大学物理质点运动学汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇大学物理质点运动学范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

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【中图分类号】G642

一、提升大学物理课程教学重心的必要性

1.当前我国大学物理课程教学的普遍现状

现在以及过去的几十年的过程中，由于受当时人们的日常生活、生产及科学技术的限制，一直以来大学物理课程都把经典物理学部分，也即以经典时空观为支柱的牛顿力学和以库伦定律、安培定理、洛伦茨力、法拉第电磁感应定律及麦克斯韦电磁场理论等为代表的电动力学作为教学的主要内容。这两部分内容和所耗费的教学时数几乎为课程总时数的75%.而以惠更斯原理及麦克斯韦电磁场理论为依据的电磁波理论（包括波动光学）及应用只占了15%左右，以爱因斯坦相对论时空观为支柱的相对论和量子力学基础部分只占了10 %，这方面的应用就更是少者更少。有些学校甚至将原子物理部分干脆砍掉。其主要原因是在第一学期就开了大学物理课，而数学知识跟不上，学生因困于数学计算上而难以前行，把大量的时间耗费在经典物理部分。

2，人类现代生活、生产及科学技术的飞速发展的状况

与当前我国大学物理课程教学的普遍现状恰恰相反，这几年人们的日常生活、生产及科学技术的飞速发展和变化却是日新月异，突飞猛进。特别是现代信息的储存与传输理论和技术及相应的设备装置的开发和利用，更是让人目不暇接，手忙脚乱。

3. 提升大学物理课程教学重心的必要性

面对人类现代生活、生产及科学技术的飞速发展的喜悦景象，而本应在这方面做先行指导者的大学物理课程，却远远落在了他们后面，正亦步亦趋地、不知所措地步着人家的后尘，使《大学物理学》这门课程昔日的辉煌黯然失色。这真是我们物理教学的悲哀呀。

纵观上述情况，本人据自己近20多年的中专、大专及大学物理的教学经验以及对现代生活、生产及科学技术发展的感受和认识，认为我国目前大学物理课程的这种教育现状非常可危，必须尽力尽快做出相应的改革，以便及时跟上时展的需要。

二、主动有效提升大学物理课程教学重心的几点具体措施

1. 重新审视《大学物理课程大纲》，确立与时展想适应的课程重心

改革的首要问题就是应该重新审视《大学物理课程大纲》，尽力尽快把现代大学物理课程的重心提升到以电磁场理论及应用和原子物理理论及应用上来。（这种想法，本人曾在96年的全国中专物理课程大会上就提出），相应的教学内容和时数安排：

1质点运动学 2学时；质点动力学4学时；刚体动力学4学时；气体分子运动论4学时；热力学基础6学时；真空及介质中的电场8学时；真空及介质中的磁场10学时；电磁感应与电磁场10学时；振动学基础4学时；波动学基础6学时；电磁波和波动光学10学时；光的干涉8学时；光的衍射8学时；光的衍射4学时；狭义相对论6学时；电磁辐射的量子性8学时；原子核物理22学时.。

这些年来，电磁场理论及应用和原子物理理论及应用这部分内容一直是作为一般性的了解要求，学时安排少，于此相应的实验就更少。作为一个现代人，连自己身边每天使用的、生活中几乎是不能缺少的通讯工具的基本原理都不够理解，确实有些傻帽的感觉。而这些知识在大学的物理课程中如果还不能获取，那要等到从什么课程中获取呢？还等专业课吗？要知道很多专业是没有这方面的专业课程的。

2. 有机协调相关联课程 合理调整大学物理课的开课时机

那么，如何在不增加课程教学总时数的情况下，有效提升这个重心呢？显然，一是要合理有效精简经典部分（特别是中学课程已经学习过的内容），二是要要有机协调所开设的关联课程，特别是《高等数学》，另外还有《物理化学》课程（热力学和分子运动论在《物理化学》中有一定篇幅）。

学学物理课程必须的数学工具是矢量代数和微积分及解微分方程。而这部分数学理论知识是从大学第一学年的第一学期才开课的《高等数学》中获得，如果这时同时开设大学物理课程学习，无异于将一支没有相应作战武器的军队开往战场，让没有带相应施工设备的建筑工程队伍进入施工现场。其结果可想而知。可有些学校偏偏就是在第一学期就这样做了。

所以，课程的开设时机优为重要。当然，据多年的经验，多数同事认为，合理的时机应该是在第一学年的第二学期和第二学年的第一学期。约为 16*4*2=128学时（不包含实验）。这样安排，学生通过一学期对高等数学的学习，已经基本掌握了矢量代数和定积分的知识，这时正好在大学物理课中的经典部分------质点运动学和质点动力学以及刚体动力学中得到了充分的应用，真是一箭双雕。这样，才有可能做到合理有效精简经典物理部分内容，加快经典部分的教学进度，从而为加强对电磁场理论及应用和原子物理理论及应用的教学力度和深度让出时间，为完成提升这门课程重心的任务做保障，从而实现提升大学物理课程重心的目的。

