时间：2023-05-06 18:27:19
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电磁学论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
一、电磁学教材的整体结构
电磁运动是物质的一种基本运动形式．电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用．其具体内容包括静电现象、电流现象、磁现象，电磁辐射和电磁场等．为了便于研究，把电现象和磁现象分开处理，实际上，这两种现象总是紧密联系而不可分割的．透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系，才能使孤立的、分散的教学变成系统化、结构化的教学．对此，应从以下三个方面来认真分析教材．
1．电磁学的两种研究方式
整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行，这两种方式均在高中教材里体现出来．只有明确它们各自的特征及相互联系，才能有计划、有目的地提高学生的思维品质，培养学生的思维能力．
场的方法是研究电磁学的一般方法．场是物质，是物质的相互作用的特殊方式．中学物理的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来，静电尝恒定电尝恒定磁尝静磁尝似稳电磁尝迅变电磁场等，组成一个关于场的系统，该系统包括中学物理电学部分的各章内容．
“路”是“场”的一种特殊情况．中学教材以“路”为线的大骨架可理顺为：静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等．
“场”和“路”之间存在着内在的联系．麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律，是以“场”为基础的．“场”是电磁运动的实质，因此可以说“场”是实质，“路”是方法．
2．物理知识规律物
理知识的规律体现为一系列物理基本概念、定律和原理的规律，以及它们的相互联系．
物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验，掌握了充分可靠的事实之后，进行分析和比较找出它们相互之间存在着的关系，并把这些关系用定律的形式表达出来．物理定律的形成，也是在物理概念的基础上进行的．但是，物理定律并不是绝对准确的，在实验基础上建立起来的物理定律总是具有近似性和局限性，因此其适用范围有一定的局限性．
第二册第一章“电潮重要的物理规律是库仑定律．库仑定律的实验是在空气中做的，其结果跟在真空中相差很小．其适用范围只适用于点电荷，即带电体的几何线度比它们之间的距离小到可以忽略不计的情况．
“恒定电流”一章中重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律．欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的，对金属导电、电解液导电适用，但对气体导电是不适用的．欧姆定律的运用有对应关系．电阻是电路的物理性质，适用于温度不变时的金属导体．
“磁场”这一章阐明了磁与电现象的统一性，用研究电场的方法进行类比，可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念．
“电磁感应”这一章，重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律．在这部分知识中，能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线．本章以电流、磁场为基础，它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面，是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础．电磁感应的重点和核心是感应电动势．运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向，更重要的是它揭示了能量是守恒的．
“电磁振荡和电磁波”一章是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践，进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场，对场的认识又上升了一步．麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律，同时也把波动理论从机械波推进到电磁波而对物质的波动性的认识提高了一步．
3．通过电磁场在各方面表现的物质属性，使学生建立“世界是物质的”的观点
