中国的传统的教育以“传道、授业、解惑”为主，特别注重于知识的传递与记忆，注重于知识的理解。在大学物理教育方面也传承了许多历史积累下来的惯性思维，例如基本公式、基本定义的讲解，然后大量题型的训练。诚然，这些训练对于大学物理基础知识的理解和巩固，对于培养学生扎实的大学物理功底有着非常重要的意义。然而，在当代社会，除了要培养学生扎实的基本功外，还需要特别注重创造性思维的培养。对大学生进行创新思维的培养的途径有很多，而在大学物理教学中把大学物理与科技前沿相结合，把反映当代科学技术发展的重要成果和新的科学思想引入大学物理课堂，同时，老师在自身的科研经历和研究过程中鼓励和引导学生参与，这对培养学生的思辩能力、带动学生的学习爱好、提高学生自主学习能力、培养学生的学习热情，特别对于培养学生的创造性思维能力，有着非常重要的现实意义。

从2010年秋季开始，我们在机械设计制造及其自动化、汽车服务工程、信息与计算科学、物流工程、生物工程、高分子、林产化工等各理工科专业的教学中将最新的科研动态渗透到相关的大学物理知识教学中，例如，在讲到《大学物理》第16章量子力学基础时，我们把最新的前沿科学低维结构中量子热导、量子电导知识渗透到其中，并将我们正在进行的科学研究，包括目前低维量子体系中热、电输运需要解决的理论问题、我们的研究方法、研究内容、正在主持的课题介绍给大家，同时，把正在研究的问题中急需解决的关键核心问题介绍给大家，引导学生思考，在这些问题的引导下，开展撰写“小论文”的教学课外活动，引导学生开展第二课堂。通过学生课后查资料，自主参与调研，主导思索，把自己的想法和构建的解决方案在一段时间后集中在课堂讨论。通过这种教学模式的实践，结果表明，学生的学习积极性得到了提高，激发了学生对新知识的求知欲，特别是通过这种与前沿科学研究相结合的教学模式，提高了学生研究问题、解决问题的能力，从而提高了学生的创造能力。

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21世纪需要大量的高素质、有创新性的复合型人才，人才的培养应在教学中体现出来。由于社会在不断进步，需要老师们重新审视和定位各个有关的教学环节和更新教学观念。

一、《大学物理》的内容和作用

《大学物理》是学理工科类本科的一门基础课程，通过该课程的学习，使学生了解自然现象，熟悉自然界物质的结构、性质，物质间相互作用及其运动的基本规律，为后继专业基础与专业课程的学习及进一步获取有关知识奠定必要的物理基础。

建筑类、信息类等工科专业是大学校园的热门专业，想要牢固的掌握相关工科知识，需要有一些相关的理科背景，《大学物理》无疑对这些专业有巨大的帮助。如建筑类的学生不可避免的会碰到各种工程力学，如材料力学、结构力学、流体力学，想要掌握这些专业知识，仅靠高中时学过的牛顿第二定律是远远不够的，《大学物理》中有关刚体方面的知识和高等数学在物理模型中的应用可以为他们学习本专业的相关课程打下一个很好的开端；信息类的同学，如果不懂麦克斯韦方程组，不会电磁场理论的矢量分析，在专业知识方面有很大的不足，而《大学物理》从简单到复杂，能和高中的相关物理知识很好地衔接，使学生很容易的接收电磁学理论，学起自己的专业知识会事半功倍。

传统的《大学物理》教学主要是对物理现象的描述，强调物理量之间的逻辑关系，无论是板书还是多媒体教学，绝大部分的内容都被相关定理、公式推导、例题所占据，给学生的感觉就是枯燥、乏味，觉得没什么实际用途。做题还由于涉及到许多初次接触的高数知识，远不如中学时代那么的心应手，厌学情况非常普遍。有人做过相关调查，大一学生中对物理感兴趣的只有4%，认为学好物理对专业有帮助的也仅有5%[1]，想要改变这一现状，我们务比更新现有的教学观念，首先要激发学生的兴趣，即要有大量的演示实验配合教学；其次要加强高数训练，大学物理和中学物理的一个本质区别就在于所用的数学工具不同，而且利用《大学物理》课程提高学生对高数的掌握，对其综合素质的培养也有巨大的帮助。