篇（2）

1.2研究方法的不同中学物理因研究对象简单，数学知识基础少，所以研究方法基本是归纳法，讨论的规律基本上是从物理现象出发，通过简单实验总结出来的简单规律，比如中学物理力学中得出动量定理、动能定理的时候都是实验归纳法得出的，并且涉及的力基本是恒定的，只讲恒力的冲量、恒力的功，平均冲力等，在电磁学中只介绍匀强磁场、匀强电场的规律等。而大学物理与自然实际就更接近了，要讨论变力的冲量、变力所做的功、非均匀磁场、电场，而研究这些复杂问题所用工具主要是高等数学的微积分思想、矢量代数，通过数学推导演绎的方法结合物理概念得出物理规律，即大学物理讲的规律比中学物理的规律又上升了一个理论的高度。

1.3教学内容和教学进度的不同从教学内容来讲，中学物理量少，概念、原理、规律简单，对物理基本概念和基本定律只有初步浅层的认识，而大学物理涉及的知识量大，概念、原理多且相对复杂，对物理基本规律和物理基本定律要求更多的是掌握其本质和内涵。从教学进度上讲，中学物理讲的较慢，每个概念，每个公式，每个原理教师会进行全面详细讲解，每一个知识点教师都会讲透讲精，讲课重点放在解题技巧的应试训练上，教师会给学生总结题型，归纳方法，并督促学生为了高考不断学习，学生的学多是跟着教师按部就班。而大学物理教学内容量大，而教学时数非常有限，进度快，教师讲课一般都只着重把握知识整体框架，讲清思路，注重理论性、系统性，不象中学那样讲得精细全面。对于解题方法有总结归纳，但习题课的次数较少，学生运用所学知识解决问题的能力较弱，对习惯于被安排、缺乏学习主动性的中学生，就很难在短时间内适应大学教学过程。

1.4学生学习方法的不同中学生一般课前不预习，课后也很少翻阅知识辅导书,只要课堂上跟着老师听课，课余时间除了完成老师布置的作业外，就是作大量的习题,实行题海战术，重复熟练程度高，认为学好物理的标准就是多做题，解难题，学生自主接受新知识的能力较差，不善于提问题，对教师的依赖性较强。而大学生必须做到课前预习,带着问题去听课,课堂上抓住重点、难点，做好课堂笔记,课后要翻阅大量课外资料，对所学知识要融会贯通，及时复结，做的题目不在多,而在精，要学会自学，善于提出问题，要有比较强的学习主体意识。中学物理由于数学知识的欠缺，很多物理概念、规律都是直接给出，没有经过推导，这就决定了中学生接受物理知识的方式主要靠记忆，而大学由于有了高等数学、矢量代数、数理统计等工具，物理概念、物理规律大多可以做详尽的推理，因而大学物理学习概念更注重概念的理解和掌握，物理过程的分析和论证。

2如何做好大学物理和中学物理教学的衔接

2.1循序渐进，适当放慢教学进度学生已习惯于中学教学慢节奏,少容量，讲练结合的教学方法,若一开始就进行快节奏,大容量的教学,学生一下子不能适应，这不仅影响了大学物理的教学效果,同时也会挫伤学生学习物理的积极性。所以，我们在教学过程中最初应适当放慢教学进度，使学生逐渐适应，慢慢逐步进入正常的教学进度，从而达到让学生适应大学的教学进度，学会大学的学习方法。

2.2通过物理绪论课灌输大学物理的重要性大学教师应充分考虑大学物理和中学物理的区别,从一开始就让学生明白大学物理和中学物理在研究对象、研究内容、学习方法等方面有许多的不同，让学生知道大学物理不是中学物理的简单重复。同时我们在绪论课中，应介绍物理学的发展历史、物理学的发展现状和物理学的发展的未来展望，从而引起学生学习物理学的兴趣，另外对理工科学生来说，可以适当地给他们介绍物理学和自己未来的专业的联系，以提高他们学习物理的积极性，例如对我们纺织专业的学生，可适当介绍量子力学与纺织材料等、质点、刚体力学与纺织机械方面的关系。同时还应强调，大学物理的基础学科性质，学学物理不仅仅服务于后续的专业知识，更重要的是学会一种思维的方法、学习方法以及研究问题的方法。

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大学物理是高校理工科学生的一门必修基础课程，它注重培养大学生的科学思维能力及分析解决问题能力，帮助学生为以后的专业学习奠定物理基础。然而，目前，在我国大部分高校中大学物理的教学，仍然采用的是以教师讲解为主，且师生互动性比较差，导致学习效果欠佳。随着素质教育改革与新型教学模式的冲击，探索大学物理新的教学模式势在必行。

1.基于微课的翻转课堂教学优势及特点分析

翻转课堂是将传统教学模式中知识的传授与知识的内化两个阶段进行前后翻转，包括课前自主预习新知、课内知识解疑与内化、课后知识巩固与拓展三个部分。在课前，教师通过对教学内容、教学目标、教学重难点进行整合重组，精心查找资料，制作微课视频，让学生能够随时随地的借助于微视频和学习资料对新知识进行预习，完成知识的传递与构建。在课内，教师组织学生互动讨论，互教互学，共同分享学习成果与解惑答疑，帮助学生完成知识的内化与吸收。在课外，学生借助微视频巩固课堂知识，并且进行知识的拓展与延伸。基于微课的翻转课堂教学模式大大提高了学生的课堂参与度与动手实践时间，打破了传统课堂教学模式的壁垒，让学生真正的成为课堂学习的主人翁，促进了师生、生生之间的合作互动，实现了对学生自主学习能力与独立思考能力的培养。大学物理是一门公共基础课，通过微课与翻转课堂教学模式的结合，可以让不同专业的学生通过微视频学习本专业所需掌握的物理知识，满足了学生个性化学习的需求。同时又借助于微课帮助学生对大学物理中的重难点内容进行了解与掌握，大大提高了大学物理教学的效果。