电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的．大量实验证明在电荷的周围存在电场，每个带电粒子都被电场包围着．电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用．运动电荷的周围除了电场外还存在着另一种唱—磁场．磁体的周围也存在着磁场．磁场也是一种客观存在的物质．磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用．现在，科学实验和广泛的生产实践完全肯定了场的观点，并证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在，电磁场是物质的一种形态．
运动的电荷（电流）产生磁场，磁场对其它运动的电荷（电流）有磁场力的作用．所有磁现象都可以归结为运动电荷（电流）之间是通过磁场而发生作用的．麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象，得出结论：任何变化的磁场能够在周围空间产生电场，任何变化的电场能够在周围空间产生磁场．按照这个理论，变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一场，这就是电磁场．电磁场由近及远的传播就形成电磁波．
从场的观点来阐述路．电荷的定向运动形成电流．产生电流的条件有两个：一是存在可自由移动的电荷；二是存在电场．导体中电流的方向总是沿着电场的方向，从高电势处指向低电势处．导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例，即导体中形成电流时，它的本身要形成电场又要提供自由电荷．当导体中电势差不存在时，电流也随之而终止．
二、以“学科体系的系统性”贯穿始终，使知识学习与智能训练融合于一体
1．场的客观存在及其物质性是电学教学中一个极为重要的问题．第一章“电潮是学好电磁学的基础和关键．电场强度、电势、磁尝磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念．电场线，磁感线是形象地描述场分布的一种手段．要进行比较，找出两种力线的共性和区别以加强对场的理解．
2．电磁场的重要特性是对在其中的电荷、运动的电荷、电流有力的作用．在教学中要使学生认识场和受场作用这两类问题的联系与区别，比如，场不是力，电势不是能等．场中不同位置场的强弱不同，可用受场力者受场力的大小（方向）跟其特征物理量的比值来描述场的强弱程度．在电场中用电场力做功，说明场具有能量．通常说“电荷的电势能”是指电荷与电场共同具有的电势能，离开了电场就谈不上电荷的电势能了．
3．认真做好演示实验和学生实验，使“潮抽象的概念形象化，通过演示实验是非常重要的措施．把各种实验做好，不仅使学生易于接受知识和掌握知识，也是基本技能的培养和训练．安排学生自己动手做实验，加强对实验现象的分析，引导学生从实验观察和现象分析中来发展思维能力．从物理学的特点与对中学物理教学提出的要求来看，应着力培养学生的独立实验能力和自学能力，使知识的传授和能力的培养统一在使学生真正掌握科学知识体系上．
2008年10月8-9日，德国慕尼黑大学（TUM）举办IEEE微波理论和技术学会（MTTS）的电磁学和网络理论及其在微波技术中的应用国际研讨会暨纪念Peter Russer的65周岁生日和退休仪式。 Russer教授把职业生涯贡献于电磁学和网络理论研究领域，不但取得丰硕的杰出科研成果，而且他还具有把研究人员组织到一起的特殊天赋，并创建了该领域的国际网络科学家组织。大会邀请了电气电子和信息学会主席、TUM的Josef A. Nossek，MIT的Franz X. Krter和TUM的Peter Russer等48位专家做报告。本书收录了大约一半的报告论文，概括当前电磁学和网络理论及微波技术应用领域的研究现状。
全书共22章，分为4部分。各章节内容如下：第1部分，天线和传播，含第1-5章：1.MoM/UTD混合方法分析缝隙单极子天线；2.波导球面模展开辐射电磁场和网络理论；3.相控阵天线含互耦效应的电路表示和性能分析；4. 超宽带印刷电路天线的群延迟时域建模和振幅特性分析；5.阻抗锥引起的声波和电磁波衍射。第2部分，微波系统，含第6-9章：6. 77GHz自动远程雷达的介质透镜天线的模式设计和DBF分析；7.使用多传感器合作的行人保护的高精度测距；8. 20GHz下的高精度宽带局部定位系统；9.监控催化剂中电化学过程的微波方法。第3部分，通信技术，含第10-15章： 10.移动电话：集成模拟的推动力和基带与RF电路的数字模块；11.无线工业自动化：显著的趋势还是过高估计？12.旋转系统中使用开槽波导环的亚微妙遥控超宽带数据传输；13.廉价纸质，液态和可变有机质底板上“绿色”喷墨打印的无线传感器节点；14.Matlab/FPGA联合设计具有教学目的的AM接收器；15. 大型风能发电机GSM通信系统的基于MoM的EMI分析。第4部分，电磁场建模的数值方法，含第16-22章：16.表征纳米器件中MaxwellDira复合问题的新型频域和时域技术；17.面向多物理的芯片封装电路板的协同设计和协同仿真的电磁分区方法；18.NVIDIA GPU的并行TLM方法；19.通过稳定迭代方法求解方程组实现数据预失真稳定性增强；20.复杂周期结构分析；21.有限差分的宏观建模；22.可调带通特性的时空周期滤波器结构的分析。书后附有Peter Russer的自传。
