經(jīng)過一個學期《大學物理(上)》的學習,大部分學生已經(jīng)適應了大學物理課程的節(jié)奏,加上已經(jīng)學習完了高等數(shù)學的課程,也為大學物理下冊的學習打好了基礎。
大學物理下冊主要研究的是電磁學、光學和量子物理基礎。下面按照章節(jié)說起。
電磁學包括電和磁以及電磁感應三部分,電學和磁學既有相同之處又有不同,學好了電學才能學好磁學,反之,電學掌握不好磁學就易混淆。
靜電場由兩部分組成,分別是真空中的靜電場以及電解質(zhì)中的靜電場。電學部分的重要物理量是電場強度和電勢。主要物理模型是點電荷和勻強電場。一個重要實驗定律是庫倫定律,兩個重要定理分別是高斯定理和安培環(huán)路定理。兩個定理應用了高數(shù)中通量和環(huán)流的概念,通過兩個定理的數(shù)學表達式,理解靜電場是一種真實的客觀存在的物質(zhì),是有源無旋場。電場的能量儲存在電場中而非電容中。電場對放入其中的電荷有力的作用。
穩(wěn)恒磁場也分成兩部分,分別是真空中的恒定磁場和磁介質(zhì)中的恒定磁場。磁學部分的重要物理量是磁感應強度和磁場強度,主要物理模型是無限長載流直導線和勻強磁場。重要實驗定律是比奧薩法爾定律(與電場中庫侖定律類比),重要定理是磁場中的高斯定理和安培環(huán)路定理,通過磁場中上述兩定理的數(shù)學表達式,理解穩(wěn)恒磁場是有旋無源場。磁場對放入其中的運動電荷有力的作用。磁場對單個運動電荷的作用稱為洛倫茲力,對大量定向運動電荷的作用稱為安培力。值得注意的是大學物理上冊中學習的右手螺旋定則,在磁學部分有大量應用。
電磁感應部分,高中已經(jīng)學過楞次定律和法拉第電磁感應定律。難點在于感應電動勢分成了感生電動勢和動生電動勢。電動勢的產(chǎn)生的實質(zhì)是非靜電力的做功,動生電動勢是洛侖茲力充當非靜電力,感生電動勢是感應電場的力充當非靜電力。磁場的能量儲存在磁場中而非電感中。
光學的重點在于波動光學,包括光的干涉、衍射和偏振三部分。在光的干涉和衍射中要牢記明暗紋條件,重點理解光程差的概念,注意半波損失情況的發(fā)生。偏振的學習中主要是馬呂斯定律和布儒斯特定律的應用。
量子力學基礎通過研究三個經(jīng)典實驗——黑體輻射,光電效應,康普頓效應,得到能量不連續(xù),光的波粒二象性,由此學習測不準原理和波函數(shù)的統(tǒng)計意義。重點理解物質(zhì)波,波爾的氫原子理論。所謂“量子”,即為不連續(xù),能量不連續(xù),光不連續(xù)(光子),能級不連續(xù)等等。
以上就是筆者近些年從事大學物理教學的一些體會。