【高斯定理在大學物理解題中的探究（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；在圓柱的側面，的方向與方向處處夾角，且側面上各點的大小相等，因此由引力場的高斯定理：為高斯面內所包圍的質量，即：結合上式，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以勻質球殼引力場強度求解為例例5，如圖所示，有一勻質球殼，求球殼內外的引力場強度。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，從質量分布的球對稱性，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P點位于球殼內時，過點P作與球面同心的高斯面，面內質量,故，因而總結：利用高斯定理求解引力場場強的基本方法：根據高斯定理的適用條件分析其對稱性過一點沿對稱性構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，基于建構主義理論以及多元智能理論，教師在講解這一部分內容時，應該遵循這兩個理論，首先，教師構建“支架”，使學生類比靜電場的高斯定理推導出引力場的高斯定理的定義以及適用范圍，學生獲得一定的邏輯——數學智能、空間智能，有一定的理論基礎之后，提出在勻質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，引導學生翻閱書籍，給學生一定的線索與方法，也可對這個例題進行簡單的分析。在學生了解基本求解思路后，擴展思維，提出在勻質球殼中如何利用引力場的高斯定理求解引力場強度，給學生獨立思考的空間，教會學生知識變成教會學生學習。學生經過一定的思考，得出自己的見解，經過小組討論，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，使學生更好的掌握引力場強度的高斯定理，并讓學生在課外自己勤加練習，最終學生的內省智能以及自然觀察智能也顯現出來。3高斯定理在大學物理解題中的教學策略3.1重視微積分教學重視微積分教學，強化學生的高數基礎：教師應改變傳統(tǒng)的教學觀念。傳授學習微積分理論知識的同時，注重學生學習微積分的實用性。在教學的過程中，不僅要注重基礎理論知識的學習，還要注重與實踐的結合，因此，教師在進行高等數學微積分教學的過程中，可以根據自身的相關經驗，以案例的方式輔導學生學習，使學生能夠深入利用書本上的知識，為今后的學習奠定了基礎。教學的本質是促進學生整體素質的全面發(fā)展，所以，微積分教學的重點是在于培養(yǎng)學生的數學思維，為其他學科的學習提供良好的基礎，高斯定理在大學物理中的應用就很好的將數學問題融入物理中，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，掌握定理內涵：教師雖在對大學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擴展是必須的，例如高斯定理的適用條件有些什么？針對學生的兩個問題：（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）最適用的高斯面應該如何選擇？通過教師的概念和定理內涵的解釋，學生的這三個問題將迎刃而解。這不僅能使學生思路清晰，不易使知識點混淆，也能使學生體會到：要使自己的物理知識得到更完善還有數學知識等待著去學習。3.培養(yǎng)學生合理構建模型能力明確問題的類型，培養(yǎng)學生合理構建模型的能力：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，這就是所謂的構建物理模型。我們在利用高斯定理求解大學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)式教學啟發(fā)式教學，引導學生主動總結解題方法：啟發(fā)式教學的主導思想認為學生是學習的主體，課堂上真正的主人是學生，教師要充分調動其學習積極性和主動性。啟發(fā)式教學同時是將知識和智力熔于一爐的教學方法?！?】由于物理學科的本質是實驗學科，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用上，要根據學生掌握知識程度的不同進行教學，因材施教，展示學生各種能力，例如：利用課余時間讓學生去圖書館查閱資料，撰寫有關高斯定理在大學物理中的應用的小論文活動，這樣不僅培養(yǎng)學生科學地研究問題的學風，而且提高了學生分析問題及總結、歸納能力；同時可以開展有關高斯定理的專題講座，不僅強化了課本知識，同時也培養(yǎng)學生的表達能力；在課堂的作用也不容小覷，課堂討論能給學生提供發(fā)言討論、交流信息的機會，促使每個學生積極參與討論，各自表達自己的意見，充分發(fā)揮學生的主體作用，從而有效地培養(yǎng)學生的總結能力，并有利于提高學生口頭表達能力。例如，在高斯定理的學習上：學生應該根據自身情況，去歸納總結一個適合自己的解題方法，在面對此類問題時，能夠更好地透過現象看本質，解決高斯定理在大學物理的應用這一類問題。結論：筆者在上面文字中對高斯定理在大學物理解題中的研究進行了分析。這些結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，大學物理教學恰似一片汪洋大海，而高斯定理部分的教學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研究，也得出可以一定的結論，但是真正要把這一部分內容研究透徹，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教育學因素進去，否則我們教育出來的學生會相當的功利化，這也是我們需要深思的一點。在新時代，培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)極為重要。教師在進行大學物理中的高斯定理的講解時一定要基于建構主義理論和多元智能理論，從物理觀念、科學思維、科學探究、科學責任與態(tài)度這四個方面來進行，是大學生在利用高斯定理求解大學物理的問題時，能夠得心應手，高斯定理是整個大學物理中頗為重要的一個章節(jié)之一，學好高斯定理對于學生思維發(fā)展有著極為重要的作用。本文筆者基于構建主義理論和多元智能理論，創(chuàng)設一些例題并對其分析，總結一定的求解方法，得出高斯定理在大學物理解題中的教學策略，將有利于理工類大學生更好地學習大學物理中的高斯定理。未來，在人工智能大勢所趨的時代，大學生一定要勇于創(chuàng)新與突破，堅持將理論與實際相結合。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[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模式在物理教學中的應用研究——以《力學》課為例[J].教育教學論壇,2018(43):75-76.[2]陳修芳.從高斯公式到高斯定理[J].科學之友,2010,No.451,20-21[3]彭婷;吳維寧;蔡亞璇.電磁學高斯定理學習狀況的研究[J].教育教學論壇,2020,No.472,343-344.[4]姜黎霞.關于真空中靜電場高斯定理的教學方法探討[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)大學學報(自然科學版),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探討[J].教育教學論壇,2015,No.198,193-194.[7]成泓道;余軍.引力場高斯定理的相關思考[D]