第一篇:大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)試題庫(kù)研究論文
1獨(dú)立學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀
大學(xué)物理是獨(dú)立學(xué)院工科專業(yè)一門非常重要的公共必修基礎(chǔ)課,目的是為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)大學(xué)物理不僅有利于提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。而且在鍛煉學(xué)生的思維能力,培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀和創(chuàng)新意識(shí)等方面,具有其他課程不能替代的重要作用。然而,大學(xué)物理理論知識(shí)抽象難懂,又受到課時(shí)、儀器等因素的影響制約,很多學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)大學(xué)物理失去了興趣。相比之下,獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生基礎(chǔ)差底子薄,更是對(duì)物理不感興趣,甚至放棄。但是,獨(dú)立學(xué)院主要培養(yǎng)創(chuàng)新型和應(yīng)用性本科人才[1-2],這就要求教師在教學(xué)過程中不僅要向?qū)W生傳授知識(shí),更要注重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力。目前,從生源看,獨(dú)立學(xué)院絕大多數(shù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力較差、理論基礎(chǔ)薄弱;從課程設(shè)置看,許多獨(dú)立學(xué)院的大學(xué)物理課程基本上是照搬母體理工科大學(xué)物理課程的設(shè)置,存在著理論性偏強(qiáng)而應(yīng)用性不夠、深度難度偏大而實(shí)踐課時(shí)偏少等問題。這種精英教育模式,與獨(dú)立學(xué)院應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式相距甚遠(yuǎn)[3]。因此,獨(dú)立學(xué)院要體現(xiàn)專業(yè)型、應(yīng)用型、創(chuàng)新型的教育,大學(xué)物理教學(xué)模式改革勢(shì)在必行[4]。
2獨(dú)立學(xué)院建立大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)試題庫(kù)的必要性
以同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院為例,不少學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)大學(xué)物理不感興趣,他們普遍認(rèn)為大學(xué)物理難懂、難學(xué),學(xué)習(xí)抓不住重點(diǎn),最終導(dǎo)致專業(yè)課程學(xué)習(xí)難度增大。這一問題引起了高校教育教學(xué)工作者的重視。針對(duì)上述狀況,如何讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下大學(xué)物理自主學(xué)習(xí)的必要性與可行性,并讓學(xué)生充分利用“大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)試題庫(kù)”中的資源高效地開展大學(xué)物理自主學(xué)習(xí),提高自身大學(xué)物理學(xué)習(xí)的質(zhì)量和效率,便成為一個(gè)值得研究的重要課題。本文結(jié)合教學(xué)工作實(shí)際,主要從發(fā)展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、建立網(wǎng)絡(luò)試題庫(kù)以及如何利用網(wǎng)絡(luò)教與學(xué)三個(gè)方面系統(tǒng)分析了如何激發(fā)學(xué)生對(duì)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)興趣,有效開展大學(xué)物理教學(xué),以及如何提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,并充分利用“大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)試題庫(kù)”找到與自己專業(yè)相關(guān)的知識(shí)模塊,及時(shí)加強(qiáng)鞏固、反饋給任課教師。希望本文對(duì)于提高獨(dú)立學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力具有一定的借鑒意義。
2.1課堂教學(xué)方式的改革與創(chuàng)新,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的發(fā)展
隨著現(xiàn)代信息化技術(shù)的發(fā)展,大學(xué)物理教學(xué)也呈現(xiàn)了現(xiàn)代化的教學(xué)技術(shù)手段,例如多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等。大學(xué)物理理論知識(shí)相對(duì)枯燥難懂,而網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)以其特有的圖片、音樂和動(dòng)畫給學(xué)生帶來較強(qiáng)的感官刺激,如今,將多媒體應(yīng)用到大學(xué)物理教學(xué)已經(jīng)起到活躍物理教學(xué)的作用。而隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展,大量信息資源生動(dòng)形象地展現(xiàn)在教師和學(xué)生的眼前,如何利用這些資源為教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)服務(wù),是目前研究的重點(diǎn)。為此,全國(guó)各所高校都積極主動(dòng)的建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化校園,國(guó)內(nèi)的校園數(shù)字化建設(shè)近年來更是迅猛發(fā)展。同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院也積極推進(jìn)數(shù)字化校園建設(shè),針對(duì)大學(xué)物理教學(xué),已經(jīng)建立了“大學(xué)物理教學(xué)網(wǎng)”這樣的數(shù)字化教學(xué)平臺(tái),為教師和學(xué)生提供了學(xué)習(xí)、答疑、討論以及作業(yè)處理等教學(xué)過程的支持工具。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)就像一個(gè)紐帶,將教師和學(xué)生緊密聯(lián)系在一起。
2.2在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建立大學(xué)物理試題庫(kù)