2.基于微课的大学物理翻转课堂教学模式

2.1课前制作微视频，完成新知传递

在课前，教师根据大学物理课程标准及教材内容，将物理知识点进行逐层的分解。教师为学生准备一个或若干个视频，每个视频旨在介绍一个相关知识点。例如力学这一单元教学，可以分为质点力学与刚体力学，而质点力学又可以分为质点运动学与质点动力学，这样针对每一个知识点制作相应的微视频，微视频时间最好控制在5-10分钟之内，注意其短小、精悍的特点。例如，在《简谐振动》教学中，由于学生对教材中简谐振动的运动学方程理解比较困难，为此，微视频内容主要包括：引入生活实例介绍简谐振动现象，帮助学生初步感知，然后进行归纳总结简谐振动的物理定义、判断依据和性质特征，以基本知识点的讲解为主。微视频制作完之后，教师将其与配套基础习题发送给学生或上传到校园网平台中，让学生根据微视频学习教材内容，并且完成相关习题的练习，从而完成对课堂新知点的传递。

2.2课堂互动交流，完成知识点内化与吸收

翻转课堂教学活动的宗旨帮助学生解决问题，可以是预习时出现的问题，也可以使预设的问题。教师通过创设情境、积极引导、组织讨论、互动交流、总结归纳等活动，帮助学生完成对新知识点的内化与吸收。在《受迫振动和共振》教学中，教师首先通过回顾单摆测量重力加速度的物理实现，创设学习情境，让学生了解阻尼振动的特点，进而引出受迫振动的物理概念。组织学生分组讨论在观看微视频中的重难点，共同探讨共振现象产生的条件、共振现象的危害以及如何消除共振现象，帮助学生完成对知识点的整体构建与吸收内化。在完成基本知识点内容的学习后，让学生观看微分方程的微视频，引导学生掌握微分方程的形式及求解方式，进一步从数学思想的角度升华对受迫振动与共振的理解，最后，通过课堂测验来进一步巩固课堂知识。

2.3课后知识拓展与延伸

翻转课堂的课后拓展与延伸，可以强化学生对知识点的理解，学生可以利用微课程对某个专题或问题进行更加深入的探究，拓展学生概念和知识学习的深度和广度。在课后的学习探究环节中，教师还要通过网络互动平台建立课后补救教学和作业反馈机制，实现线上与线下、课内与课外相结合的教学模式，为学生创造出更多的学习机会，也为学生自主探究学习与补救学习等提供了便利。

3.结语

综上所述，基于微课的大学物理翻转课堂教学模式的构建，是适应当前社会及企业转型升级发展对应用型人才的需求，翻转课堂将互动讨论、互动交流作为两大利器，教师在课中进行答疑解惑。同时，将微课程和翻转课堂结合可形成对学生学习过程的有效控制，弥补了传统物理教学中互动教学和个别化教学的不足，充分调动了学生学习的积极性、主动性、创造性，改变了我国传统课堂教学学生总是处于被动接受和被动灌输的局面，促进了大学物理教学改革的发展。

参考文献：

[1]周战荣,马进,沈晓芳.大学物理微课教学的探索与实践[C].全国高等学校物理基础课程教育学术研讨会.2016:121-124.

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刚体的定轴转动作为高职高专物理教学中的必修内容，因其原理在社会生产活动中应用广泛，受到了广大教师和学生的普遍重视。但因现阶段高职学生接受和理解能力的差异，导致该部分内容的学习似是而非，缺乏明晰而正确的认识，没有取得预期良好的效果。针对这种情况，笔者利用自己学习和教授普通物理数年的经验，尝试寻找一种类比的方法，力争在降低学习起点的同时，使同学们对普通物理中该部分的内容有一个较为清晰的认识。

牛顿三大运动定律贯穿着普通物理学产的始终，而同学们经过初中、高中数年物理知识的学习，对质点的运动公式了如指掌。刚体的定轴转动作为大学物理才开始学习的内容，如果突兀地对这一章节开始讲授，对于基础薄弱、接受能力较弱的同学而言，无异于是一场痛苦经历的开始。我们能否找到一种方法，让刚体定轴转动的学习不必另起炉灶，而是借助于同学们已有的知识储备，较为轻松地顺利地接受和学习这章内容。牛顿三大运动定律的适用对象是宏观低速运动的物体，我们可以把它理解为它不仅适用于宏观低速的质点运动，满足这两个条件的刚体的定轴转动同样也可以写出自己的牛顿运动定律或者类似公式，只不过因为是刚体的定轴转动，公式中的有些符号或量值会以另外的一种形式出现。也就是说，刚体定轴转动的公式也可以写成质点运动里一样简洁类似的样子。下面我们尝试着从质点运动学公式的角度去找寻定轴转动刚体各公式的对照。

