关于电磁学与电动力学打通的设想ppt课件

1、关于电磁学与电动力学打通的关于电磁学与电动力学打通的想象想象应物 92李明臣09093038:电磁学与电动力学是大学物理专业的主要根底课,其历史悠久,运用广泛,且充溢活力,在物理学中占有重要位置. 在科学技术飞速开展的今天,各门课程的改革迫在眉睫,电磁学与电动力学教材的改革,将对整个物理教学产生艰苦影响. 目前,苏州大学出版了一本关于电磁学与电动力学打通的书,笔者在调查该书的实际根底上,提出了打通适宜师范类教学的电磁学与电动力学教材的想象.1 电磁学与电动力学教材打通的可行性电磁学与电动力学教材打通的可行性 我们知道,电磁学与电动力学从内容上来看没有原那么的区别. 普通说来,电磁学偏重于电磁景

2、象的实验研讨,从广泛的电磁景象研讨中归纳出电磁学的根本规律. 而经典电动力学那么偏重于实际方面,以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为根底,研讨电磁场分布,电磁波的激发、辐射和传播,以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题. 可以说,广义的电磁学包含了经典电动力学. 所以,我们可以在教材内容上把两者有机地结合起来. 从大学物理课程开设的现状来看,大一下学期开设电磁学,大二下学期开设电动力学,时间上的跨度使两门课严重脱节. 假设两门课合并,不但可以处理这个问题,而且只需一个学期的教学,学时大大减少. 从学生的知识程度来看,大一学年的高等数学的学习使他们完全可:以运用复杂的数学工具来进展计算,同期开设的数学

3、物理方法课也将使学生更好地掌握这两门根底课的内容. 2019 年苏州大学出版的可谓是一种大胆的尝试与探求. 这本书不但把电磁学和电动力学在内容上较好地交融在一同,而且参与了许多前沿物理知识,遭到了学生、教师的好评. 学生们以为采用打通方法可以防止电磁学与电动力学之间不用要的反复与脱节景象,能对电磁实际有个系统的深化认识,且学时的减少,减轻了他们的负担,可以有更多时间了解当前物理知识.教师们也以为电磁学与电动力学的打通,节约了学时,为保证主要内容的讲授、增添电磁学前沿知识以及实际联络实践发明了条件.从教学内容和实际的效果都可以看出电磁学与电动力学打通是可行的.2 电磁学与电动力学教材打通的初步想

4、象电磁学与电动力学教材打通的初步想象 科学、技术和消费的分化和综合是现代科学、技术和消费开展的规律. 高等院校的教学目的、义务和教学内容与科技提高之间的关系是非常亲密的,并遭到科学技术开展的制约. 这一规律必然反映到高等院校的教学内容和教材的开展与改革上来. 现今,对成熟教材的改革趋势便是把几门关系亲密的课程合并成一门课程,基于这种思想,我们从教材体系构造和教材内容两方面初步讨论适宜师范类教学的电磁学与电动力学教材的合并想象.:211 电磁学与电动力学教材打通的体系构造电磁学与电动力学教材打通的体系构造 在经典物理中,电磁学与电动力学在逻辑体系上的明晰和构造的完善方面是独特的. 现行的大多数教

5、材的构造根本一样就充分阐明了这一点. 当然,高等师范院校的电磁学、电动力学教材也必需正视这种由学科内容决议的传统构造体系. 传统不等于落后,今天是从昨天走过来的,我们既不能轻视传统,也不能抱残守缺,必需看到传统也需求开展或更新. 基于这一思想,我们在电磁学的传统体系构造的根底上结合电动力学的体系构造设计出综合型的电磁学与电动力学打通教材的体系构造,如图1. 静电场性质和规律作为第一章内容;静电场与实物之间的相互作用作为第二章内容,其中包括导体静电平衡、介质极化、静电场根本问题及计算;稳恒电路和静磁场性质与规律作为第三章内容;静磁场与实物之间的相互作用作为第四章内图1 体系构造图容,其中包括安培