國(guó)內(nèi)的一些高校已經(jīng)開始在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建立起“大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)試題庫(kù)”,甚至有的學(xué)校已經(jīng)建成并投入使用。這樣的一個(gè)題庫(kù)不僅涵蓋了大學(xué)物理的所有知識(shí)點(diǎn),而且分模塊分層次設(shè)置題型。學(xué)生能夠根據(jù)自身情況選擇不同模塊、不同的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)以及檢測(cè),并能及時(shí)將測(cè)試結(jié)果反饋給任課教師,同時(shí)教師也可以根據(jù)反饋結(jié)果有所側(cè)重的進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)講解,分層次解答。從而實(shí)現(xiàn)“學(xué)”促進(jìn)“教”,同時(shí)“教”又有方向性、目的性的指導(dǎo)“學(xué)”的教學(xué)相長(zhǎng)模式。其次,現(xiàn)代化電子設(shè)備例如智能手機(jī)、平板電腦等,可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地從題庫(kù)中獲取資源,做到隨時(shí)可夯實(shí)基礎(chǔ),吸引學(xué)生的注意力,提高學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的興趣。一個(gè)開放的、高效的、安全的智能化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái),使得大學(xué)物理各種教學(xué)資源能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的管理和合理的利用。而“大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)試題庫(kù)”就是一種現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的全新教學(xué)手段。具體來說,工科大學(xué)物理理論覆蓋面廣,內(nèi)容復(fù)雜,涵蓋了力、熱、光、電、磁等諸多內(nèi)容。然而對(duì)于獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生來說,遺忘周期短,整理和貫穿前后知識(shí)的能力較薄弱,學(xué)習(xí)過程就顯得困難重重[5]。而獨(dú)立學(xué)院的辦學(xué)層次介于普通高校和???高職)中間位置,應(yīng)面向市場(chǎng),合理定位,最終把人才培養(yǎng)目標(biāo)確定為應(yīng)用型人才和創(chuàng)新型人才。因此,可根據(jù)不同專業(yè)學(xué)生的后續(xù)專業(yè)課程而有所側(cè)重。比如,建筑專業(yè)和土木專業(yè)對(duì)力學(xué)部分內(nèi)容要求較高,而電氣和通信專業(yè)的學(xué)生就應(yīng)該重點(diǎn)學(xué)電磁學(xué)以及導(dǎo)體等部分內(nèi)容。針對(duì)獨(dú)立學(xué)院建立的“大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)試題庫(kù)”要做到難易層次化,知識(shí)點(diǎn)模塊化以及目標(biāo)清晰化。要做到每一章內(nèi)容都有夯實(shí)基礎(chǔ)部分,主要以物理概念、定律、定理為主的一些填空和選擇型題目??梢宰寣W(xué)生輕松自如地在手機(jī)上完成,并達(dá)到概念、定律、定理清晰化;每一章也要設(shè)置提高部分內(nèi)容,也以選擇填空為主,學(xué)生可根據(jù)自身情況,及周圍環(huán)境靈活選擇。其次,建立力、熱、光、電、磁等知識(shí)點(diǎn)模塊,可供不同專業(yè)學(xué)生根據(jù)本專業(yè)后續(xù)課程的需求側(cè)重學(xué)習(xí)及提高。再次,建立成套期中期末測(cè)驗(yàn)試題,以基礎(chǔ)題和低難度題為主,可供學(xué)生選擇自測(cè)。對(duì)于同濟(jì)大學(xué)浙江學(xué)院的大學(xué)物理教學(xué)來說,上學(xué)期的課程沒有期中考試,這樣學(xué)習(xí)周期長(zhǎng),學(xué)生負(fù)擔(dān)較重,教師也不能及時(shí)知道學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,處在模糊教學(xué)的狀態(tài)。如果大學(xué)物理試題庫(kù)建成并投入使用,就可以選擇一套中期試題,讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成,教師也可及時(shí)得到反饋,從而得到學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。當(dāng)然,基礎(chǔ)試題也可以作為平時(shí)作業(yè)布置給學(xué)生,對(duì)于時(shí)刻離不開手機(jī)的學(xué)生來說,不妨讓學(xué)生通過手機(jī)來完成作業(yè)。
2.3恰當(dāng)處理網(wǎng)絡(luò)“教”與“學(xué)”的關(guān)系
在知識(shí)爆炸式增長(zhǎng)的時(shí)代,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的信息資源具有海量性、生動(dòng)形象性、開放性、交互性等特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展也為教師與學(xué)生開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造了良好的物質(zhì)條件,更為教師教學(xué)提供了另一種途徑,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程授課、答疑甚至在線探討。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下自主學(xué)習(xí)更有利于學(xué)生轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)觀念,激發(fā)學(xué)習(xí)熱情,提高自主學(xué)習(xí)的質(zhì)量和效率。雖然網(wǎng)絡(luò)提供了方便、快捷地獲取知識(shí)的途徑,提供了大量形象的圖片和生動(dòng)的錄像,也能快速得到復(fù)雜運(yùn)算的結(jié)果,但也讓很多學(xué)生養(yǎng)成只識(shí)圖不看文字、不動(dòng)筆計(jì)算,作業(yè)直接從網(wǎng)上下載答案等毛病,導(dǎo)致了學(xué)生思想僵化,想象力匱乏。這種現(xiàn)象也成為網(wǎng)絡(luò)“教”與“學(xué)”急需要解決的問題之一[6]。這就要求當(dāng)代高校教師不僅具有較高的網(wǎng)絡(luò)技能,還要認(rèn)真研究教學(xué)的思路與方法,除擁有過硬的專業(yè)能力外,還需注重物理學(xué)中的人文主義精神培養(yǎng)。比如,講些物理學(xué)家的小故事、小插曲可以吸引學(xué)生,激發(fā)學(xué)生興趣。挖掘物理學(xué)的文化內(nèi)涵,也能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)能力、創(chuàng)造能力,提高科學(xué)鑒賞力。對(duì)意志、性格、品德等非智力因素的培養(yǎng)也非常有益。借助物理學(xué)史的框架去講授大學(xué)物理正與素質(zhì)教育觀和現(xiàn)代大學(xué)物理的教學(xué)目標(biāo)相一致[7]。這樣才能在應(yīng)用先進(jìn)的授課手段過程中,避免產(chǎn)生思想僵化、想象力匱乏等問題。
3總結(jié)
獨(dú)立學(xué)院以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo),所以在工科大學(xué)物理教學(xué)中可以摒棄精英式教學(xué)方式,根據(jù)不同專業(yè)的后續(xù)課程有所側(cè)重的教與學(xué)。而“大學(xué)物理試題庫(kù)”提供了這種可能性,不同專業(yè)的學(xué)生可根據(jù)自己的需求,有針對(duì)性的學(xué)習(xí)提高。而每一種教學(xué)媒體的使用都具有兩面性,或者受制于,或者服務(wù)于相應(yīng)的教學(xué)思想。教學(xué)工作者只能不斷改進(jìn)傳統(tǒng)的思想觀念,去適應(yīng)更加現(xiàn)代的教育理念,才能充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)及多媒體的優(yōu)越性。獨(dú)立學(xué)院工科“大學(xué)物理”的教學(xué)也要不斷地研究和探索,在這個(gè)過程中“大學(xué)物理網(wǎng)絡(luò)試題庫(kù)”也會(huì)被不斷的改進(jìn)和完善。
第二篇:大學(xué)物理選修課程研究論文
導(dǎo)語(yǔ):論文是常用來指進(jìn)行各個(gè)學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究和描述學(xué)術(shù)研究成果的文章。下面是小編為你整理的大學(xué)物理選修課程研究論文,希望對(duì)你有幫助!