对于一个质点而言，我们只需要知道这个物体的质量m，受力，初始位置矢量0和初始时刻速度0即可以描述出这个质点运动速度，即：

t=0+at 速度公式

a= 牛顿运动第二定律

也可以描述出物体的运动状态量，即：

t=0+0t+at2

既然刚体的定轴转动与质点运动均适用于牛顿三大定律，那么定轴转动也应该存在一个和上述式子形式相似的表达，只不过因为它是转动，每一个量可能会有所变化，就像披了层面纱，化了妆一样，重新出现在刚体定轴转动的牛顿运动三大定律的宏伟大厦下。

在刚体的定轴转动中，描述一个刚体的转动变化用角位移θ，角位移的变化率可用角速度ω=来表示，角速度的变化量可以用角加速度α=来表示。同时，对于定轴转动的刚全而言，它也存在着一个量使其正比于角加速度α，由刚体的定轴转动得知这个量为力矩Me=・d，d为作用力对转动轴的力臂。

仿照质点运动学a=，在转动里也应该存在一个类似质点动动中质量地位的物理量，这一点我们可以用转动物体的动能表达公式来寻找。刚体定轴转动物体的动能表达式Ek=∑mv2=Jω2，因转动物体的每一质量元它的线速度与角速度之间大小由=ωr来联系，所以每一个转动物体的动能都可以写成Jω2，即每一个转动物体的J=∑（mr2）都可以找出来，我们称之为转动惯量。我们发现刚体定轴转动中的动能Jω2与质点平动的动能mv2有类似之处，而刚体定轴转动中的转动惯量J也和质点平动动能中的质量m地位相当，即披了面纱的质量。

至此，我们找出了刚体定轴转动的几个基本物理量，力矩Me，转动惯量J，以及角位移θ，角速度ω，角加速度α。仿照质点运动学公式可以写出：

ωt=ω0+at角速度公式

α=刚体定轴转动的转动定律

θt=θ0+ωt+αt2

也可以写出：

L=Jω角动量表达式Met=L=J（ω2-ω1）

角冲量定理

Medθ=Ek2-Ek1=J（ω22-ω12）

动能定理

总结

不管是质点运动还是刚体的定轴转动，只要都满足宏观低速的条件，那么我们都可以写出它们自己的牛顿第二定理，以及由牛顿第二定理所推导出来的一系列公式。对于教学而言，只需要大家知道牛顿第二定理的形式，而代入转动物体有所变化的量值后，即可以写出牛顿第二定理在刚体定轴转动里的公式表达。同样基于相同的表达公式，我们也可以轻而易举地写出其它诸如角速度公式、角位移公式、角动量定理和动能定理在刚体定轴转动中的表达，相信学生对刚体的定轴转动也会有如质点运动里一样的深刻认识。

【参考文献】

[1]赵建彬主编.物理学.第一版.北京：机械工业出版社，2004

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1 引言

在大学物理的教学过程中，一般在讲完第一章质点运动学后，即进入第二章质点动力学内容的讲述。而在质点动力学里重点讲述牛顿三大定律及其应用[1-2]。对于牛顿三大定律的应用部分，因为涉及矢量分析及其计算、微分及积分运算等高中物理基本不涉及的内容，故该部分相对来说内容比较好讲，课堂效果也比较好。但对于牛顿三大定律的阐述部分，因为在高中物理里就对此有比较系统的论述，故大部分学生感觉这一部分内容和高中物理一样，甚至有些老调重弹的感觉。因此，在大学物理课堂里讲述牛顿三大定律的时候，如果不对牛顿三大定律作一些拓展的话，那课堂效果将比较差。本教学论文将从绝对空间、相对论等近代物理知识点出发对牛顿第一定律的拓展作些相关研讨。根据本人的教学经验，这种简要的拓展对课堂效果是会起到良好作用的。它不仅可加深学生对牛顿第一定律的理解，而且也让学生简单了解了近代物理和经典物理的异同。特别是，通过这种简要的拓展，可激发学生对学习物理及探索自然界规律的兴趣。

2 牛顿第一定律的相关拓展

在高中物理里，物理教材一般会对牛顿第一定律的内容作如下描述：如果物体所受的合外力为零，则物体将保持其静止或匀速直线运动的状态不变[1-2]。需要注意的是，经过上个世纪无数物理学家的努力，以相对论和量子力学为基础的近代物理已建立起来。而近代物理表明，牛顿力学体系，即牛顿三大定律及万有引力定律都只是在低速、宏观、弱引力条件下成立的[1-2]。因此，考虑到大学物理里后面也会讲述近代物理的相关知识，故在大学物理里讲述牛顿三大定律时将其与近代物理相关知识联系起来的拓展是可行的。下面我们将重点对牛顿第一定律作一些拓展性的探讨。

