大學物理科技論文

　　物理***physics***即萬物皆有理，指事物的內在規律，事物的道理，是研究物質***質量***結構、物質相互作用和運動規律的自然科學，這是小編為大家整理的，僅供參考!

　　篇一

　　研究物理數學化，走進有趣的物理

　　1、物理學數學化的開始——數學實驗方法

　　伽利略被譽為近代物理學之父，他把實驗與數學相結合，開創了近代科學的有效研究方法——數學實驗方法。伽利略起初的研究可以分為三個步驟：***1***提取出從現象中獲取的直觀認識的主要部分，用最簡單的數學形式表示出來，以建立量的概念;***2***由此式用數學方法匯出另一易於實驗證實的數量關係;***3***通過實驗證實這種數量關係。[3]勻加速運動規律的研究展示了他的跨時代研究方法。

　　伽利略從斜面滾球實驗開啟了物理實驗現象到推理的進化，而在落體運動的研究中，伽利略改變了中世紀物理學虛假的世界，改變了物理學形而上學和常識“觀察”相結合中盤旋的狀態。確立了正確的“自由落體定律”： 、 。伽利略對運動基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了詳盡研究並給出了嚴格的數學表示式。否定了“亞里士多德的主要錯誤是，他的物理學忽略了，甚至排除了不可動搖的數學哲學這個基礎。[1]”

　　經過後人的鞏固與整理，形成了目前的實驗——數學方法是：在實驗的基礎上，重視把數學概念、理論、公式用於對物體運動的研究，把物理概念及其相互聯絡用簡潔的數學形式表達出來，從而使物理概念量化，形成物理量，並用數學形式揭示自然界的物理本質，把觀察與實驗的結果上升到理論的高度。

　　2、物理學數學化的形成——《原理》的出版

　　儘管伽利略、開普勒運用數學所作的嘗試是卓越的，但都只是用數學的方法解決區域性問題，試探性地對客觀自然現象和經驗事實進行部分的定量研究。牛頓在自然科學史上真正實現了物理科學的系統的數學化。牛頓在物理學上革命性舉動正像他的鉅著《自然哲學之數學原理》的名稱所要表明的那樣，建立起“自然哲學”的數學原理。在他看來，數學方法對於研究自然是有效的，是符合物理學的研究本性的也是符合物理學研究的抽象化方向的，微積分與萬有引力定律對物理學以及對航天事業的影響，足以證明物理學的數學化是一次正確的革命。

　　牛頓在研究經典力學規律和萬有引力定律時，碰到了一些無法解決的數學問題，而這些數學問題用歐幾里德幾何學和16世紀的代數學是無法解決的，因此牛頓著手研究新的以求曲率、面積、曲線的長度、重心、最大最小值等問題的方法———流數法***後演變為微積分***。牛頓的微積分是從力學脫胎而來的物理模型的痕跡，以機械運動的數學模型出現，其中的基本概念，如初生量、消失量、瞬、最初比和最後比等概念都來自機械運動，是機械運動瞬間狀態的數學抽象。從某種角度上推動了數學的發展。

　　3、物理學數學化的成熟——麥克斯韋方程

　　電磁學從遠古到18世紀中晚期是電磁現象的早期研究階段，以對電磁現象的觀察實驗以及定性研究為主，直到18世紀晚期到19世紀早期，庫侖定律、電流磁效、大陸派超距論電動力學體系才相繼出現， 1861～1865年，麥克斯韋提出電位移和位移電流的概念，把電磁場明確地定義為是一種物質，為了定量地刻畫電磁場的轉化和電磁波的傳播規律，麥克斯韋運用應用應力、變形、壓力、渦動及其他概念、向量分析和微分方法，並把它的全部表現形態用個帶可變數的方程式表述出來，引進了兩組偏微分方程。後來，科學家用這些方程式建立了精密的麥克斯韋方程組。後來赫茲於1886～1888年通過實驗證實了麥克斯韋的預言，也因此徹底否定了電超距論思想，導致了無線電的誕生，開闢了電磁波通訊的新紀元。並從理論上預言了電磁波的存在，建立了麥克斯韋方程組。