6、力与洛伦兹力、介质磁化、静磁场根本问题和计算;电磁感应作为第五章内容;电磁场关系作为第六章内容,包括交流电路和麦克斯韦方程;电磁波传播与辐射作为第七章内容;狭义相对论作为第八章内容. 各章节的安排符合顺序化原那么. 从该图的体系构造的根本呈现方式来看,电磁学知识是电动力学实际知识的根底. 而电动力学理论在科技方面有着广泛的运用,但某些师范院校,由于学时紧张而没有开设这门课,这对师范生来说是一种遗憾,而电磁学与电动力学构造和内容的合并可弥补这一缺陷, 使师范生能站在更高的台阶上来领会电磁学实际的伟大:从学生的认知规律来看,这个体系构造从电磁学的根本概念、根本规律出发深入到电动力学实际知识,进而运

7、用知识,从定性到定量,从笼统到笼统,从特殊到普通,从简单数学工具到复杂数学工具,这些都符合学生的思想开展规律. 当然,只需在体系构造和内容与思想开展规律相互适应,达成一致,才干更好地促进思想开展,这也是我们今后研讨的主要方向. 因此这本合成教材的体系结构应有别于电磁学、电动力学的简单合并,主要表现在对教材构造和教材内容的恰中选取上.:212 电磁学与电动力学教材内容的一致论述电磁学与电动力学教材内容的一致论述 电磁学与电动力学在内容上相互一致,相互浸透,但各自又有独立性,因此把它们合并成一门课程,不但要思索教材内容的交融,也要留意其相对独立性. 从电磁学与电动力学各章节内容来看,电动力学第一章

8、内容是对电磁学知识的总体概括,第二章静电场和第三章静磁场对应于电磁学中静电场、静磁场根本问题的计算,第四、五章关于电磁波的传播与辐射对应于电磁学中的电磁波,第六章狭义相对论是电动力学中必不可少的部分. 因此我们想象把电磁学与电动力学内容上相对应的部分给予一致论述,而相对独立部分可以单独作为一重要章节给予论述. 初步想象如下:1) 静电场这一部分可以在电场、电场强度、电势等根本概念的引见后,引入高斯定理与环路定理及它们的微分方程,由电场强度与电势的关系引出真空中的泊松方程与拉普拉斯方程,待引见过静电场与介质间的相互作用,经过独一性定理与静电场边值关系的讲解,便可运用泊松方程与拉普拉斯方程详细计算

9、静电场在真空与介质中的场强与电荷分布.其中包括积分法、分别变量法、电象法,而电多极矩作选读资料. 图2 给出了对静电场部分内容一致论述的构思方案;2) 静电场和静磁场之间的稳恒电流可以与静磁场并为一部分,由稳恒电流直接导入静磁场,省略电路的引见,思索到静磁场与静电场之间的对称性,可以模拟静电场的构造安排此章节. 留意可以利用电场中的标势运用引入矢势,由于矢势的计算非常复杂,可以点到为止,磁标势可作选读资料;3)电磁感应可作为独立的一章节,由于它是联络电场与磁场的重要环节,:故需作详细讲授;4) 交流电这一部分在电工学中会详细讲授,为防止反复及因课时紧张,可以提及但不便深化. 麦克斯韦方程组是整

10、个电磁实际的根底,也是教学内容的重点部分,可以思索把交流电和麦克斯韦方程作为一章节;5) 以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为根底的电磁波辐射与传播机制可作为一重点章节;6) 狭义相对论在电动力学中占有重要的位置,没有它就不能称之为完善的电动力学. 因此,狭义相对论作为最后一重点章节引见.我以为,电磁学、电动力学教材内容的详细选取方面必需服从如下原那么.1) 目的性原那么 所谓目的性原那么就是根据高校培育人才的目的,选取教材内容. 工科院校主要培育工程技术人员,而高等师范院校主要培育中等教育的师资. 针对这一点,这本适宜师范类教学的电磁学与电动力学打通教材的内容须与中学物理接轨. 在满足电磁学与电动力学逻辑体系的根底上,对中学电磁教学中突显的重点、难点应作深化讨论,同时在编写思索题、练习题时也应贴近中学教学实际,安排一部分用电磁学、电动力学原理来解释自然界和日常生活中的电磁景象的内容.2) 简明性原那么 简明性原那么指教材内容的选取必需简约明了.电磁学与电动力学是根底实际课,教材内容应保证实际的系统性和物理概念的明晰性,在这根底上的引:申是次要的,应适可而止. 比如矢势是一个重要概念,故必需涉及一些典型的计算以加深概念的了解,而对它的展开讨论那么是次要的.3) 现代化原那么 现代化原那么指教材内容要做到与现代物理学的