【論文關(guān)鍵詞】大學(xué)物理;選修課;素質(zhì)教育
【論文摘要】大學(xué)物理課是高校實(shí)施素質(zhì)教育的一門重要課程。傳統(tǒng)的理工科物理必修課過于強(qiáng)調(diào)“理論性”、“系統(tǒng)性”、“邏輯性”、“應(yīng)用性”,使物理學(xué)教育的育人功能不能充分發(fā)揮。因此有必要針對(duì)非理工科學(xué)生開設(shè)大學(xué)物理選修課來彌補(bǔ)普通物理教育的不足。本文對(duì)開設(shè)大學(xué)物理選修課的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)方式和考核方式進(jìn)行了分析和探索,有利于高等院校非理工科專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)的實(shí)施。
在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),人類已步入知識(shí)爆炸、高科技和信息時(shí)代的今天,隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、市場(chǎng)的繁榮,高等教育面臨著如何適應(yīng)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的人才需求這一問題,首先是一個(gè)轉(zhuǎn)變觀念的問題。過去在教育教學(xué)過程中長(zhǎng)期形成的一種潛意識(shí)的觀念,現(xiàn)在已經(jīng)基本得到澄清,越來越多的人們認(rèn)識(shí)到:大學(xué)本科要立足于培養(yǎng)復(fù)合型人才,而不是培養(yǎng)專家,本科教育主要是打好科學(xué)文化素質(zhì)基礎(chǔ),尤其是培養(yǎng)學(xué)生自主獲取知識(shí)和自我發(fā)展的能力。[1]
物理學(xué)是各門自然科學(xué)的基礎(chǔ),其研究問題、解決問題的思想方法適用于一切科學(xué)研究。正如偉大的物理學(xué)家費(fèi)曼所言:學(xué)習(xí)物理學(xué),就是要學(xué)習(xí)怎樣由未知進(jìn)到已知的科學(xué)求知方法,就是要學(xué)習(xí)如何嘗試和糾錯(cuò),就是要學(xué)習(xí)一種普遍的自由探索的創(chuàng)造精神。大學(xué)物理課是高校實(shí)施素質(zhì)教育的一門重要課程。傳統(tǒng)的理工科物理必修課為了培養(yǎng)研究和應(yīng)用型人才,是為理工科學(xué)生后續(xù)課程學(xué)習(xí)打基礎(chǔ),所以很強(qiáng)調(diào)“理論性”、“系統(tǒng)性”、“邏輯性”、“應(yīng)用性”,并且有統(tǒng)一的教學(xué)大綱和采用統(tǒng)一閉卷考試。受此制約,物理學(xué)教育的育人功能不能充分發(fā)揮。因此有必要針對(duì)非理工科學(xué)生開設(shè)大學(xué)物理選修課來彌補(bǔ)普通物理教育的不足。大學(xué)物理選修課對(duì)體現(xiàn)科學(xué)教育與人文教育的融合,特別對(duì)提高非理工學(xué)生的科學(xué)文化素質(zhì)起著重要作用。
一、大學(xué)物理選修課教學(xué)目標(biāo)
大學(xué)物理選修課程教學(xué)內(nèi)容并不是理工科物理教學(xué)內(nèi)容的縮減,不能把大學(xué)物理選修課程體系當(dāng)作理工科物理體系的縮影。大學(xué)物理選修課的教學(xué)目標(biāo)主要是力圖使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)了解物理學(xué)的基本內(nèi)容,即物理學(xué)研究的是什么;培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探求知識(shí)的探索精神;提供當(dāng)代大學(xué)生必不可少的現(xiàn)代觀念和思維方式;開拓視野,讓學(xué)生了解物理學(xué)前沿;了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的物理基礎(chǔ);了解物理學(xué)與社會(huì)、環(huán)境、能源等方面的關(guān)系,物理對(duì)人類社會(huì)文明的進(jìn)步有什么貢獻(xiàn)與影響;了解科學(xué)家創(chuàng)造性的工作特點(diǎn)和研究方法,獲得科學(xué)方法論的教益與啟迪。
二、教學(xué)內(nèi)容和課程體系
針對(duì)這一目標(biāo),大學(xué)物理選修課的教學(xué)內(nèi)容和課程體系應(yīng)通過身邊的物理、生活中的物理以及工程技術(shù)中的物理直到最新科學(xué)動(dòng)向(如高溫超導(dǎo)、納米材料、反物質(zhì)世界等)導(dǎo)入物理基礎(chǔ)知識(shí),應(yīng)強(qiáng)調(diào):
1、定性與半定量,對(duì)計(jì)算能力要求不高[2]
由于非理工科學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)普遍不高,因此為了讓此類學(xué)生對(duì)表現(xiàn)物質(zhì)世界的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有明確直認(rèn)識(shí),應(yīng)采取定性、半定量及適度的定量方法來闡述物理學(xué)的概念、理論和規(guī)律。注重教學(xué)內(nèi)容中的語(yǔ)言描述,降低物理學(xué)科中的定量要求,給出清晰的和較寬闊的物理圖像、科學(xué)觀點(diǎn)和思維方法,并注意將研究方法、思維方法滲透其中,以使學(xué)生既學(xué)到知識(shí)又領(lǐng)會(huì)了方法。[1]
2、增加物理學(xué)史的講授,幫助學(xué)生正確理解物理原理和物理概念
每一個(gè)物理概念、每一條物理定律的形成都離不開當(dāng)時(shí)的歷史條件,都少不了物理學(xué)家的科學(xué)思想的邏輯發(fā)展和歷史行程?;仡欉@些物理概念、物理定律的逐漸建立的歷史過程,可幫助學(xué)生正確理解概念的內(nèi)涵,正確運(yùn)用物理定律來解決實(shí)際問題。
3、從哲學(xué)角度考察物理學(xué)的思想根基古代物理學(xué)的理論形態(tài)實(shí)質(zhì)上是自然哲學(xué),它是未分化的包羅萬象的知識(shí)體系,把自然界當(dāng)做一個(gè)整體而從總的方面來認(rèn)識(shí)它。從16世紀(jì)起,自然科學(xué)開始從哲學(xué)中分化出來,物理學(xué)開始了它的近代發(fā)展時(shí)期。作為科學(xué)的世界觀和方法論,辯證唯物主義哲學(xué)在物理學(xué)研究過程中發(fā)揮著重要的作用。辨證唯物論認(rèn)為,世界上一切客觀的東西都是永恒的運(yùn)動(dòng)和變化的,它從不把自身的理論當(dāng)做一部不變結(jié)論的匯集,而看做是同樣必然地要不斷發(fā)展變化的斗爭(zhēng)。這樣的思想貫穿在物理學(xué)里,如:物理規(guī)律是普適的、場(chǎng)是運(yùn)動(dòng)變化著的、物質(zhì)具有波粒二象性、能流是有方向的等等。
4、物理學(xué)方法論
在物理學(xué)的發(fā)展過程中,無數(shù)物理學(xué)家對(duì)物質(zhì)世界的物理現(xiàn)象和事實(shí)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)思維,在建立物理概念、揭示物理規(guī)律的同時(shí),逐漸形成了一整套研究物理學(xué)的科學(xué)思想和科學(xué)方法,從而產(chǎn)生了物理學(xué)方法論的科學(xué)。物理學(xué)的方法論是介于哲學(xué)原理和物理學(xué)理論之間,對(duì)物理學(xué)探索和物理學(xué)理論的建立和發(fā)展起指導(dǎo)作用的普適原理。課程中應(yīng)向?qū)W生介紹研究物理學(xué)的行之有效的科學(xué)方法,如觀察和實(shí)驗(yàn)、科學(xué)的抽象、理想實(shí)驗(yàn)的方法、類比的方法、假說和模型的方法、歸納和演繹相結(jié)合的方法、數(shù)學(xué)公理化的方法等等,培養(yǎng)學(xué)生多維化、系統(tǒng)化和信息化的科學(xué)思維方式。
5、內(nèi)容廣而新