对于牛顿第一定律的相关拓展，一般可以先从力与物体的运动状态之间的关系来阐述。在历史上，古希腊的亚里斯多德是第一个对力和物体的运动状态之间的关系进行思考并做出结论的人。他从一些简单的事实如手推车现象中得出力是维持物体运动状态的原因。因为，人推车后即给车力的时候，车就可运动起来即可具有运动状态；而人放手不推车后即不给车力的时候，车将静止下来即将不具有运动状态。因此，在车运动和静止两种状态中，人给车的力是至关重要。简单来说，没力就没有运动，因此力是维持物体运动状态的原因。对于该论点，在接下来的将近两千年时间里直到伽利略的出现，人们一直认为它是正确的。从严格意义来说，伽利略的出现才是科学的真正诞生，因为是伽利略将科学实验带入了哲学思辨里。从而使得科学变成一门实验的科学，进而将科学从哲学里分离出来。在著名的斜面实验里，伽利略发现：当小球在很光滑的毛皮滑行时，抬起毛皮的两边，并固定小球在其中一边下滑时的初始高度而降低另一边毛皮的高度时，小球在毛皮滑行的距离虽然变长，但在另一边毛皮小球能滑到的最高高度却和该边固定的初始高度一致。由这一实验现象启发，如果降低另一边毛皮的高度至零，则小球将永远运动下去。明显，一直运动的小球在水平方向上没有受到力的作用，也就是小球能一直维持运动但却并没有受到力的作用，因此力并不是维持物体运动状态的原因。进一步，伽利略认为力是改变物体运动状态的原因。而物体不受力时，物体具有维持运动或静止状态的惯性，也即惯性定律。因此，牛顿第一定律实际上与伽利略的惯性定律一致，故牛顿定律也常被称为惯性定律。

对于力与物体运动状态的关系的讨论，有些高中作为牛顿第一定律的拓展也做了相关阐述。因此，在大学物理课堂里做上面这些阐述有可能是不够的。实际上，在牛顿第一定律里，还可与近代物理相关知识联系起来作进一步简单的拓展。因为，物体的运动与静止状态是相对的。比如，相对于地面是静止的物体，相对于运动的汽车而言就是运动的。因此，在牛顿第一定律描述里，物体不受力时将保持匀速直线运动状态或静止状态时，实际上隐含着参考系。而我们通常将保持匀速直线运动状态或静止状态的物体称为惯性参考系。而惯性参考系背后实际上又隐含着绝对空间的概念。牛顿本人对此非常清楚，因为他清楚知道他的牛顿第二定律只适用于惯性参考系。因此，牛顿为了很好的定义惯性参考系，他在他的划时代巨著《自然哲学的数学原理》里提出了绝对空间的概念。他认为绝对空间是存在的，而且和绝对时间一样是均匀分布的。而惯性参考系则是相对于绝对空间静止或匀速直线运动的参考系。至此，牛顿第一定律从逻辑来看似乎是完美无缺的。但绝对空间是否存在呢？牛顿本人对此也作了简单的理性思考，如牛顿水桶实验等来验证绝对空间的存在。但是，在近代物理里随着相对论的提出，我们知道绝对空间和绝对时间都是不存在的，即空间和时间都是相对的。在享受创建狭义相对论成功所带来的喜悦的同时，爱因斯坦很清醒的认识到在他的狭义相对论里存在一个严重的困难，即：因为抛弃了绝对空间，惯性系将无法定义[3]。而狭义相对论里的两条基本原理，即光速不变原理和相对性原理也都是在惯性系里定义的。

3 结语

在本教学研究论文里，我们对大学物理课堂里如何讲述牛顿第一定律做了相关的拓展性研讨。本研讨主要基于力与物体运动状态的关系、惯性定律、惯性参考系、绝对空间及相对论等脉络来进行展开。因此，本拓展不仅可展示牛顿第一定律背后丰富的哲学、人文历史、逻辑等内涵，也可展示其背后丰富的物理内涵。需要注意的是，虽然相对论已经取得了巨大的成功，但人类的思考与探索还依然前行。此外，在大学物理课堂里对牛顿第二定律、第三定律作相关性拓展讲述也是值得教学研讨的课题。本教学论文的研讨也算是对此课题的抛砖引玉，希望能对同行有所帮助，从而对大学物理的课堂教学起到绵薄之力。

参考文献：

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物理学习的突出特点是理解物体运动变化过程的原理，即注重物理情景。在物理解题过程中，如何把抽象的文字题意表述转化为较直观的情景？在此，物理图像起到了不可替代的重要作用。从近几年的高考情况来看，物理图像作为重要的考查内容，在高考试题中出现的频率很高，从不同的侧面考查了学生观察分析、收集信息、推理判断、作图处理数据和用图解决物理问题的能力。因而在高一起始阶段的物理教学过程中我们应重视运用几何图形、函数图像进行表达、分析问题。重视图像教学将有助于学生运用数形结合的方法解题，加深对物理概念和规律的理解，并形成正确的物理情境。当然在物理图像教学面临着各种各样的困难，尤其是学生普遍感觉能听懂但解决实际问题时存在困难，笔者就高一起始阶段的两个非常重要的知识点（运动学图像和力学图像）教学案例中遇到的问题作一个简单的探讨，希望能够对高一初始阶段的图像教学有一定的帮助。

一、运动学图像

作为高一起始阶段的图像教学，一直是学生面临的一个难点，在图1位移图像中学生不容易理解AB段表示静止状态，并且学生总错误地认为图1所示的位移图线就是质点运动的轨迹；还有对图（a）、图（b）中图线的斜率表示的物理意义感到很难理解……