本书适合电磁场与微波技术，通信与信息系统领域的研究生和工程人员阅读。
陈涛，博士生
（中国传媒大学理学院）
Chen Tao， Ph D Candidate
（School of Science，Communication University of China）
Antonello Andreone 等编
本书着重介绍了光子晶体和超材料这一研究领域的几个专题，该领域是过去10年中发展最迅速的学科之一。 超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构的有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出天然材料固有的普通性质的超常材料功能，超材料包括光子晶体、超磁性材料、左手材料等。其中，光子晶体是由具有不同反射率的材料在空间交替构成的一种周期结构，E. Yablonovitch和S. John于1987年独立地提出了光子带隙（Photonic Bandgap）材料即光子晶体的概念。光子晶体的最根本特征是具有光子禁带，落在禁带中的光是被禁止传播的。由于光在与其波长相匹配的周期结构中运动时，受到周期的散射和衍射，于是便产生了光的频率禁阻，在该系统中，某些频段的电磁波强度因破坏性干涉呈指数衰减，无论横向还是纵向的振动都无法在介质中传播，从而形成电磁波能隙。
本书精选了近年来体现光子晶体和超材料的发展和重要进展的相关主题和文章，包括已经发表的上述期刊和会议论文，使读者可以深入了解当今光子晶体和超材料这一研究领域的重要成果和追踪发展趋势。由于光子晶体和超材料具有的上述独特性质，这些年对光子晶体和超材料的研究兴趣迅速增长，最明显的是其相关出版物的稳步增长速度，包括新创立的光子晶体和超材料专题期刊，和举办的相关会议和研讨会。这些交流活动也促进了光子晶体和超材料的发展，有利于国际上开展具有先进水平的研究工作。来自学术界和工业界的著名科学家在光子晶体和超材料学科上进行了广泛的讨论，并提出和开发了大量新型应用，涉及各个应用方面，包括建模、现象分析、实验和技术方面。
本书作者是来自意大利那不勒斯费德里克二世大学的Antonello Andreone，主编为意大利德尔桑尼奥大学的Andrea Cusano、Antonello Cutolo和Vincenzo Galdi。利用光子晶体和超材料可以实现一些非常奇特的物理现象，这些现象和相关原理在本书各章中均作了详细说明，每章均由各专业领域内的知名学者任编辑，主要内容有：光子晶体和超材料；准光子晶体的共振导引传播；光组装分子；方向性增强天线的电磁带隙超材料；变换电磁学机理；电磁隐身衣在非辐射取消电流的应用；生物传感的光子晶体；负磁导率超材料波导中的慢光效应；二维和三维光子晶体的制备。
本书适用的读者为对电磁学、光学、信息和纳米技术感兴趣的研究生和研究人员。
杨盈莹，助理研究员
（中国科学院半导体研究所）
论文关键词：科学素养，计算机模拟，数据采集系统
1、引言
随着现代科技日益广泛应用于现代生活，提高公众的科学技素养已成为教育的重要摘要分为三方面内容：①科学技术的基本术语和概念；②科学技术活动的性质；③科学技术在社会和文化中的角色。根据对科学素养内涵的理解，科学素养包括科学精神、态度和价值观；科学知识、技能、方法和能力；科学行为与习惯。
2、财经类院校学生的科学素养培养
现代科技的发展与物理学的发展密不可分，物理学的进步为新技术的出现和改进提供了理论基础。物理学定律揭示了物质运动的规律，使人们在科技上运用这些定律成为可能，热力学与机械学的发展，推动了蒸汽机时代的工业革命；电磁学理论的建立与应用，推动了电力技术的发展等等。因此物理学与现代科技应成为财经类院校学生科学素养培养的重要内容。物理学与现代科技的学习应包括理论学习和实验教育两方面。
（1）理论学习。开设《物理学与现代科技》校际选修课程，编写适合财经类院校学生的《物理学与现代科技》教材，内容应包括物理学中的力学、热学、电磁学、光学等基础性、基本性的原理，并结合现代科学技术的应用，学习科学理论知识。
（2）实验教育。物理实验是推动科学技术发展的有力工具数据采集系统，很多科学技术的重大发明和发展，如无线电、现代核技术、超导技术等都是建立在实验基础之上的中国学术期刊网。通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理的理解，以及现代科技中的应用；培养与提高学生的科学实验能力、科学实验素养、理论联系实际和实事求是的科学作风、严肃认真的工作态度、主动研究的探索精神。
通过物理学与现代科技的理论与实验教育，引导学生掌握科学知识与物理原理，培养科学精神、科学态度，树立科学实验的思想，培养科学行为与习惯，提高科学素养。
3、物理学与现代科技的培养方法
《物理学与现代科技》可做为财经类院校学生提高科学素养培养的重要课程，本文将《物理学与现代科技》的培养分为三部分，如图1所示。