覆蓋面要廣,除了介紹物理現(xiàn)象、物理規(guī)律的產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用,更要闡明物理規(guī)律之間的相互聯(lián)系、物理學(xué)與其它學(xué)科的交叉發(fā)展和物理規(guī)律在生產(chǎn)實(shí)踐、生活實(shí)際和科技革命中所起的重要作用。當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展,信息量擴(kuò)大,知識(shí)更新速度快。物理學(xué)在近代發(fā)生了重大革命,出現(xiàn)了許多新的技術(shù)科學(xué),并在實(shí)踐中獲得了重要應(yīng)用。因此課程要充分體現(xiàn)近代物理學(xué)的內(nèi)容以及當(dāng)今某些物理前沿內(nèi)容及其重大應(yīng)用,以便學(xué)生對(duì)最新的物理學(xué)理論、應(yīng)用及科技發(fā)展動(dòng)態(tài)有一個(gè)全面的了解,這對(duì)學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)來說,是十分必要的。
三、教學(xué)方式與考核方式
1、教學(xué)方式
大學(xué)物理選修課不是進(jìn)行系統(tǒng)的物理學(xué)理論知識(shí)學(xué)習(xí)與研究,而是從欣賞的角度,以科普的形式,力求輕松、有趣,側(cè)重身邊物理、生活中的物理及趣味物理,以消除學(xué)生的恐懼心理,這樣學(xué)生漸入狀態(tài),學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性會(huì)被激發(fā)和調(diào)動(dòng)起來。在教學(xué)安排上,可以不強(qiáng)求系統(tǒng)性,不嚴(yán)格遵循物理學(xué)發(fā)展的順序,而是根據(jù)一些起源于物理學(xué)、現(xiàn)在已滲透到各學(xué)科甚至人文學(xué)科的概念、方法和技術(shù)開設(shè)若干專題講座,如航天技術(shù)、能源技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)、物理學(xué)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用、地球系統(tǒng)、環(huán)境科學(xué)等。[3]
大學(xué)物理選修課的主要對(duì)象是非理工科學(xué)生,不需要講授繁瑣的理論推導(dǎo)過程,故傳統(tǒng)的“邊板書、邊講授”的方法不適用,而應(yīng)盡量多地采用多媒體教學(xué)手段[4]。教師要花費(fèi)大量時(shí)間學(xué)習(xí)和閱讀文獻(xiàn),收集和制作課件、圖片、flash動(dòng)畫、音像影視資料,做到音像圖文并茂、生動(dòng)直觀、引人入勝地傳遞教學(xué)信息,以便取得較好的教學(xué)效果。
2、考核方式
與強(qiáng)調(diào)“理論性”、“系統(tǒng)性”、“邏輯性”的理工科物理不同,大學(xué)物理選修課可以不采用解題、統(tǒng)一閉卷考試的方式來考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,而可以采取多元化的考核方式:讓學(xué)生查找文獻(xiàn)撰寫專題論文;撰寫讀書報(bào)告、課程心得體會(huì);由學(xué)生獨(dú)立完成演示實(shí)驗(yàn)或自我設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn);甚至分組研討某些物理問題或口試答辯等等[5]。
物理學(xué)是研究自然界最普遍規(guī)律的科學(xué)和最成熟的自然科學(xué)。當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)以前所未有的速度發(fā)展,不同學(xué)科、不同專業(yè)領(lǐng)域相互交叉、相互滲透和相互融合的趨勢(shì)更加明顯。這要求課程結(jié)構(gòu)要趨向綜合化,文理要相互滲透。開設(shè)大學(xué)物理選修課可以彌補(bǔ)普通理工科物理教育的不足,對(duì)非理工科學(xué)生融合自然科學(xué)與人文科學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)具有啟迪思維、萌生感悟、提供思想方法、樹立創(chuàng)新精神和提高科學(xué)文化素質(zhì)的促進(jìn)作用。
【參考文獻(xiàn)】
[1]徐婕,詹士昌,楊建宋。加強(qiáng)文科專業(yè)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)教育[J]。浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2005,4(2):180—184。
[2]周雨青。東南大學(xué)文科物理教學(xué)改革的反思[J]。高等工程教育研究,2000(2):89—92。
[3]何曉燕,陳小鳳,李俠。大學(xué)文科學(xué)生物理通識(shí)教育問題探析[J]。成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2006,14(4):95—97。
[4]薛建國(guó),黃黎紅,鄭志霞。物理通選課教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J]。新鄉(xiāng)師范高等??茖W(xué)校學(xué)報(bào),2005,19(5):70—71。
[5]高志華,盧常芳。開設(shè)大學(xué)物理選修課程的探索與實(shí)踐[J]。高師理科學(xué)刊,2007,27(3):101。
第三篇:大學(xué)物理論文
大學(xué)物理論文
班級(jí): 學(xué)號(hào): 姓名:
摘要:日常生活中,大量的物理現(xiàn)象都存在我們的周圍,我們也時(shí)時(shí)刻刻都在不自覺運(yùn)用物理知識(shí),所以說,物理學(xué)與我們的生活緊密聯(lián)系。物理學(xué)已經(jīng)成為自然科學(xué)中最基礎(chǔ)的學(xué)科之一。在學(xué)習(xí)物理學(xué)后,可以給很多自然現(xiàn)象一個(gè)解釋和總結(jié)。物理的學(xué)習(xí)和應(yīng)用很是值得一談。
關(guān)鍵詞:物理學(xué),聯(lián)系,感悟 正文:
物理學(xué)是研究物質(zhì)世界最基本的結(jié)構(gòu)、最普遍的相互作用、最一般的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及所使用的實(shí)驗(yàn)手段和思維方法的自然科學(xué)。物理伴隨我從初中到大學(xué),使我對(duì)物理學(xué)的了解更加深入。物理學(xué)使我對(duì)大自然中很多現(xiàn)象有了新的認(rèn)知,使我的視野擴(kuò)大,思維提升。
一、大學(xué)物理和高中物理的區(qū)別和聯(lián)系:
大學(xué)物理和高中物理之間區(qū)別明顯易見。從內(nèi)容上看,中學(xué)物理的內(nèi)容雖然包括了力學(xué),熱學(xué),電磁學(xué),光學(xué)和波五大部分的基礎(chǔ)知識(shí),所用到數(shù)學(xué)工具也并不多,學(xué)習(xí)的難度較小。而大學(xué)物理的內(nèi)容雖然也是這些內(nèi)容,但知識(shí)在深度和廣度上都有很大加深,同時(shí),大學(xué)物理也引入里高等數(shù)學(xué)的知識(shí),大量的使用微積分的數(shù)學(xué)工具。從研究的問題來看,例如,中學(xué)研究的力是恒力,運(yùn)動(dòng)是勻速等,而大學(xué)物理研究的是變力和變速等,這主要是由于數(shù)學(xué)知識(shí)的限制。另外,大學(xué)物理與某些專業(yè)的實(shí)際問題息息相關(guān),更注重公式的推導(dǎo)和證明。盡管中學(xué)物理與大學(xué)物理的區(qū)別很多,但這兩者也有著一定的聯(lián)系,兩者的聯(lián)系之處就物理的思想。不管是中學(xué)物理還是大學(xué)物理,所學(xué)習(xí)得物理思想是一致,比如說,牛頓三定律,電磁理論,守恒定律與對(duì)稱性,功能轉(zhuǎn)化等這些思想是沒有改變的。
總之,大學(xué)物理是中學(xué)物理的深入。
二、通過學(xué)習(xí)大學(xué)物理,有什么收獲或啟示: 大學(xué)物理的學(xué)習(xí)即將結(jié)束了,在這一年的學(xué)習(xí)中感觸頗多。首先,大學(xué)物理使我對(duì)物理的認(rèn)知提升了一個(gè)層次,大學(xué)物理幫我們解決中學(xué)物理很多不能解決的問題,這就是一個(gè)值得很欣慰的收獲。其次,大學(xué)物理還融入高等數(shù)學(xué)的知識(shí),因此,在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí),也可以運(yùn)用一下高等數(shù)學(xué)的知識(shí),更是一件兩全其美的事情。
通過對(duì)物理學(xué)的學(xué)習(xí),能解釋了自然界很多現(xiàn)象以及生活中很多物體的工作原理。因此,物理學(xué)與我們的生活是不可分割,物理知識(shí)是我們必須得掌握一項(xiàng)技能以及掌握物理的思考問題的方法。
三、哪些物理內(nèi)容與以后的專業(yè)學(xué)習(xí)聯(lián)系更緊密?