那么教学中我们该如何突破这些难点呢？

首先，引导学生理解坐标轴表示的含义，从分析图线上对应的坐标点的物理意义来明析物理状态和物理过程的。如图1中纵坐标x表示的是质点的位置坐标，那么我们不难发现OA、BC段上各点的位移逐渐变大表示质点向同一方向的直线运动，AB段上各点位置坐标不发生改变说明质点在这一位置保持静止，CD段上各点的位移逐渐变小说明质点作反方向运动；其次，重视由数学函数图象向物理图像的转换。同一图象坐标轴的符号换成物理量的符号，学生并不能顺利过渡到对物理过程的理解。教学中我们发现把一个物理规律或实际的物理过程抽象为一个图像，这个图像建立在特定的坐标中，而且图中的点、线、面都有特定的物理意义，在思维上存在一个较大的转化跨度。因此，教学中我们应当考虑学生数学知识的基础，抓住函数关系式的特征，将数学变量转换为实际的物理量，将函数图象转换成物理图像。如右上图所示：可以将物理图像与函数关系式y＝kx类比，那么图（a）就相当于将y换成位移s、x换成时间t，s＝vt就是图像对应的关系式。第三，重视简单图像，注重物理方法的指导，培养学生的识图能力。如图（a）和图（b）的区别，虽然图像相似，但只要找准对应的纵轴的变化关系，理解起来还是比较容易的。

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二、力的合成与分解

在教学中我们发现虽然学生对力的图示有了一定的基础，对平行四边形法则也有一定的了解。但在理解力图示法时，对“长度”和“力的大小”存在着认识障碍，“标度”会让学生误认为线段的长度就是力的大小。

例如：（2009·江苏高考）用一根长1 m的轻质细绳将一幅质量为1 kg的画框对称悬挂在墙壁上。（如图2）已知绳能承受的最大张力为10 N，为使绳不断裂，画框上两个挂钉的间距最大为（g取10 m/s2）（

）

A.■ m B.■ m C.■ m D.■ m

本题主要考查受力分析、物体的平衡知识，意在考查考生运用物理知识处理实际问题的能力。画框处于平衡状态、所受合力为零，绳能承受的最大拉力等于画框的重力，根据力的平行四边形定则，两绳间的夹角为120°，则两个挂钉间的最大距离为■ m。教学中我们发现，在受力分析时，很多学生总是误认为绳长就是力的大小，因此在高一起始阶段教学中应从学生能够感知和理解的日常现象和规律出发，理解合力的概念，从实验现象总结出力的合成规律，并通过作图法求共点力合力的规范性练习，让学生领悟“形”向“数”的转换。

总之，高中物理知识性强，有些规律需要通过学生自己理解、总结，甚至有些规律与生活中经验相悖，图像法在形象地反映物理规律、表达物理知识时比枯燥的文字、公式更容易理解和掌握。因此，为了让学生能适应高中物理的学习，我们在高中物理教学过程中应更多地采用此法。

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微积分是指把复杂的问题进行时空上的有限次分割，在有限小的范围内进行近似处理，然后让分割无限地进行下去，局部范围无限变小，则近似处理也就会越来越精确，这样在理论上得到的结果。微分是指在理论分析时，把分割过程无限进行下去，局部范围便会无限小，积分是指把无限小个微分元求和[1]，微积分是高等数学中比较重要的一个分支.从大学物理和高等数学的发展史中可以看出两者相互联系，相互促进，物理学提供相应的“现实模型”，高等数学提供“抽象的解决方法”，所以高等数学是大学物理课程的必备基础与工具.

1 微积分在大学物理中的重要应用

下面主要从大学物理中力学和电磁学两部分的几道例题分析一下微积分的重要应用：

上面例题是质点运动学的一个典型例题，解题思路是先运用数学导数的概念，即通过求平均变化率的极限来得到瞬时加速度，列出重要的数学表达式，把数学导数的知识巧妙地应用到物理学当中去，接下来通过给定的初始条件进行定积分，即对微元进行求和，最终算出结果，把看似复杂的变速问题变得更加简单化.

比较方法一和方法二，明显可见方法一的便利之处，求解过程相对简捷，从方法一可看出微积分知识和简单物理模型的密切结合， 不仅能使学生更加深入地理解基本物理理论知识，而且能够使学生开阔思路，触类旁通，这也是物理教学比较重要的一方面.

篇（8）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（c）-0214-01

大学物理是理工科院校学生必修的一门基础课，一般在大一的下学期开设，这时学生虽然有一定的数学基本知识，但由于物理教学仍停留在理论的层次上，繁琐的数学推导，让学生感觉到大学物理的理论性太强，与实际应用偏离很大，这导致一部分学生失去学习物理的兴趣，这一现象引起物理教师的对如何讲授大学物理做了一系列的探索改革，主要在教学方法上、教学内容上以及教学手段上都做了相应的改革方式，关于大学物理改革方法的文章也很多，如闫玉丽撰写的关于大学物理教学改革的思考[1]，管薇的工科大学物理教学改革的思考[2]，张明霞浅谈大学物理教学改革[3]等等。