⑴结合现代科技应用讲解物理原理。根据现代科技的应用，阐述现代科技的物理学原理，做到理论联系实际。
⑵基于传感器的数据采集系统的实验方法。通过实验，学习传感器技术与数据采集技术，注重科学的实验过程，掌握科学的实验方法、学会数据分析等。
⑶基于Matlab的计算机模拟。在《物理学与现代科技》的理论与实践学习中，通过Matlab仿真物理现象、物理实验过程、物理概念，便于知识传授和理解。同时财经类院校学生在专业知识学习过程中，数学模型在社会科学的应用已相当普遍，通过物理学与现代科技的计算机模拟，了解自然科学方面数学模型的应用，结合专业知识，运用于社会科学的研究与应用，提高专业技能。
图1 物理学与现代科技培养方法
4、基于传感器的数据采集器系统的实验方法
传感器技术2是新技术革命和信息社会的重要技术基础数据采集系统，是一门多学科交叉的现代科学技术，被公认为现代信息技术的源头。它已广泛应用于现代农业、工业和军事领域，以现代农业温室栽培技术为例，借助温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器等传感器控制温室内的温度、湿度、光照、喷灌量、通风等，保证农作物良好的生长条件。
数据采集器系统3又被称为数字化实验系统，是运用不同的传感器(如力，位移，声，电，磁等传感器)，采集实验所涉及到的物理量(模拟量或数字量)，然后通过接口将其转换为计算机可识别的数字量输入计算机，通过相应的软件对数据进行处理的一套系统。
4.1基于传感器的数据采集器系统介绍
本文基于传感器的数据采集系统的实验方法采用美国PASCO物理实验系统，它由以下三部分组成：
1、计算机接口：将传感器采集的物理量输入计算机；
2、传感器：利用先进的传感技术,采集物理实验中各种变化物理量数据；
3、配套软件：Datastudio软件是基于PC计算机的PASCO数据采集与处理系统的应用软件，主要有数据采集控制和数据处理两方面的应用。
4.2基于传感器的数据采集器系统的实验方法
以碰撞——冲量和动量实验为例，运动传感器采集碰撞过程中小车速度的改变量，进而算出碰撞前后动量的变化；力传感器采集碰撞过程中力的变化，并由DataStudio软件建立力对时间的积分，求出冲量。传感器的采样速率可根据实际情况设置，在碰撞过程中，因碰撞时间较短，需采集在碰撞过程中力的变化，可设置较高的采样率。在实验过程中，计算机接口采集外部传感器传送过来的物理量，由DataStudio软件显示碰撞过程中力与时间的变化、碰撞前后小车速度与时间的变化数据采集系统，并且DataStudio软件可完成基本的算术、统计运算，以及对实验数据做线性拟合、多项式拟合等。
通过直观的图形显示，以及高效的物理量采集，提高了学生完成科学实验的兴趣，加深学生对物理规律的理解，进而验证动量定理，实现了定性观察向定量分析的提升。
4.3基于传感器的数据采集器系统实验方法的特点
通过数据采集器系统的物理实验熟悉各种传感器在声、光、电等方面的应用,了解传感器技术与数据采集技术相结合在现代科技方面的应用，尤其是实时测量技术中的广泛应用。通过数据采集器的实验数据和图形，加深对科学原理的理解，激发科学原理的探究，有利于培养学生运用现代科技知识解决实际问题的能力。
5、基于MATLAB的计算机模拟
计算机模拟4是利用计算机建模和仿真技术来表现某些系统的结构和动态变化,提供一种可供体验和观测的状态中国学术期刊网。建立模拟的关键工作是建立被模拟对象的模型,然后用计算机程序描述此模型,通过运算产生输出。这些输出能够在一定程度上反映真实世界的行为。Matlab是一套高性能的数值计算和可视化软件，集数值运算、信号处理和图形显示于一体，已应用于信号分析、语音处理、控制工程、电子信息等领域。基于Matlab的计算机模拟，是运用Matlab获得模拟图形，对物理现象、物理过程、物理概念的计算机模拟，将物理学中定性的语言描述和抽象的数学表示为生动直观的界面。
刘群英5利用其可视化功能对电磁学实验现象进行计算机模拟，介绍了Matlab在静电场中的应用、Matlab在恒定电场中的应用——电阻法勘测矿藏时大地中的电流、Matlab在电磁场中的应用——两根截流长直导线的磁场。宋清6根据多普勒效应、磁场中电子的运动，弹跳球和多光束干涉等四个物理问题开发出计算机模拟实验。可见，基于MATLAB的计算机模拟已经在物理学的力学、电磁学、光学中得到了一定的应用。
以等量异号点电荷电场中电势分布为例，静电场中各点的电势是逐点变化的，但是场中有许多点的电势值是相等的，把这些电势值相等的各点连接起来所构成的曲面叫做等势面。电场中某点的电势梯度矢量，在方向上与电势在该点处空间变化率为最大的方面相同，在量值上等于沿该方向上的空间变化率，可采用Matlab进行计算机模拟可视化等视面、电场的方向和大小。
图2等量异号点电荷电场中电势分布
程序如下：
[x,y]=meshgrid(-2:0.1:2,-2:0.1:2); %以0.1为步长建立平面数据网格
z=1./sqrt((x-0.5).^2+y.^2+0.01)-1./sqrt((x+0.5).^2+y.^2+0.01);%写出电势表达式数据采集系统，电荷位置在[-0.5,0]和[0.5,0]处.