我學(xué)習(xí)的專業(yè)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化,在這個(gè)專業(yè)的學(xué)習(xí)中力學(xué)是永遠(yuǎn)不可避免。再?gòu)?qiáng)調(diào)力學(xué)重要性也不為過,其中包括:質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)、牛頓定律、動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律、剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)。我們學(xué)習(xí)的《理論力學(xué)》,《流體力學(xué)》,《熱力學(xué)基礎(chǔ)》和《氣體動(dòng)理論》等都離不開物理學(xué)中的力學(xué)。另外,物理學(xué)中機(jī)械波和振動(dòng)與機(jī)械專業(yè)的學(xué)習(xí)也是緊密聯(lián)系的。所以,物理學(xué)對(duì)我的專業(yè)尤其重要,要很好的掌握物理學(xué)的知識(shí)。要學(xué)會(huì)把物理學(xué)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)融匯到一起。可見,物理是專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的一項(xiàng)必備工具,物理學(xué)對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)是不可缺少的。
四、你覺得大學(xué)物理應(yīng)該學(xué)什么?怎樣學(xué)?
學(xué)好大學(xué)物理首先必須要有良好的自主學(xué)習(xí)的態(tài)度,學(xué)會(huì)自己獨(dú)立思考。大學(xué)物理會(huì)對(duì)每個(gè)定律、定理和重點(diǎn)公式進(jìn)行詳細(xì)推導(dǎo),并且要求同學(xué)們能具體掌握其物理思想和解決問題的方法,那么,我們就要熟練掌握推導(dǎo)過程,更重要的是掌握推導(dǎo)過程中的思想。
另外,學(xué)好大學(xué)物理還要具備一項(xiàng)技能-----掌握基本的高等數(shù)學(xué)知識(shí)和理解重要的物理概念。大學(xué)物理的學(xué)習(xí)過程中,高等數(shù)學(xué)是一門必備的工具,所以,我們必須熟練掌握相關(guān)高數(shù)知識(shí)并且學(xué)會(huì)運(yùn)用。
掌握物理學(xué)解決問題的基本思路和物理學(xué)的基本概念和規(guī)律。更重要的是學(xué)會(huì)把物理知識(shí)和規(guī)律運(yùn)用到實(shí)際問題中來解決問題。因此,在求解問題之前必須對(duì)所研究的物理問題建立一個(gè)清晰的模型和了解問題的實(shí)質(zhì),分析出問題所涉及的物理知識(shí),從而明確解題的思路和方法。只有這樣,才能在解完題之后留下一些值得回味的東西,體會(huì)到物理問題所蘊(yùn)含的奧妙和涵義,真正掌握物理學(xué)的思想方法。
物理學(xué)與我們的生活有著緊密的聯(lián)系。我們這五彩繽紛世界是不可缺少物理知識(shí),如果沒有了物理知識(shí),世界前進(jìn)的步伐將會(huì)被大大停滯。物理學(xué)的基本理論和實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于其他學(xué)科,極大地推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新與革命,極大地促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展和人類文明的進(jìn)步。
參考文獻(xiàn):
1.《物理學(xué)》作者:馬文蔚
高等教育出版社 2.《物理教學(xué)論》作者:袁海泉..高等理科教育出版社
第四篇:大學(xué)物理論文
大學(xué)物理論文
摘要:物理不僅是一門學(xué)科,更重要的,它還是一門科學(xué)。物理學(xué)的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)在我們生活中都有著廣泛的應(yīng)用。本文將對(duì)物理學(xué)中牛頓環(huán)現(xiàn)象的原理及應(yīng)用進(jìn)行概述,對(duì)通過對(duì)這一知識(shí)的學(xué)習(xí)過程,對(duì)大學(xué)物理學(xué)習(xí)進(jìn)行概述。
關(guān)鍵詞:牛頓環(huán) 原理 應(yīng)用 物理學(xué)習(xí)
引言:牛頓環(huán)是一種非常有趣的物理現(xiàn)象,這種現(xiàn)象的原理是什么,有哪些應(yīng)用呢?我們又該從牛頓環(huán)的學(xué)習(xí)過程中得到哪些啟示呢? 一:牛頓環(huán)的原理
在光學(xué)上,牛頓環(huán)是一個(gè)薄膜干涉現(xiàn)象。用一個(gè)曲率半徑很大的凸透鏡的凸面和一平面玻璃接觸,在日光下或用白光照射時(shí),可以看到接觸點(diǎn)為一暗點(diǎn),其周圍為一些明暗相間的彩色圓環(huán);而用單色光照射時(shí),則表現(xiàn)為一些明暗相間的單色圓圈。這些圓圈的距離不等,隨離中心點(diǎn)的距離的增加而逐漸變窄。它們是由球面上和平面上反射的光線相互干涉而形成的干涉條紋。凸透鏡的凸球面和玻璃平板之間形成一個(gè)厚度均勻變化的圓尖劈形空氣簿膜,當(dāng)平行光垂直射向平凸透鏡時(shí),從尖劈形空氣膜上、下表面反射的兩束光相互疊加而產(chǎn)生干涉。同一半徑的圓環(huán)處空氣膜厚度相同,上、下表面反射光程差相同,因此干涉圖樣呈圓環(huán)狀。這種由同一厚度薄膜產(chǎn)生同一干涉條紋的干涉稱作等厚干涉。
二:牛頓環(huán)現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用
經(jīng)查閱資料了解到,牛頓環(huán)在判斷透鏡表面凸凹、精確檢驗(yàn)光學(xué)元件表面質(zhì)量、測(cè)量透鏡表面曲率半徑和液體折射率等方面有廣泛應(yīng)用。牛頓環(huán)可以用來測(cè)量透鏡的曲率半徑,我們已經(jīng)做過試驗(yàn),而在光學(xué)車間里,牛頓環(huán)可以用來監(jiān)測(cè)光學(xué)元件的表面質(zhì)量,其具體原理如下:常用的玻璃樣板檢驗(yàn)光學(xué)元件表面質(zhì)量的方法,就是利用與牛頓環(huán)相類似的干涉條紋,這種條紋形成在樣板表面和待檢元件表面之間的空氣層上,通常稱為“光圈”。根據(jù)光圈的形狀、數(shù)目以及用手加壓后條紋的移動(dòng),就可檢驗(yàn)出元件的偏差。用一樣板覆蓋在待測(cè)件上,如果兩者完全密合,即達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值要求,不出現(xiàn)牛頓環(huán)。如果被測(cè)件曲率半徑小于或大于標(biāo)準(zhǔn)值,則產(chǎn)生牛頓環(huán)。圓環(huán)條數(shù)越多,誤差越大;若條紋不圓,則說明被測(cè)件曲率半徑不均勻。此時(shí),用手均勻輕壓樣板,牛頓環(huán)各處空氣隙的厚度必然減小,相應(yīng)的光程差也減少,條紋發(fā)生移動(dòng)。若條紋向邊緣擴(kuò)散,說明零級(jí)條紋在中心,得知被測(cè)件曲率半徑小于標(biāo)準(zhǔn)件;若條紋向中心收縮,說明零級(jí)條紋在邊緣,得知被測(cè)件曲率半徑大于標(biāo)準(zhǔn)件。這樣,通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),及時(shí)判斷,再對(duì)不合格元件進(jìn)行相應(yīng)精加工研磨,直到合乎標(biāo)準(zhǔn)為止。同時(shí),可以借此來進(jìn)行透鏡表面凹