二、演示实验与《大学物理》

杨振宁先生在谈到物理学教学时指出：“很多学生在学习中形成了一种印象， 以为物理学就是一些演算。 演算是物理学的一部分，但不是最重要的部分。物理学最重要的部分是与现象有关的。绝大部分物理学（概念）都是从现象中来的。 现象是物理学的根源。 一个人不与现象接触不一定不能做重要的工作，但是他容易误入形式主义的歧途，他对物理学的了解不会是切中要害的”[2]。演示实验是让学生认识物理现象的最好的手段，国外知名高校都非常重视这一块教学内容。加州伯克利大学有演示实验660个，加利福尼亚州立大学有演示实验437个，在马里兰大学的物理演示实验网站更是给出了创记录的1591个，此外各大学还有大量的相关视频资料[3]，几乎每堂课会有3个左右的实验来说明相关物理问题，取得了良好的教学效果。

随着国家加大对教育的投资力度、多媒体技术的发展，演示实验可以越来越多的走进课堂，学生可以直观的看到许多奇妙的物理现象，激发学生的兴趣和动手欲望，加深对物理规律的理解，化抽象为具体，使模糊图像变清晰，让枯燥乏味的物理课堂生动起来，增加讲课的说服力。演示实验还是增强学生的观察力，培养学生自己归纳总结物理规律的能力。此外许多演示实验直接和科学前沿结合，和实际应用相联系，让学生感觉学有所用，从而热爱物理，肯学物理，达到提高学生素质的目的。

三、高等数学与《大学物理》

《大学物理》是一门理论与实验相结合数学化程度极高的课程。高等数学是舍弃了具体的对象，仅保留了数量关系和空间形式的高度抽象、逻辑严密、应用广泛的课程。《大学物理》和高等数学是理工科学生必修的基础课，二者之间存在密切联系，决定了它们需要相互依托，贯通协调，共同发展。《大学物理》通常是在大一的第二学期开设，本科生刚好学完极限、求导、简单积分，对微积分都是简单的了解，仅知道概念，会算题而已，还不能把数学当成工具，熟练地应用。《大学物理》中许多问题可以用到这些相关知识，如变力做功问题、刚体转动惯量的问题，都可以通过“取微元，求和，取极限”的思路来解决，这正是数学中微积分的核心思想，通过这些题的训练，让学生感受到微积分的魅力，数学工具的强大，不但会加深学生对数学概念的理解，而且还提高了学生的学习兴趣，使学生主动地去把数学用到自己相关专业中。

现阶段《大学物理》和高等数学的教学基本都是单独讲授，很少将这两门课程结合起来进行对比分析和综合讨论。在内容安排上各自仅顾及本课程的内容完整性，常常会导致二者协同作用的脱节，针对这一情况，我们建议物理老师应该首先系统的整理《大学物理》基本概念、公式、定理定律中高等数学的知识点，单独拿出来几节课给学生复习，让学生再次理解极限、微分、积分、矢量、矢量叉乘、点乘等高等数学知识的意义及应用方法。使学生更容易的利用数学思想与方法体会物理模型化思想和数学语言表达的简介和准确。

《大学物理》对于理工科本科生来说是一门承上启下的关键课程，通过加大演示实验的力度，可以提高学生学习物理的兴趣；通过加强高等数学知识在大学物理中的应用，使学生容易去解决大学物理知识中的一些困难，提高学生应用数学工具的能力，从而提高学生的综合素质。

参考文献：

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一、教学理念

坚持“教师为主导，学生为主体”，坚持“直观教学和模拟实验教学激发学习兴趣”，坚持“STS教育渗透于科学教育”，坚持“大学物理教学与大学物理实验教学相结合”等原则。课堂充分发挥学生主动性，活跃课堂气氛，提高课堂教学效果。

二、教材内容及地位

“磁场对运动电荷的作用”属大学物理课程电磁学部分重要内容之一。该内容讲述磁场的重要性质--磁场对运动电荷的作用。运动电荷在磁场中受力特点及运动规律相关基础理论为人类现代文明的出现，新技术、新能源的诞生奠定了基础。

三、教学目标

通过教学让学生掌握洛伦兹力概念和洛伦兹力公式;掌握匀强磁场对运动电荷的作用规律;掌握螺旋运动规律;理解非匀强磁场对运动电荷的作用规律;了解磁场作用在工程技术中的重要应用。会用洛伦兹公式处理问题，会分析磁聚焦、磁约束的物理原理。让学生感受物理理论与现代技术的密切联系，体会科学的价值，学会更好地与他人合作。