[px,py]=gradient(z); %求电势在x,y方向的梯度即电场强度
contour(x,y,z,[-12,-8,-5,-3,-1,-0.5,-0.1,0.1,0.5,1,3,5,8,12]) %画出等势线
hold on %作图控制
quiver(x,y,px,py,'k')%是quiver是绘制点[x,y]处的矢量[px,py]，即画出各点上电场的大小和方向
利用计算机技术模拟物理学的现象和过程，实现抽象物理原理的可视化，尤其是将物理模型计算机模拟的方法应用于社会科学，建立数学模型，采用Matlab仿真, 有助于加深对物理基本概念和基本原理的理解，激发学生对物理的兴趣，提高科学素养。。
6、结论
通过物理学与现代科技的学习，了解光学、力学、电磁学等物理学知识在现代科技中的应用，结合计算机模拟和数据采集技术，熟悉物理模型的建构和传感器的应用，提高物理学为基础的科学知识的理解程度，培养科学精神、科学行为，提高科学素养。
参考文献
[1]Miller J D. Scientific literacy: A conceptual and empiricalreview[J]. Daedalus, 1983, 112(2): 29-48.
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[7]程守洙等，普通物理学（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2002.
[关键词] 物理实验 探索性实验 开放性实验 创新
1、引言
物理是一门实验学科，古往今来，物理学的发展与物理实验密切联系。物理实验不仅应让学生收到严格、系统的实验技能训练，掌握科学的实验方法、实验技巧，还应训练学生敏锐的观察力，独立思考解决问题能力和创新精神[1,2]。但是，目前物理实验教学模式单一，大部分实验教学中，学生只要按照实验步骤去做，就能顺利的测到实验数据，完成实验。这种方式在一定程度上限制了学生的积极主动地去认识物理规律，难以激发学生对物理实验的兴趣和独立探索物理规律的意识[3]。针对这个问题，本人在物理实验中心做了相关教学实验改革试点，在学生进行基本的系统的实验操作的基础上，选拔优秀学生，做探索性实验，目的是提高学生自主的实验能力以及培养学生的创新意识，为独立学院的大学物理实验教学进行探索性尝试。
2、教学基本过程
2.1基础性实验
目前大学物理实验基本上都是测量性、验证性实验，称为基本实验，其目的是让学生掌握严格的、系统的实验技能，这样的训练是必不可少的。基本实验，如基本物理量的测量，基本仪器的使用，基本测量方法以及误差分析，试点学生按教学计划完成基本实验操作，安排多余学时做探索性实验。
基本实验一般可分为力学、热学、电磁学、光学、近代物理实验五部分，按照本校教学安排，一般工科学生做8个物理实验，总共24学时。学生提前根据个人兴趣和专业特点自选实验，要求每个部分选1-2个实验，总共7个实验，最后一个实验为探索性实验。
力学部分实验主要为：钢丝的杨氏模量，落球法测定液体的粘度，扭转法测定物体的转动惯量，波尔共振仪研究受迫振动，空气的声速等。
热学实验包括：导热系数的测量，冷却法测定金属的比热容，传感器测定空气的比热容比，电阻温度系数，温差电偶的定标与测温，PN结温度传感器特性等。
电磁学实验包括：电位差计，自组惠斯通电桥测电阻，电子比荷的测定，示波器的使用，铁磁材料的磁滞回线，霍尔效应及应用。
光学实验包括：牛顿环与劈尖干涉，菲涅尔双棱镜，薄透镜，偏振光的观测，迈克尔逊干涉仪，光栅研究，测定玻璃的折射率等。
近代物理实验包括：光电效应与普朗克常数，弗兰克-赫兹实验，发射光谱吸收光谱，硅光电池，周期信号的傅里叶分析。