　　或通過麥克斯韋方程組，可匯出一系列不同波長和頻率的電磁波，並由于波長的量變引起了波特性和功能的質變。諸如在這之前就已發現的紅外線、可見光、紫外線，在這以後陸續被發現的x射線、微波和超短波、中波、長波等無線電波，都屬於電磁波，都可以從這組奇妙的方程中找到各自的位置。

　　5、物理學數學化的深入——熱力學和統計物理的數學化

　　麥克斯韋精湛的數學功底不僅促成了電磁學的統一與發展，它還極大的推動了統計物理學的發展。麥克斯韋在對土星環的研究過程中，遇到了許多概率理論的問題，同時又受到克勞修斯《關於氣體分子的平均自由路程》***該文將概率思想引入物理學及其計算之中，文章用統計方法推求分子運動平均自由程時採用了速率相等的假定***的影響，從而開始了對氣體動力學的研究。 他於1859年9月21日做了題為《關於氣體動力理論的說明》的報告，考慮到各個分子實際運動速度不同，利用概率論和統計方法確立了氣體分子按速度分佈的統計規律***麥克斯韋速度分佈律***，提了著名的分子運動速度分佈律，糾正了前輩學者伯努利和克勞修斯在這方面的錯誤。這個報告初次把統計學用於描述物理現象，標誌著新的科學發展時期的來臨。1860年，麥克斯韋用分子速度分佈律和平均自由程的理論推出一個粘滯係數公式，得到粘滯係數與氣體分子密度無關的結論，並在1866年親自做實驗驗證了這個結果。1872年，玻爾茲曼引進分子分佈函式定義的H函式和熵發表了研究氣體從不平衡過度到平衡的過程的玻爾茲曼方程;1873年，吉布斯用系統引數的變化表示系統內能的變化，得到熱力學基本方程， ，後又將熱學的唯象論和分子運動論綜合到一個整體，系統研究系綜，發表《統計力學基本原理》完成統計物理的偉大統一。

　　篇二

　　變“學會”物理為“會學”物理

　　伴隨著新課改的逐年實施，新的教學理念逐漸被同行們所接受，並在教學中加以運用。一些新的教學方法、新的教學模式紛紛被推出，學生的主體地位大大提高了。但是，有些同行走的是“花”架子，沒有真正把學生的主體地位還給學生。在新課程的教學中教者必須轉變 教育理念，把學生的主體地位真正還給學生，這樣才能有效地搞好新課程教學。在物理課的教學中能讓學生敢於提出問題、善於提出問題、勇於提出問題、樂於提出問題，就是一種主體性還原，同時也達到了讓學生變“學會”物理為“會學”物理的目的。

　　一、敢於提出問題

　　知識始於問題，敢於提出問題的“問題意識”是 科學素養的前提。中學生受生理、心理和知識水平的限制，缺乏敏銳的觀察力,很多的時候不敢提出問題，一方面怕自己對問題找不準，另一方面怕同學恥笑。故教師在課堂上要留有足夠的給學生思考的空間與時間，還要儘可能地多設計一些情境讓學生去思考，讓學生積極參與課堂活動，自主發現問題所在，並勇敢地把問題提出來。教者不要探究學生提出問題的價值，也不要探求學生提出問題的可行性，主要是還學生一個發明創造的起點，形成會學習的開端。

　　二、善於提出問題

　　善於提出問題的“問題意識”是科學素養的核心，這是一個在科學基礎上要做好的準備。要鼓勵學生面對已知和未知的東西都要多問幾個“為什麼”、“怎麼樣”，不要拘泥於現成的結論和答案，這樣才有利於培養學生提出問題的能力，培養學生善於提出問題。因此，在教學中要創設一定的情境，激發矛盾，促使學生形成問題意識。為了學習光的折射現象，我領著同學們做了一個實驗：實驗裝置是一個玻璃槽中裝水，水中插上一個塑料泡沫片，在泡沫片上貼上一條用塑料紙剪成的魚，讓學生輪流用鋼絲猛刺水中的魚，結果無一名學生刺中。回到座位上，同學們議論紛紛，隨之而來的便是一大堆學生心目中的問題。通過巧設實驗、創設探究情境，激發了學生的探究興趣，使學生通過實驗較好地培養了問題意識。也可通過趣味性實驗，使學生由感到驚奇進而產生探究的願望，促進其產生問題意識。