凸的判斷例如用一平玻璃和一凸透鏡或者一凹透鏡貼在一起,所形成的干涉環(huán)都是圓環(huán),從干涉環(huán)上無法判斷兩塊透鏡誰凸,誰凹。為此可用手在其邊緣加壓,若干涉圓環(huán)向邊緣移動(dòng),則表示下面的玻璃是凸的。若干涉圓環(huán)向中心收縮,則表示下面的玻璃是凹的。這中間的道理只要看其間空氣隙厚度的變化即可明了,若元件件中心比邊緣高,則在邊緣加壓時(shí),如圖一所示。零件表面的形狀就會(huì)從曲面AOB變成虛線A′O′B′,即空氣膜由厚變薄。因此,相應(yīng)各點(diǎn)光程差也變小,條紋的干涉級(jí)次亦隨之降低。所以原來靠近中心的低級(jí)次圓環(huán)現(xiàn)在就要向外移動(dòng)了。所以由于邊緣加壓,使空氣隙厚度改變,條紋亦隨之起變化,形成新的條紋分布,且空氣隙厚度每改變?2,就會(huì)移動(dòng)一個(gè)條紋??傊?,牛頓環(huán)在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用廣泛。三:對(duì)物理學(xué)習(xí)的思考
通過牛頓環(huán)這一知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí),聯(lián)系到本學(xué)期學(xué)到的大學(xué)物理課程內(nèi)容,我收獲到了具體的學(xué)習(xí)方法和解決問題的思路。我認(rèn)為可以通過以下幾個(gè)方式對(duì)提高我們的學(xué)習(xí)興趣和效率十分有效:第一,老師可以采用啟發(fā)式、討論式和開放式等多種行之有效的教學(xué)方法,引導(dǎo)我們思考,強(qiáng)化思維訓(xùn)練。應(yīng)多上些習(xí)題課和討論課,因?yàn)榱?xí)題課或討論課可以啟迪我們思維,培養(yǎng)我們提出、分析和解決問題的能力,而且習(xí)題課或討論課在老師的引導(dǎo)下以我們的討論和交流為主會(huì)鍛煉我們的語(yǔ)言能力和思考能力,開展講座、探索實(shí)驗(yàn)和小課題研究等第二課堂活動(dòng)。第二,延續(xù)多媒體手段教學(xué)。在牛頓環(huán)等光學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)中,因?yàn)槿粘I钪袠O少見到這些現(xiàn)象,所以理解起來有一定的困難,而當(dāng)時(shí)課上物理老師運(yùn)用多媒體進(jìn)行演示,讓我們有了直觀的認(rèn)識(shí)。由此可見,多媒體手段能為教學(xué)提供大量形象、生動(dòng)的極具直觀性、啟發(fā)性的物理背景材料,對(duì)一些難以直接觀察到的物理現(xiàn)象、物理過程,老師講解起來比較抽象、空洞的物理規(guī)律、物理知識(shí),能以多種形式進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬,充分展示物理現(xiàn)象發(fā)生、變化及結(jié)束的全過程,使我們建立起清晰的物理表象,提高物理形象思維能力,從而激發(fā)了我們的創(chuàng)新動(dòng)機(jī),培養(yǎng)我們的探究能力。第三,學(xué)校還應(yīng)該創(chuàng)造條件建立開放性的演示實(shí)驗(yàn)室。通過后來在實(shí)驗(yàn)室做牛頓環(huán)的實(shí)驗(yàn),我對(duì)這一現(xiàn)象有了更加深刻的理解。但是學(xué)校開設(shè)的物理實(shí)驗(yàn)在數(shù)量上有一定的局限性,如果開始更多開放性的實(shí)驗(yàn)室,同學(xué)們自己動(dòng)手觀察實(shí)驗(yàn),思考問題,這樣能把知識(shí)點(diǎn)記得更牢,也會(huì)更深刻的認(rèn)識(shí)到這一現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的,又是怎樣去研究的,最終又是怎樣解釋的。物理實(shí)驗(yàn)?zāi)茉鰪?qiáng)動(dòng)手能力、分析問題解決問題的能力,培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)素質(zhì),提高學(xué)習(xí)興趣。
總結(jié):物理并不是深不可測(cè),只要我們勤于觀察,善于思考,勇于實(shí)踐,敢于創(chuàng)新,從生活走向物理,我們就會(huì)發(fā)現(xiàn):其實(shí),物理就在身邊。正如馬克思說的:“科學(xué)就是實(shí)驗(yàn)的科學(xué),科學(xué)就在于用理性的方法去整理感性材料”。只要我們認(rèn)真思考,提高學(xué)習(xí)物理的興趣,我們每個(gè)人都能從中有很大收獲。參考文獻(xiàn):
《物理光學(xué)》張洪欣
2010.8.9 《物理光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)》石順祥 馬琳 2010.9.1 《物理學(xué)》馬文蔚 2006.4.1
第五篇:大學(xué)物理論文
共振的應(yīng)用及危害
摘要:任何事物都有兩面性,共振也是,它曾給人們?cè)斐删薮蟮膫?。這其中最為人們所知曉的便是橋梁垮塌。1940年,美國(guó)的全長(zhǎng)860米的塔柯姆大橋因大風(fēng)引起的共振而塌毀,盡管當(dāng)時(shí)的風(fēng)速還不到設(shè)計(jì)風(fēng)速限值的1/3,可是因?yàn)檫@座大橋的實(shí)際的抗共振強(qiáng)度沒有過關(guān),所以導(dǎo)致事故的發(fā)生。以前聽說這件事時(shí),就令我對(duì)共振產(chǎn)生強(qiáng)烈的好奇心,共振竟能有如此的威力,如果善用共振,人類將受益匪淺。本文對(duì)共振進(jìn)行討論,重點(diǎn)是共振在社會(huì)上的應(yīng)用及其帶來的危害,并提出了一些解決方法。關(guān)鍵詞:共振 應(yīng)用 危害 消除
正文:
在18世紀(jì)中葉,一座橋因大隊(duì)士兵齊步走產(chǎn)生的頻率正好與大橋的固有頻率一致,使橋的振動(dòng)加強(qiáng),最終斷裂。每年肆虐于沿海各地的熱帶風(fēng)暴,也是借助于共振為虎作倀,才會(huì)使得房屋和農(nóng)作物飽受摧殘。近幾十年來,美國(guó)及歐洲等國(guó)家和地區(qū)還發(fā)生了許多起高樓因大風(fēng)造成的共振而劇烈搖擺的事件。地震時(shí),地殼會(huì)產(chǎn)生各種波長(zhǎng)的橫波或縱波,當(dāng)波傳到地面上,會(huì)與建筑物產(chǎn)生強(qiáng)烈的共振,這樣就造成了屋毀人亡的慘劇。另外還有許多例子:持續(xù)發(fā)出的某種頻率的聲音會(huì)使玻璃杯破碎;機(jī)器可以因共振而損壞機(jī)座;高山上的一聲大喊,可引起山頂?shù)姆e雪的共振,頃刻之間造成一場(chǎng)大雪崩;行駛著的汽車,如果輪轉(zhuǎn)周期正好與彈簧的固有節(jié)奏同步,所產(chǎn)生的共振就能導(dǎo)致汽車失去控制,從而造成車毀人亡??