如今，计算机技术的迅速发展，给我们提供了强大的计算能力，如mathematic、matlab等具有计算能力并有作图功能的软件被引入到物理教学当中，尤其是matlab，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成一个方便、界面友好的用户环境[4]。大学物理课程中有许多抽象、复杂的物理规律和现象，用传统的方法讲授会使教学受到一定的限制。本文结合matlab语言特点，对大学物理的教学内容适当运用matlab模拟，让学生体会到学学物理的乐趣，激发他们的学习兴趣。

1 Matlab在大学物理教学内容中的模拟应用

1.1 Matlab在质点力学中的应用

运动学对刚刚进入大学校园的大一学生来说，既熟悉又陌生，内容上都接触过，但计算方法是大学学过的微积分，看似多了这么一点，给学生却带来很大的困扰。一部分学生由于微积分没学好，感觉物理难学，还有的学生觉得是高中的知识，简单，对大学物理也不够重视，等等原因，导致学生对大学物理失去兴趣。如果我们在课堂上，能用其他的方法解决同样的问题，会收到很好的效果。

这里举一简单的例子，用Matlab模拟一下斜抛运动。图1是抛体的射程和射高与抛出角之间的关系。从图1中我们可以直观的看出，抛出角是锐角时，射高随抛出角的增大而增大，而射程是先随抛出角增大而增大，然后随抛出角增大而减小。

1.2 Matlab在声学中的应用

Matlab在机械振动方面的模拟应用也有很多，比如宿刚等写的《Matlab在大学物理课程教学中的应用》[5]，代红权所撰写的教学论文《Matlab在物理教学上的一些辅助应用》[6]等等，论文里所列举的Matlab的应用实例，在这里就不在重复了，我们都可以把这些引入到物理课堂上，让学生感到学习物理能够开阔他们的视野，体会到物理与现实处处接轨。比如多普勒效应可以应用在医学上、移动通信和交通上、农业和气象等等方面，下面给出多普勒在声学一种常见的现象。火车人人熟悉，而火车从远而近时其汽笛声变响，音调变尖，相反地，火车从近而远时汽笛声变弱，音调变低这其中的原理未必有人去探究，实际上这就是一种多普勒效应。现在用Matlab模拟一下。如图2上半部分是声源信号的波形图，下半部分是观测者接收到信号的波形图。从图2中可以很清楚的知道，观测者接收到的波像是被压缩了，很明显，其频率大于波源发出的信号频率。这样给学生讲火车汽笛声的变化就很容易理解，易被学生接受。

2 结论

Matlab在大学物理其它方面的应用也很多，光学、热学以及电磁学，我们都可以适当的引入Matlab，比如光学中的杨氏双缝干涉、牛顿环等，热学中的麦克斯韦速率分布，电磁学中电偶极子的电场以及电势分布、电流环的磁场分布等，都可以用Matlab进行模拟演示。总之，巧妙的利用Matlab，不仅对大学物理的教学内容甚至教学手段都做到了适当的改进，这对学生来说，学习物理的积极主动性得到了提高，对教师来讲，不断的去探索教学改革，达到提高大学物理的教学质量。

参考文献

[1]闫玉丽.大学物理教学改革的思考[J].教学研究，2011（6下）.

[2]管薇.工科大学物理教学改革的思考[J].新课程研究，2012（4中旬）.

[3]张明霞.浅谈大学物理教学改革[J].科技创新导报，2012（9）.

篇（9）

引言

在质点力学中，常见问题之一是求解质点运动轨迹，方法是先求出质点运动学方程，然后消去时间t，得出质点运动轨迹；或者是先列出质点运动微分方程，消去方程中的时间t，得出质点轨道微分方程，求解轨道微分方程，得到质点轨道方程。为了计算方便，通常还要考虑选取合适坐标系，如小船在流动水中运动，求解轨道方程[1]；质点在有心力作用下运动，求轨道方程等问题，均采用平面极坐标[1]。文章选取平面直角坐标系，求解出了小船在流动水中运动轨道方程，并讨论了小船相对速度和牵连速度取某些特定值时，小船运动轨迹形状。

1 极坐标和直角坐标下小船运动轨迹

文献[1]给出了这样的问题：小船M被水冲走后，由一荡桨人以不变的相对速度v2朝岸上A点划回。假定河流速度v1沿河宽不变，且小船可以看成一个质点，求船的轨迹。

1.1 极坐标下小船运动轨迹的求解

图1 水流速度v1，相对速度v2

以A为极点，岸为极轴建立坐标系，如图1，船沿垂直于r的方向的速度为-v1sin？，船沿径向r方向的速度为v2和v1沿径向的分量的合成，即

（1）

（2）

两式相除，得 （3）

对两边积分，得

（4）

设■=k，■=？琢，C为常数

即 （5）

代入初始条件r=r0，？渍=？渍0。设■=？琢0，有

，得 （6）

（7）

此即小船在极坐标系中的轨迹方程。

1.2 直角坐标下小船轨迹的求解

建立如图2所示直角坐标系。

沿x方向： （8）

沿y方向： （9）

两式相除，得 （10）

这是个可分离变量的方程，令■=u

由微分知识，知

（11）

（12）

化简得 （13）

解得 （14）

其中C为常数

设初始条件x=x0，y=y0

将初始条件代入（14）式，得

（15）

（16）

此即小船在直角坐标系中的轨迹方程。

2 结束语

（1）当v2=0，即船的相对速度为零时，由（8）式知：x=v1t+x0，y=y0，其中：x0，y0为t=0时，小船初始位置的坐标，由此可见，小船的运动轨迹为一直线。

