【高斯定理在大學(xué)物理解題中的探究（論文）9800字】

圖所示的圓柱形高斯面，做以細桿為中心軸、為半徑的圓柱面。又細桿是勻質(zhì)細桿，所以細桿周圍的引力場強的分布滿足軸對稱性，故細桿外任一點，只要與細桿距離相等，那么這些點的引力場強也大小相等，其方向為由場點沿著垂直于細桿的徑向指向細桿。其通量為其中，等式右邊第一項和第二項為0，根據(jù)通量定義，圓柱高斯面的上下底面的方向與方向處處夾角為，不難得出其通量為0；在圓柱的側(cè)面，的方向與方向處處夾角，且側(cè)面上各點的大小相等，因此由引力場的高斯定理：為高斯面內(nèi)所包圍的質(zhì)量，即：結(jié)合上式，有：解得：方向是由場點沿著垂直于細竿的徑向指向細桿。2.3.2以勻質(zhì)球殼引力場強度求解為例例5，如圖所示，有一勻質(zhì)球殼，求球殼內(nèi)外的引力場強度。解：（1）在球外任取一點P，過P作與球面同心的高斯面S，如REF_Ref22317156\h例題8圖所示，從質(zhì)量分布的球?qū)ΨQ性，我們知道高斯面上各點引力場強度大小相等，方向是從P點沿徑向指向球心，PS面的通量P由高斯定理所以（方向為由P點沿徑向指向球心）（2）當(dāng)P點位于球殼內(nèi)時，過點P作與球面同心的高斯面，面內(nèi)質(zhì)量,故，因而總結(jié)：利用高斯定理求解引力場場強的基本方法：根據(jù)高斯定理的適用條件分析其對稱性過一點沿對稱性構(gòu)造封閉的高斯面合理運用高斯定理求出引力場場強的大小明確引力場場強的方向上述兩個例題都是通過引力場的高斯定理求解引力場強度，基于建構(gòu)主義理論以及多元智能理論，教師在講解這一部分內(nèi)容時，應(yīng)該遵循這兩個理論，首先，教師構(gòu)建“支架”，使學(xué)生類比靜電場的高斯定理推導(dǎo)出引力場的高斯定理的定義以及適用范圍，學(xué)生獲得一定的邏輯——數(shù)學(xué)智能、空間智能，有一定的理論基礎(chǔ)之后，提出在勻質(zhì)無限長細桿中如何利用引力場的高斯定理求解引力場強度，引導(dǎo)學(xué)生翻閱書籍，給學(xué)生一定的線索與方法，也可對這個例題進行簡單的分析。在學(xué)生了解基本求解思路后，擴展思維，提出在勻質(zhì)球殼中如何利用引力場的高斯定理求解引力場強度，給學(xué)生獨立思考的空間，教會學(xué)生知識變成教會學(xué)生學(xué)習(xí)。學(xué)生經(jīng)過一定的思考，得出自己的見解，經(jīng)過小組討論，集思廣益，得出一定的思維方法，教師再進行點評評價，加深印象，使學(xué)生更好的掌握引力場強度的高斯定理，并讓學(xué)生在課外自己勤加練習(xí)，最終學(xué)生的內(nèi)省智能以及自然觀察智能也顯現(xiàn)出來。3高斯定理在大學(xué)物理解題中的教學(xué)策略3.1重視微積分教學(xué)重視微積分教學(xué)，強化學(xué)生的高數(shù)基礎(chǔ)：教師應(yīng)改變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念。傳授學(xué)習(xí)微積分理論知識的同時，注重學(xué)生學(xué)習(xí)微積分的實用性。在教學(xué)的過程中，不僅要注重基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)，還要注重與實踐的結(jié)合，因此，教師在進行高等數(shù)學(xué)微積分教學(xué)的過程中，可以根據(jù)自身的相關(guān)經(jīng)驗，以案例的方式輔導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠深入利用書本上的知識，為今后的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。教學(xué)的本質(zhì)是促進學(xué)生整體素質(zhì)的全面發(fā)展，所以，微積分教學(xué)的重點是在于培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，為其他學(xué)科的學(xué)習(xí)提供良好的基礎(chǔ)，高斯定理在大學(xué)物理中的應(yīng)用就很好的將數(shù)學(xué)問題融入物理中，將抽象的物理變得更加生動有趣。3.2強化概念講解強化概念講解，掌握定理內(nèi)涵：教師雖在對大學(xué)物理中的高斯定理概念的講解時無須深入，繁瑣化，但簡單正確揭示概念的定義以及對知識的適當(dāng)擴展是必須的，例如高斯定理的適用條件有些什么？針對學(xué)生的兩個問題：（1）電荷分布具有對稱性是利用高斯定理求場強時的必要條件嗎？（2）最適用的高斯面應(yīng)該如何選擇？通過教師的概念和定理內(nèi)涵的解釋，學(xué)生的這三個問題將迎刃而解。這不僅能使學(xué)生思路清晰，不易使知識點混淆，也能使學(xué)生體會到：要使自己的物理知識得到更完善還有數(shù)學(xué)知識等待著去學(xué)習(xí)。3.培養(yǎng)學(xué)生合理構(gòu)建模型能力明確問題的類型，培養(yǎng)學(xué)生合理構(gòu)建模型的能力：為了使物理問題研究變得更加簡潔，我們往往會忽略他的次要因素，抓住其主要因素，將問題理想化，這就是所謂的構(gòu)建物理模型。我們在利用高斯定理求解大學(xué)物理中的一些問題時，例如求靜電場強度，引力場強度等，確定對稱性后，就需沿著對稱性構(gòu)建一個封閉的高斯面，使得求電場強度、引力場強度等時更加簡潔方便，簡化了大量的繁雜積分運算過程。