如果你對(duì)共振的威力還有懷疑,那就讓我們一起來了解共振吧。共振創(chuàng)造了世界 共振是物理學(xué)上的一個(gè)運(yùn)用頻率非常高的專業(yè)術(shù)語(yǔ)。
一、什么是共振
任何物體產(chǎn)生振動(dòng)后,由于其本身的構(gòu)成、大小、形狀等物理特性,原先以多種頻率開始的振動(dòng),漸漸會(huì)固定在某一頻率上振動(dòng),這個(gè)頻率叫該物體的固有頻率。當(dāng)人們從外界再給這個(gè)物體加上一個(gè)振動(dòng)(稱為驅(qū)動(dòng))時(shí),這時(shí)物體的振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,而與物體的固有頻率無關(guān),這時(shí)稱為強(qiáng)迫振動(dòng)。但如果驅(qū)動(dòng)力的頻率與該物體的固有頻率正好相同,物體振動(dòng)的振幅達(dá)到最大,這種現(xiàn)象叫共振。物體的振幅與驅(qū)動(dòng)力的關(guān)系圖如下:
二、共振的應(yīng)用
共振現(xiàn)象也可以說是一種宇宙間最普遍和最頻繁的自然現(xiàn)象之一,所以在某種程度上甚至可以這么說,是共振產(chǎn)生了宇宙和世間萬物,沒有共振就沒有世界。從宇宙大爆炸到微觀世界的“共振體”,從人類說話交談到蟲鳴鳥吟,都是共振的魔力。還有一些研究表明,宇宙中的紫外線射向地球時(shí),是臭氧層的振動(dòng)頻率與紫外線產(chǎn)生共振,從而吸收了大部分的紫外線,保護(hù)了地球;葉綠素與某些可見光共振才能吸收陽(yáng)光,產(chǎn)生光合作用;甚至連色彩的產(chǎn)生也是因?yàn)楦魃饩€與物體的共振所賜。
在日常的生產(chǎn)生活中,共振也是我們的好幫手,人類利用共振現(xiàn)象的能量特征,發(fā)明了不少實(shí)用的東西。利用共振能給人類帶來福祉。
實(shí)際上,中國(guó)人對(duì)于共振的運(yùn)用,還可以追溯到很久遠(yuǎn)的年代。
早在戰(zhàn)國(guó)初期,當(dāng)時(shí)的人就發(fā)明了各種各樣的共鳴器,用來偵探敵情?!赌印溲ā酚涊d了其中的幾種:
在城墻根下每隔一定距離挖一深坑,坑里埋置一只容量有七八十升的陶甕,甕口蒙上皮革,這樣,實(shí)際上就做成了一個(gè)共鳴器。讓聽覺聰敏的人伏在這個(gè)共鳴器上聽動(dòng)靜,遇有敵人挖地道攻城的響聲,不僅可以發(fā)覺,而且根據(jù)各甕甕聲的響度差可以識(shí)別來敵的方向和遠(yuǎn)近。另一種方法是:在同一個(gè)深坑里埋設(shè)兩只蒙上皮革的甕,兩甕分開一定距離,根據(jù)這兩甕的響度差來判別敵人所在的方向。
隨著近代科學(xué)的發(fā)展,供著應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域。
“共振篩”是利用共振現(xiàn)象最典型的例子之一。它是把篩子用四個(gè)彈簧支撐起來,并在篩子上裝上偏心輪,偏心輪在皮帶的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng),是篩子受到周期驅(qū)動(dòng)力的作用,做受迫振動(dòng)。調(diào)整偏心輪的轉(zhuǎn)速,可使驅(qū)動(dòng)力的頻率接近篩子的固有頻率,篩子發(fā)生共振,獲得較大振幅,提高篩子的效率。
在建筑工地上,我們經(jīng)??梢钥吹剑ㄖと嗽跐补嗷炷恋膲Ρ诨虻匕鍟r(shí),為了提高質(zhì)量,總是一邊灌混凝土,一邊用電振泵進(jìn)行振動(dòng),使混凝土之間因振動(dòng)的作用而變得更緊密、更結(jié)實(shí)。像粉碎機(jī)、測(cè)振儀、電振泵等,這些都是利用共振原理工作的。
在人們的日常生活中,共振也充當(dāng)著重要的角色,如常用的微波爐。為什么微波爐在加熱食品時(shí)食品內(nèi)外能同時(shí)升溫呢?原來微波爐中的磁控管產(chǎn)生915MHz或2450MHz的微波,即一種超高頻率交變電磁場(chǎng),它經(jīng)波導(dǎo)傳送出去,再經(jīng)風(fēng)扇攪拌器把它反射到爐腔各處,食物是吸收微波的一種介質(zhì),而且食物分子的振動(dòng)頻率跟微波的電磁場(chǎng)頻率相同或相近,大量分子就在食物中原來位置的附近劇烈振動(dòng)而摩擦出大量的熱,使食物內(nèi)外介質(zhì)的溫度同時(shí)升高,食物很快被烤熟。這是共振在家用電器中的應(yīng)用。再比如說收音機(jī),電臺(tái)通過天線發(fā)射出短波/長(zhǎng)波信號(hào),收音機(jī)通過將天線頻率調(diào)至和電臺(tái)電波信號(hào)相同頻率來引起共振,將電臺(tái)信號(hào)放大,再經(jīng)過過濾后傳至喇叭發(fā)聲。還有市面上極為少見的共振音箱,它是讓音頻經(jīng)過轉(zhuǎn)換后以機(jī)械振動(dòng)介質(zhì) 面(木質(zhì)桌面,玻璃等),使介質(zhì)整個(gè)物體產(chǎn)生共振,從而使物體播放出悠揚(yáng)的樂曲。
