王 莉
(沈阳工业大学基础部)
经过一个学期《大学物理(上)》的学习,大部分学生已经适应了大学物理课程的节奏,加上已经学习完了高等数学的课程,也为大学物理下册的学习打好了基础。
大学物理下册主要研究的是电磁学、光学和量子物理基础。下面按照章节说起。
电磁学包括电和磁以及电磁感应三部分,电学和磁学既有相同之处又有不同,学好了电学才能学好磁学,反之,电学掌握不好磁学就易混淆。
静电场由两部分组成,分别是真空中的静电场以及电解质中的静电场。电学部分的重要物理量是电场强度和电势。主要物理模型是点电荷和匀强电场。一个重要实验定律是库伦定律,两个重要定理分别是高斯定理和安培环路定理。两个定理应用了高数中通量和环流的概念,通过两个定理的数学表达式,理解静电场是一种真实的客观存在的物质,是有源无旋场。电场的能量储存在电场中而非电容中。电场对放入其中的电荷有力的作用。
稳恒磁场也分成两部分,分别是真空中的恒定磁场和磁介质中的恒定磁场。磁学部分的重要物理量是磁感应强度和磁场强度,主要物理模型是无限长载流直导线和匀强磁场。重要实验定律是比奥萨法尔定律(与电场中库仑定律类比),重要定理是磁场中的高斯定理和安培环路定理,通过磁场中上述两定理的数学表达式,理解稳恒磁场是有旋无源场。磁场对放入其中的运动电荷有力的作用。磁场对单个运动电荷的作用称为洛伦兹力,对大量定向运动电荷的作用称为安培力。值得注意的是大学物理上册中学习的右手螺旋定则,在磁学部分有大量应用。
电磁感应部分,高中已经学过楞次定律和法拉第电磁感应定律。难点在于感应电动势分成了感生电动势和动生电动势。电动势的产生的实质是非静电力的做功,动生电动势是洛仑兹力充当非静电力,感生电动势是感应电场的力充当非静电力。磁场的能量储存在磁场中而非电感中。
光学的重点在于波动光学,包括光的干涉、衍射和偏振三部分。在光的干涉和衍射中要牢记明暗纹条件,重点理解光程差的概念,注意半波损失情况的发生。偏振的学习中主要是马吕斯定律和布儒斯特定律的应用。
量子力学基础通过研究三个经典实验——黑体辐射,光电效应,康普顿效应,得到能量不连续,光的波粒二象性,由此学习测不准原理和波函数的统计意义。重点理解物质波,波尔的氢原子理论。所谓“量子”,即为不连续,能量不连续,光不连续(光子),能级不连续等等。
以上就是笔者近些年从事大学物理教学的一些体会。