　　三、勇於提出問題

　　在日常教學活動中，教師應充分肯定學生所提出的問題並耐心予以解答，並以不同的方式肯定、鼓勵學生提出問題，努力培養學生的自信心。因為學生是否具有適宜的充分的自信，是影響其活動積極性和效果的必要條件。

　　教師應在教學中強化學生的提問意識，這也就要求教師在教學中教給學生髮現問題的方法，應引導學生特別注意對關鍵詞的理解。具體來說，就是在講解新課時要鼓勵學生勇於提問、在知識的上下聯絡比較中要勇於反問、在 總結知識時還要勇於追問。例如，在講授大氣壓強時，演示水杯倒扣實驗。拿一個透明的玻璃杯裝滿水倒扣過來，水立即灑出來。學生會想到：為什麼水會撒出來?再次裝滿水，用紙片貼在杯口上倒扣過來，水沒有灑出來。學生會問：這是為什麼?懂得了大氣壓強的作用，學生還會想到：車胎打進很多氣不會爆裂是否與大氣壓強有關啊?一步一步，一系列問題便迎刃而解了。同時，我也經常在課堂上講解某個學生在課外的提問或是直接鼓勵學生自己來講，並對經常提問的學生給予適當的表揚或獎勵，這些方法都能在其他學生身上引起震動，因為好勝心是每個學生的天性。這樣長期堅持，必定啟用學生的思維，促使學生勇於提出問題。當然，培養學生問題意識的途徑有很多，如：通過探究性實驗激發學生的問題意識;也可引導學生從知識的比較中提出問題、從錯誤中發現問題;由已知物理事實引導學生產生疑問;或引導學生從生活與物理、社會與物理、環境與物理、科技與物理等方面去思考並提出問題……

　　四、樂於提出問題

　　由於知識的繼承性，人們的頭腦裡都會形成一個比較固定的概念世界。而當某一經驗與這個概念世界發生衝突時，驚奇開始產生，問題開始出現。這時，如果這個“驚奇”以及由驚奇產生的問題反作用於思維世界，那麼便會形成擺脫“驚奇”、消除疑問的願望，這就是創新的渴望。驚奇擺脫了，思維世界又向前邁進一步，創造的花朵開放了。由此可看出，“提出問題”是創造的重大前提，是激發學生創造性思維的最好途徑，也是學生主體性的充分發揮。學生能否提出問題，關鍵在於教師的啟發和誘導。不管學生提出的問題在教師看來是多麼的簡單，都應積極鼓勵。只要學生能提出問題，就說明他在積極思考;提出的問題越多，說明思維越活躍、學習積極性越高;培養提出問題的能力不但可以使學生養成好問、多問、深問的習慣，而且還可以培養學生思維的深刻性、靈活性、獨創性及批判性。而教師通過學生所提的問題，也可以及時瞭解學生的思維動態，在與學生相互的交流和討論中，二者的思維相互碰撞、相互啟發、相互引導，最終達到教與學的和諧。培養學生樂於提出問題十分重要。以疑引疑，是一種重要方法，即佈置預習內容，提供預習提綱，培養學生提問的習慣。課前有一定程度的思考，才能在課堂上提出更多更好的問題，也同時為回答問題、解決問題提供了思路方法。如在學習串並聯電路的組成這一節時，我給同學佈置了幾個預習題：給你一個電池組、一隻小燈泡、一個開關、導線若干，如何把它們連線成電路，讓開關控制小燈泡?假如再給你一個小燈泡，如何讓開關同時控制兩個小燈泡?這兩種連法有什麼不同?你們家的燈用的是哪種連線方法?

　　“提出問題——分析問題——解決問題”，這是一個辯證的思維過程，在這個辯證的思維過程中能讓學生學到知識、懂得道理。物理的教學中，教師也要遵循這一理論。只有在教學中，學生提出了問題、分析了問題、解決了問題，才能學到真正的物理知識;在學到知識的同時，也學到了學習的方法，變“學會”物理為“會學”物理。