3.4啟發(fā)式教學(xué)啟發(fā)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生主動總結(jié)解題方法：啟發(fā)式教學(xué)的主導(dǎo)思想認為學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，課堂上真正的主人是學(xué)生，教師要充分調(diào)動其學(xué)習(xí)積極性和主動性。啟發(fā)式教學(xué)同時是將知識和智力熔于一爐的教學(xué)方法。【5】由于物理學(xué)科的本質(zhì)是實驗學(xué)科，因此它可以把知識和智力更好的聯(lián)系在一起。在高斯定理在物理解題的應(yīng)用上，要根據(jù)學(xué)生掌握知識程度的不同進行教學(xué)，因材施教，展示學(xué)生各種能力，例如：利用課余時間讓學(xué)生去圖書館查閱資料，撰寫有關(guān)高斯定理在大學(xué)物理中的應(yīng)用的小論文活動，這樣不僅培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)地研究問題的學(xué)風(fēng)，而且提高了學(xué)生分析問題及總結(jié)、歸納能力；同時可以開展有關(guān)高斯定理的專題講座，不僅強化了課本知識，同時也培養(yǎng)學(xué)生的表達能力；在課堂的作用也不容小覷，課堂討論能給學(xué)生提供發(fā)言討論、交流信息的機會，促使每個學(xué)生積極參與討論，各自表達自己的意見，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，從而有效地培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)能力，并有利于提高學(xué)生口頭表達能力。例如，在高斯定理的學(xué)習(xí)上：學(xué)生應(yīng)該根據(jù)自身情況，去歸納總結(jié)一個適合自己的解題方法，在面對此類問題時，能夠更好地透過現(xiàn)象看本質(zhì)，解決高斯定理在大學(xué)物理的應(yīng)用這一類問題。結(jié)論：筆者在上面文字中對高斯定理在大學(xué)物理解題中的研究進行了分析。這些結(jié)論都是筆者通過閱讀大量參考文獻而得出來的一點鄙見，旨在能夠通過個人的一點建議為一線教師哪怕是有那么一點點幫助，也是筆者的榮幸。但是，筆者深知，大學(xué)物理教學(xué)恰似一片汪洋大海，而高斯定理部分的教學(xué)又是大海中頗為豐富的一部分，因此，雖然我對其進行了一部相關(guān)研究，也得出可以一定的結(jié)論，但是真正要把這一部分內(nèi)容研究透徹，還需要更多同仁們的努力才能使之更加輝煌，才能更加使我們的物理教學(xué)有更多的創(chuàng)新。但是我們的物理教育也要融入更多的心理學(xué)教育學(xué)因素進去，否則我們教育出來的學(xué)生會相當(dāng)?shù)墓?，這也是我們需要深思的一點。在新時代，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)極為重要。教師在進行大學(xué)物理中的高斯定理的講解時一定要基于建構(gòu)主義理論和多元智能理論，從物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)責(zé)任與態(tài)度這四個方面來進行，是大學(xué)生在利用高斯定理求解大學(xué)物理的問題時，能夠得心應(yīng)手，高斯定理是整個大學(xué)物理中頗為重要的一個章節(jié)之一，學(xué)好高斯定理對于學(xué)生思維發(fā)展有著極為重要的作用。本文筆者基于構(gòu)建主義理論和多元智能理論，創(chuàng)設(shè)一些例題并對其分析，總結(jié)一定的求解方法，得出高斯定理在大學(xué)物理解題中的教學(xué)策略，將有利于理工類大學(xué)生更好地學(xué)習(xí)大學(xué)物理中的高斯定理。未來，在人工智能大勢所趨的時代，大學(xué)生一定要勇于創(chuàng)新與突破，堅持將理論與實際相結(jié)合。筆者相信，只要每位教師都能為自己的教育理想而奮斗，那么一定會有一個更加美好的明天。總之，筆者認為我們的物理教育將會是一片光明。最后筆者將借用愛因斯坦的一句話來結(jié)束整篇文章：“在一個崇高的目的的支持下，不停地工作。即使慢，也一定會獲得成功?！眳⒖嘉墨I[1]梁燦彬，秦光戎，梁竹健.電磁學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1980.[2]左小敏.基于多元智能理論的多元化教學(xué)模式在物理教學(xué)中的應(yīng)用研究——以《力學(xué)》課為例[J].教育教學(xué)論壇,2018(43):75-76.[2]陳修芳.從高斯公式到高斯定理[J].科學(xué)之友,2010,No.451,20-21[3]彭婷;吳維寧;蔡亞璇.電磁學(xué)高斯定理學(xué)習(xí)狀況的研究[J].教育教學(xué)論壇,2020,No.472,343-344.[4]姜黎霞.關(guān)于真空中靜電場高斯定理的教學(xué)方法探討[J].科技視界,2017,No.194,100+142.[5]付靜;姜廣軍.靜電場中高斯定理的證明[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013,v.34;No.125,13-15.[6]葉世旺;唐軍;張榮;薛劉萍.高斯定理求解電場強度的教學(xué)探討[J].教育教學(xué)論壇,2015,No.198,193-194.[7]成泓道;余軍.引力場高斯定理的相關(guān)思考[D]