四、教学重点和难点

教学重点包括洛伦兹力公式，匀强磁场对运动电荷的作用，包括速度方向与磁感应强度方向垂直和成任意夹角两种情况。教学难点是磁聚焦和磁约束两种现象。

五、教学手段与方法

采取传统教学与多媒体教学相结合的教学手段。PPT主要用于展示自然奇观―极光，展示实验图，展示现代应用设备，展示比较表格、关系树。使所讲授内容更立体、更直观、更生动。将“启发式、讨论式、探究式、练习法、比较分析法”等教学法渗透于教学过程。

六、教学过程

引入：教师展示课件图片。并提问：这种美景（极光）是怎样产生的？学生思考“极光”的产生原因。新课教学过程分5个模块。

（一）模块一：运动电荷在磁场中受力。

都是首先展示电荷在磁场中运动实验图片。启发学生分析实验，提出问题：为什么电子束在磁场中运动轨迹会改变？ 学生观察实验现象，思考产生原因后，师生共同归纳得出：运动电荷在磁场中所受的作用力称为洛伦兹力。并阅读教材认知洛伦兹力公式

师生分析得出：（1） 时，F=qvB。（2） 时， 。（3）三者方向满足右手螺旋关系。即q>0时， 沿 方向;q<0时，

沿 反方向。（4）因为 ，所以， 对带电粒子不做功。最后学生完成教材练习，判断三个量的方向。

（二）模块二：带电粒子在磁场中运动。

分速度v方向与磁场B方向垂直和速度v方向与磁场B方向成任意夹角两种情型。

情型一：速度v方向与磁场B方向垂直。教师提问： 时，带电粒子如何运动？

学生运用动力学关系得出： 时，带电粒子作圆周运动，并且推导半径和周期表达式。 即：R=mv/qB ，T=2πm/qB 。

情形二：速度v方向与磁场B方向成任意夹角。教师板图，并设问：速度v方向与磁场B方向成任意夹角θ时，带电粒子如何运动？学生在教师的提示下，将速度进行分解，并推导出：v//=v cosθ v=v sinθ。教师引导学生，共同分析得出：（1）带电粒子速度分解为两个方向，一个方向不受力，一个方向受与之垂直的洛伦兹力。（2）在该洛伦兹力的作用下，带电粒子作匀速圆周运动，其半径R=m v/qB。（3）在B方向上以v//=vcosθ的速度做匀速运动。（4）两种运动合成，带电粒子的运动轨迹是螺旋线，螺旋线的半径为 ，粒子在垂直于磁场方向运动的周期为 。（5）螺距 。最后，教师运用多媒体播放模拟动画，让学生观察带电粒子做螺旋运动，加深理解。

（三）模块三：例题与练习环节。及时巩固洛伦兹力公式、螺旋运动等知识。教师布置课堂练习，学生独立完成洛伦兹力的计算，师指导学生计算粒子运动周期和螺距。为了检查学习效果，增强学生自信，教师另给出两题选择题由学生独立完成。

（四）模块四：应用案例。分析磁透镜和磁约束装置两种应用案例。案例1：磁透镜。教师展示磁透镜图片，展示磁聚焦的物理原理图，讲授电子显微镜的概况。指导学生分析螺旋运动的螺距，掌握磁聚焦的物理原理。学生用已学知识分析电子显微镜的物理原理，认识电子显微镜。体会科学的价值。案例2：磁约束装置（超导托卡马克）。教师用PPT展示磁约束装置（托卡马克）图片，通过受力分析和半径变化分析引导学生认知匀强磁场和非匀强磁场对运动粒子作用的差别，及运动规律差别，进而理解磁约束的的本质。学生在老师的引导下学习磁约束相关内容，掌握托卡马克磁约束的物理原理，了解磁约束的应用前景，认识科学的价值。案例3：极光的产生。教师提出问题：地磁场有什么特点？极光是如何产生的？学生通过思考、分析、讨论并汇报：地球磁场是一个天然的磁约束装置，高能带电粒子流使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生极光。极光的分析让课堂首尾前呼后应。

（五）模块五：总结。用表格打出带电粒子在电场和磁场中运动差异，融会贯通;为了让学生了解磁场对电荷作用的广泛应用，教师用PPT展出各种应用，并作简要介绍。

七、个性化教学

对学习能力较强的学生：要求独立分析所提供巩练习题;提导出运动半径公式、周期公式、螺距公式;独立完成课堂练习;要求掌握各应用案例的物理原理。对学习能力偏弱的学生：组织学生分小组讨论，并逐个辅导，要求了解各应用案例的物理原理。依据学生基础及学习能力布置不同层次课后作业。