共振在醫(yī)學(xué)上也有應(yīng)用。專家研究認(rèn)為,音樂的頻率,節(jié)奏和有規(guī)律的聲波振動(dòng),是一種物理能量,而適度的物理能量會(huì)引起人體組織細(xì)胞發(fā)生和諧共振現(xiàn)象,這種聲波引起的共振現(xiàn)象,會(huì)直接影響人們的腦電波,心率,呼吸節(jié)奏等,使細(xì)胞體產(chǎn)生輕度共振,使人有一種舒適、安逸感。人們還發(fā)現(xiàn),當(dāng)人處在優(yōu)美悅耳的音樂環(huán)境中,可以改善精神系統(tǒng),心血管系統(tǒng),內(nèi)分泌系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的功能,促使人體分泌一種有利健康的活性物質(zhì),提高大腦皮層的興奮性,振奮人 的精神,讓人們的心靈得到了陶冶和升華。所以,人們已經(jīng)開始運(yùn)用音樂產(chǎn)生的共振,來緩解人們由于各種因素造成的緊張,焦慮,憂郁等不良心理狀態(tài),而且還能用于治療人的一些心理和生理上的疾病。就醫(yī)學(xué)影像學(xué)來說,核磁共振(MRI)是繼 CT 后的又一重大進(jìn)步。將人體置于特殊的磁場(chǎng)中,用無線電射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)氫原子核,引起氫原子核共振,并吸收能量。在停止射頻脈沖后,氫原子核按特定頻率發(fā)出射電信號(hào),并將吸收的能量釋放出來,被體外的 接受器收錄,經(jīng)電子計(jì)算機(jī)處理獲得圖像,這就叫做核磁共振成像。
總之,共振技術(shù)普遍應(yīng)用于機(jī)械、化學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)及分子、原子物理學(xué)、工程技術(shù)等幾乎所有的科技領(lǐng)域。
三、共振對(duì)我們生活的危害
從共振的特點(diǎn)來分析,它并不需要強(qiáng)大的破壞力,而是能自動(dòng)進(jìn)行能量的積累,如果不適當(dāng)?shù)乩盟蛘弑苊馑?,共振的危害也是很可怕的。開頭曼徹斯特的慘劇就是一個(gè)鮮明的例子。在我們的日常生活中,無處不在的共振現(xiàn)象也經(jīng)常帶來煩惱。
人體是一個(gè)彈性體,各器官都有它的固有頻率,當(dāng)外來振動(dòng)的頻率與人體某器官的固有頻率一致時(shí),會(huì)引起共振,因而對(duì)那個(gè)器官的影響也最大。人體固有的振動(dòng)頻率經(jīng)科學(xué)研究,人腦是8~12Hz,內(nèi)臟器官為4~18Hz。在外來振動(dòng)的不斷激發(fā)下,人腦和內(nèi)臟器官的振動(dòng)頻率與外來振動(dòng)頻率相近或相同,吸收外來振動(dòng)的能量而共振,輕者能使人產(chǎn)生頭暈、煩躁、耳鳴、惡心,如果強(qiáng)度大,就能使人的心臟及其內(nèi)臟劇烈抖動(dòng)、狂跳,以致血管破裂,使人死亡。
登山運(yùn)動(dòng)員登山時(shí)嚴(yán)禁大聲喊叫。因?yàn)楹敖新曋心骋活l率若正好與山上積雪的固有頻率相吻合,就會(huì)因共振引起雪崩,其后果十分嚴(yán)重。
對(duì)人危害程度尤為厲害的是次聲波所產(chǎn)生的共振。次聲波是一種每秒鐘振動(dòng)很少、我們耳朵聽不到的聲波,自然界的很多現(xiàn)象都能產(chǎn)生次聲波。目前已研制出次聲波槍和次聲波炸彈。它們利用頻率為16赫茲左右的次聲波,與人體內(nèi)的某些器官發(fā)生共振,使受振者的器官發(fā)生變形、位移或出血。
千里之堤,潰于蟻穴”,最終的結(jié)果是可怕的。要避免共振的災(zāi)害作用,就必須盡量增大振動(dòng)系統(tǒng)和可能的策動(dòng)力頻率之間的差距,使受迫振動(dòng)被限制在極小振幅的范圍內(nèi)。比如,跟振動(dòng)源十分接近的操作人員,如拖拉機(jī)駕駛員、電鋸等操作工,在工作時(shí)應(yīng)盡量避免這些振動(dòng)源的頻率與人體有關(guān)部位的固有頻率產(chǎn)生共振。為了保障工人的安全與健康,有關(guān)部門已做出相應(yīng)規(guī)定,要求用手工操作的各類振動(dòng)機(jī)械的頻率必須大于20Hz。
四、消除共振的危害
共振給人們帶來意想不到的災(zāi)難,那么,人們能不能消除這些災(zāi)難呢?為此,人們經(jīng)過實(shí)踐,總結(jié)出許多消除共振的辦法。據(jù)史籍記載,我國(guó)晉代就有人對(duì)共振現(xiàn)象作出了正確的解釋,并已經(jīng)能夠完全認(rèn)識(shí)到,防止共振的最好的方法是改變物體的固有頻率,使之與外來作用力的頻率相差越大越好。
到了今天,人類對(duì)付共振危害的方法更是多種多樣和更加先進(jìn)。例如:人們?cè)陔娪霸?、播音室等?duì)隔音要 求很高的地方,常常采用加裝一些海綿、塑料泡沫或布簾的辦法,使聲音的頻率在碰到這些柔軟的物體時(shí),不能與它們產(chǎn)生共振,而是被它們吸收掉。又如電動(dòng)機(jī)要安裝在水泥澆注的地基上,與大地牢牢相連,或要安裝在很重的底盤上,為的是使基礎(chǔ)部分的固有頻率增加,以增大與電機(jī)的振動(dòng)頻率(驅(qū)動(dòng)力頻率)之差來防止基礎(chǔ)的振動(dòng)。
大街上的行人、車輛的喧鬧聲、機(jī)器的隆隆聲——這些連綿不斷的噪聲不僅影響人們正常生活,還會(huì)損害 人的聽力。于是人們發(fā)明了一種消聲器,它是由開有許多小孔的孔板和空腔所構(gòu)成,當(dāng)傳來的噪聲頻率與 消聲器的固有頻率相同時(shí),就會(huì)跟小孔內(nèi)空氣柱產(chǎn)生劇烈共振。這樣,相當(dāng)一部分噪聲能在共振時(shí)被”吞吃” 掉,而且還能夠轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軄磉M(jìn)行使用。
雖然人類現(xiàn)在并不能將共振所帶來的危害全部消除,但我們可以努力將它降到最低,期待這一天早些到來。
【參考文獻(xiàn)】
[1]梁紹榮,劉昌年,盛正華,《普通物理學(xué)》第一分冊(cè),力學(xué),第三版,高等教育出版社,2005 [2]趙凱華,羅蔚茵,《新概念物理教程》第一分冊(cè),力學(xué),第二版,高等教育出版社,2004 [3]馬文蔚,《物理學(xué)》第四版,高等教育出版社,1998 [4] [美]W.T 湯姆遜著,《振動(dòng)理論及其應(yīng)用》,胡宗斌等譯,煤炭工業(yè)出版社,2002