在教学方法上，只讲解基本的实验要求，实验仪器使用方法，在限定的时间内，充分发挥学生的主观能动性，完成实验。这就要求学生在课前必须提前预习，勾画初步实验方案，课上认真思考，勤于动手，理论联系实际，遇到问题随时与学生老师探讨，对学生的基本实验技能、动手能力、逻辑思维能力都有很大提高。
2.2 探索性实验
在做好基础实验的基础上，选拔最物理实验感兴趣的学生3-5人，做探索性实验。教师先安排几个探索性实验课题，由学生自己选作实验。根据报名情况结成小组，每组选择一个课题进行研究。实验中心根据情况开设开放性实验室，学生可以全天任意时间来网上查资料、做实验，课题规定三天内完成，以实验报告或者小论文的形式结题。为激励学生的实验兴趣，探索性实验的分值为10+2分（2为提高分数），总分将做为一次成绩计入实验成绩。
探索性实验题目为：
(1) 测量小球碰撞过程中的能量损失
实验要求：自行设计实验方案，测量能量损失，分析误差来源，计算能量损失的不确定度。
实验仪器：小球2个、支架两个、米尺、细绳等。
(2) 制作磁悬浮小仪器
实验提示：掌握磁悬浮原理，设计实验思路，自行制作。
制作材料：根据需要先自行购买，凭发票报销。
特别注意：因电磁学实验，需用较高电压电流，一定注意自身安全！
(3) 波长相对测量实验设计
实验要求：设计实验方案，由已知钠黄光的波长测定另一未知波长的方法。
实验仪器：牛顿环、劈尖、显微镜、迈克尔孙干涉仪、双棱镜
(4) 薄膜厚度测量
实验要求：分别给出薄、厚、透光、不透光薄膜，最少选用3―4种设计方案，测定薄膜厚度。
实验仪器：显微镜、牛顿环、劈尖、迈克尔孙干涉仪、双棱镜、螺旋测微器等。
(5) 学生兴趣制作仪器
研究内容：进行相关的理论研究，选择合适的实验器材，进行实物制作与调试。
实验要求：制作仪器应体现物理思想，有一定的应用价值。
以上五个课题为学生自选题目，根据选题结果结成小组后，由小组共同完成实验课题。学生可以通过网络、图书馆阅读国内外论文等渠道、筛选收集信息，这是一个完全自主的过程，学生根据需要自发学习，锻炼了学生自学能力，同时也激发了学生的兴趣。
开设开发性实验室，规定学生在一定的时间内完成实验课题，相关实验室全天开放，学生随时可以来做实验，通过小组研究讨论制定实验方案完成实验课题。在这个过程中，锻炼了学生自学能力，团结协作能力，逻辑思维能力以及创新精神，这种素质的培养对以后学习和工作生活都是受益终身的。
3、结论
我校作为工科类型的独立学院，一直注重应用性人才的培养。大学物理作为基础性学科，也应立足学生于自主学习能力、动手实践能力、创新能力的培养。因此，物理实验中心在实验教学改革上做了大胆尝试。一方面注重学生的基本实验素质的培养，在此基础上选拔优秀学生因材施教，做探索性实验。
实施探索性实验，教师要有全新的教学理念。教师要从知识的传授者转变为学习的促进者、组织者和指导者。教学行为必须发生转变，教师要学习用研究性学习的态度对待教与学，要加强自身的学习，从“更好地教”转到“为学生更好地学”，从单纯的知识传授转到关心学生的终身发展。
探索性实验还存在一些问题和矛盾，需要我们深思。如何更好利用现代教育技术，充分利用网络资源；如何科学实现网络选课、预习、答疑；如何更好解决师资配置问题；如何引导学生在有效的时间内高效地完成学习任务；如何公正、合理的评价学生实验报告的编写、实验数据结果、实验小论文，进一步促进学生学习物理、做物理实验的积极性，这些问题都亟待解决。教师在教学中起着关键的作用，教师应引导和促进学生在自主、合作与探究的学习过程中实现终身学习的教育目标。
参考文献:
[1] 陆申龙. 开放教学实验室,提高学生创造能力[J]，实验室研究与探索, 1999(6):8-10.
