大学物理学教学方法实例分析

大 学物 理作 为一 门基 础课 有 其 学 习 的必 要 性 ，
但 多数 同学 认 为大 学 物 理 晦 涩难 懂 ， 提 不起 学 习 的 兴 趣． 使 同学们 产生 这 种 错 觉 的部 分 原 因来 源 于 大
叙述的， “ 任 何 两物 体 １ ，２之 间 都 存 在相 互 作 用 的
摘 要 ： 从 万 有 引力 定 律 大学 讲 解 方 法 与 高 中方 法 的 区 别 人 手 ， 先 后介绍 了杨 氏双缝干涉 、 瞬时速度 、 平 均 速 度 及 简谐 振 动 方 程 的 引 入 及 讲 解 方 法 ， 深入浅出地简介几种讲授技巧 ， 为大学物理教学提供参考．
关键 词 ： 大 学 物 理 教 学 方 法 实 例 分 析
为牛顿 发 现万有 引 力定 律奠 定基 础 的是开 普勒 的三 大定律 ． 开 普勒 三定 律描 述 了行 星运 动 的规 律 ． 那么 ， 现在要 问空 间何 种 力 使 行 星 绕 太 阳运 转 ？ 开 普 勒认 为是 太 阳发 出 的 磁力 流 ， 这 些 磁力 流沿 切 线
来 计算 ｍｌ ，
种较 为妥 当 呢？ 笔 者认 为后 者较 好． 因为前 者所 叙
述 的两个 物体 的线度 与 它们 间的距 离相 比不是很 小 时， 那 么如 何确 定两 物 体 间的距 离 呢？ 前 者未 加 说 明， 这 样就 难 于直接 利用 厂一Ｇ
ｒ１ ２
会 感 到乏 味 ， 因此 可采 用 适 当地 将 问 题 延展 的方 法 讲 授． 以下 内容 可作 为讲 解参 考 ．
描 述千 差万 别 ． 另一 方 面 ， 伽利 略 此时 已发 现 了惯 性
牛顿通 过 证 明 一个 所 谓 “ 壳 定 理”解 决 了上 述
的第一 个 问题． 这个 定 理 为 ， “ 一 个 均 匀 的 物质 球 壳 吸引 一个壳 外 的质点 和球 壳 的质量都 集 中在其 中心
是 一样 的” ．
上述第二个问题可通过角动量守恒定律来说明．
Ｌ — ｒ× ｌ ， 一 ２ ｍ ・ ｒ×
１ ７ —
一
２ ０ １ ３年 第 ９期
物 理 通 报
大 学 物 理 教 学
上 式 中的÷ｒ×ｖ为行 星 在 单 位 时 Ｉ Ｎ内所 扫 过 的面
厶
积， 由开普勒第 二定 律知 ， 它是一 个恒 量． 从 以上 讨论 中可 以看 出 ， 牛顿 发现 万 有 引力 定
地 球对 地 面上物 体 的引力好 似 地球 的质量 都集 中在
地 心一 样．
从 开普 勒 的看 法可 知 ， 行 星 受太 阳的作 用力 是
一
（ ２ ）行 星的实 际 轨 道 是 椭 圆 ， 为 什 么 可 以在 推 导定 律过程 中用 圆形 轨道 来替 代椭 圆轨道 ？
种切 向力 ， 而不是 有 心 力 ！这 与 万 有 引力 定 律 的
定律 ， 即不受 任 何作 用 的物 体 将 按 一 定 速度 沿 直 线 前 进． 那 么 物体 怎样 才 会 不 沿 直 线 运 动 呢？ 牛 顿 认 为 行 星受力 不应 沿切 线方 向 ， 而应 在它 的侧 向 ， 即物 体 做 圆周运 动 ， 需 要有 一个 向心力．
不 同的物 理教材 对 万有 念物 理 学 》中是 这 样
之问 的引力 了．
关 于 万有 引力 定律 的推 导 ， 还 需说 明下 列两 个
问题 ．
（ １ ）地球 对地 面上 物体 引力 的距 离为 什 么要 从
地 心算 起 ？即 ， 如果将 地球 视作 一个 圆形球 体 ， 且 它 的质量 是均 匀分 布 的 （ 或具 有 径 向对 称分 布 ） ， 那 么
２ ０ １ ３年 第 ９期
物 理通报
大 学物理教 学
大 学 物 理 学 教 学 方 法 实 例 分 析
何 志 巍 陈 百合 申兵 辉 金 仲 辉
（ 中 国农 业 大 学 理 学 院 北 京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
（ 收稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ３ —３ １ ）
律 是在 前人 （ 哥 白尼 、 开 普勒 、 伽 利 略等 ）工 作 的 基
础上， 再 加上 自己的一些创 新思 维得 出的． 这 些新 思
想 为 行 星 的 运 动 是 由 于 受 到 太 阳 施 加 向 心 力 的 缘
图 ２
现在要 问 ， 为 什么 我们 不厌其 烦地 指 出杨 氏干 涉实验 装置 中的一 些数 据呢 ？这些数 据究竟 提供 了 哪些 信息 ？在 中学物理 教学 中 已有 光 的干涉教 学 内 容， 所 以学 生 已经 非 常 了解 两 列 光波 在 空 间相 遇 产
方 向推 动着 行 星公转 ， 其 强 度 随 太 阳 的距 离 增 加 而
减 弱． １ ６ ４ ５年 法 国天 文学 家布 里 阿德 提 出 ， “ 开普 勒 力 的减 少和 离太 阳距 离 的平方 成反 比” ． 这 可 以说 是 人 类历 史上 第一 次提 出平 方反 比关 系 的思想 ．
技 巧．
１ 万 有 引 力
． 而 张三 慧所 编 的
《 力学 》 中 的叙 述 为 ， “ 任 何 两质 点都 互 相 吸引 ， 这 引 力 的大小 与它们 的质 量 的乘 积 成正 比 ， 和 它们 的距
离 的平方成 反 比， 即 ｆ—Ｇ ” ． 上 述 两 种 叙 述 哪
在大 学基 础 物理 教材 中 ， 对 万 有 引力定 律 都有 所 描 述 ，但这 种 描 述 均 和 中学 物 理 教 材 内容 相 仿 ． 如 果在 大学 课 堂上 简单 重复 中学 的教 学 内容 ， 学 生
引力 ， 力 的方 向沿 两 物 体 的 连 线 ， 力 的大 小 ＿ 厂与 物 体质量 ｍ ， 。 的乘积成正 比， 与 两 者 之 间 的 距 离 ｒ １ ２的平 方成 反 比 ， 即 ｆ—Ｇ
，１ ２
学 物理 教师 对 知识 的讲 授方法 ． 本 文从 力学 、 热 学 中 的几个 具体 实 例 出发 ， 深 入 浅 出地 简 介 了几 种 讲 授