（2）当v2=v1，即船的相对速度等于水流速度时，小船运动的轨迹方程：x=-■y2+■。

（3）当v1=0，即在静水中时，由（10）式知：■=■，y=ax，a为常数，船的运动轨迹为一直线。

由此可见，采用极坐标和直角坐标都能求解出小船在小河中的运动轨迹。用极坐标求解小船的轨迹，求解步骤少，计算简便；用直角坐标求解小船的轨迹，运算较为复杂，但结果易于讨论，直观性好，也符合利用直角坐标的习惯。

参考文献

[1]周衍柏.理论力学教程[M].北京：高等教育出版社，2009.7，22-23.

篇（10）

知识的通俗化、表达的简单化，理论推导的简洁化，是“易懂性”的主要方法。

一、理论推导简单化，使公式好学、好记

德·纳伊曼在《世界高等教育的探讨》一书中写道：“那种主要是建立在吸取知识基础上的教育体系，正在变得非常荒谬。目前的教育体系应该朝着发展青年的成年人能力的方向发展，而不是朝着他们的知识的方向发展”，“在各级体系里，特别是在高等教育阶段，如果现在人们估计用80%的时间来传授知识，用20%的时间来获得学习方法和研究方法得话，这种比例将要根本改变”。

物理的许多公式与定理过于一般，其证明过程重复、难记、难想。其实，适当地加强条件，这些结论都变得好学、好记、好联想，学得愉快，用得轻松.就可以用80%的时间来获得学习方法和研究方法，仅用20%的时间来传授知识。

例如，在质点运动的描述教学中，首先谈谈数学导数的意义。

加强了学生对速度、平均速度；加速度、平均加速度；角速度、平均角速度等公式的理解及应用，从而使教学简单化。

二、巧设陷阱，知识通俗化

学生是学习的主体，教学的方式方法要有利于调动学生学习的积极性，发挥他们学习的自觉性和主动性。而不经设计的注入式教学和形式上的老一套通常会使学生感到刻板、抽象，甚至厌倦，容易产生负面影响。因此，教与学之间的沟通是不容忽视的。因此每节课都要精心准备，问题的引入要有充分的铺垫，并且目的性明确地设置问题，引导学生参与讨论。

在讲质点运动物理量之间的关系时，以一简单的例题：质点以加速度a沿x方向直线运动，初速度v0=2，求t时刻质点的速度。同学很快给出答案：

有的同学：错了！不对！没错！（七嘴八舌），

教师：（佯装不知）怎么？有什么不妥吗？难道公式用得不对？同学进入了思考。

教师：好！对比两个问题的加速度a=2与a=2t不难发现a=2是匀加速；而a=2t是变加速。V=2+at是匀加速的答案（中学的知识）：而a=2t是变加速。就必须用变化的知识（微积分的方法）解决问题，所以正确的方法：

教师顺势利导，全体学生积极参与，使学生对知识的理解更深刻、通俗，课堂气氛活跃，教学进程有条不紊。

三、步步为营，教学简洁化

大学物理内容多，学时紧，不可能像高中阶段有更多的时间进行重复的同步训练，授课内容一定要精选，既要符合学生实际，又要有利于开阔学生视野。教学过程中既要加强知识点的分析或也要注重知识的扩展，更要点拨让学生思考，不仅有利于巩固所学知识，更能激发起信心和决心。

因此，教师不只是要把教学要求中的内容讲出来，更要看重的是学生接受的程度，如果照本宣科，如果脱离教材实际，不经设计的注入式教学和形式上的老一套通常会使学生感到刻板、抽象，甚至厌倦，容易产生负面影响，使学生势必昏昏欲睡，学生的基本能力和基本技能得不到应有的培养和锻炼，是绝对不会收到预期效果的。因此，采用步步为营的教学，使枯燥的教学简洁而有趣，最大限度地调动学生的参与意识，化引发他们的学习兴趣。在这个过程中，起主导作用的教师必须精心地做出全方位的策划，严谨而又不失灵活地在教学中加以贯彻，要时时注意观察学生的动态，有效地控制讲课的节奏，给学生留有充分的思考时间，使教学简洁、易懂。

进行新的内容之前，告诉学生感兴趣的问题，而不是传统意义上带有任务性的问题。鼓励学生积极思维，调动学生求解、研究问题的欲望。学生带着想知道的问题听讲，注意力自然格外集中，对内容的理解也将会有事半功倍的效果。

大学生的培养与中学生不同，应有较强的自学与获取知识的能力，教学方法虽然多种多样，但教学原则和教学思想应该是明确的，那就是在教学实践中，以积极的态度感染学生，上课精神饱满、乐观热情，让学生在清新、轻松的环境中以愉快的心情、积极的态度学习。教学重点简明扼要，清晰易懂，在处理难点的过程中，要引导学生学会逐步分解难点、化解难点的思维方法。只要用心思考，用心体会和实践，形成一套具有自身特点而又为学生所乐于接受的个性化教学方法。

参考文献：

[1]德·纳伊曼.世界高等教育的探讨.教育科学出版社，1982