【关键词】微带天线时域特征线算法FDTD输入阻抗方向图
一、引言
微带天线以其低剖面、重量轻、尺寸小、制造成本低、易于和载体共形和易于与微波集成电路进行一体化设计等优点在航空、航天、通信及遥感、医疗等领域得到了广泛应用。圆柱共形微带天线是曲面共形天线中的一种较为常见和简单的情形，对于它的研究在平面结构天线与任意曲面共形天线之间起到承前启后的作用。
二十世纪初，时域特征线算法被J. S. Shang等人成功引入计算电磁学领域。研究表明，时域特征线算法有很多的优点，比如：（1）对于给定的初值问题的特征方程可以自然满足边界条件；（2）为了更好地反映电磁波传输的规律，采用逆风差分格式划分空间网格，即对负特征值采用前向差分，对正特征值用后向差分；（3）此算法不需要吸收边界条件，自动减弱不需要的反射波。
本文利用时域特征线算法研究了探针馈电重叠圆柱共形微带天线性能。在分析过程中，空间和时间域中的差分格式均采用二阶精度。通过与FDTD算法结果进行比较，验证了输入阻抗和辐射方向图等天线性能计算的可靠性和准确性。
二、时域特征线算法基本理论
2.1产生矢量控制方程
本文直接计算圆柱坐标系中的Maxwell方程，避免了通过直角坐标系转换，从而减小了计算误差。具体而言，自由空间时域电磁场Maxwell方程在圆柱坐标系下可写成如下矢量形式，即
2.3考虑边界条件
在分析重叠圆柱共形微带天线中，边界条件有两个，即完纯导电边界条件（PEC）和计算域与外部空间兼容边界条件。
四、结论
本文用时域特征线算法分析了探针馈电重叠圆柱共形微带天线的近远场特性，在输入阻抗和方向图的计算中使用了GPOF方法，计算实例表明，本文所采用的方法具有很好的精度和稳定性，与FDTD得到的结果相比吻合良好。
参考文献
[1]毛康侯.圆柱体上共形微带天线方向性图的公式.北京：中国电子学会1999年天线年会论文集，1999，187-190
物理实验类型
物理实验可分为理论性（验证性或基础性）实验、设计性实验和综合性实验三种实验类型。高等师范院校传统的普通物理实验，由力学热学实验、电磁学实验和光学实验三门课程构成。近年来，随着国际著名的德国LEYBOLD、美国PASCO等公司的综合性和设计性实验设备大量进入中国，以及国内天煌公司等一大批仪器生产厂家先进的传感器设备大量进入高校，物理实验正向着综合性和设计性的方向快速发展。根据本实验室引进的先进实验设备，我们针对不同层次、不同专业的学生，优化物理实验项目，提出了分层次教学的设想，对物理实验项目进行设计性和综合性设计。
基于能力培养的物理实验项目设计
（1） 素质的培养
素质教育贯穿于物理实验教学的始终，也是确立物理实验项目的依据，我们在实验教学中除了严格要求学生，培养他们严谨的学风、科学态度和实验应用能力外，同时还特别注重他们各种能力的培养。所选择的实验项目既要有利于验证理论，加深对物理概念的理解，又要有利于在物理实验中培养他们善于思考、勇于实验、积极探索的物理思想。
（2） 能力的培养
普通物理实验是高等师范院校对学生进行科学实验基本训练的一门必修基础课，是大学生接受系统实验方法和技能训练的开端，是对学生进行科学训练的重要基础。在较长一段时间里，这一观点一直是物理实验教学的指导思想。通过物理实验，学生掌握了一定的基本知识、基本技能和基本方法，接受了科学实验的初步训练，为以后的学习打下了一定的实验基础。但是，这种实验教学也引起了一些不容忽视的问题，容易把“三基”（基本知识、基本技能和基本方法）教学要求的过死，把“训练”看得过重，在每个实验中，都定要求、定内容和定步骤，学生只能循规蹈矩、按部就班，思维定势严重，学生的学习积极性受到严重制约。另外，常规实验大都是一些经典的、传统的，而反映现代高新技术内容的比较少；验证性的实验较多；实验技术比较陈旧；力、热、电、光各自独立的实验多，而综合的实验少。常规实验在教学内容、教学模式、教学方法上的种种弊端已引起人们的充分重视。近几年，全国高校已开始进行实验教学的改革，一方面不断充实和加强现代高科技内容，转变教学观念、教学思想，另一方面积极探索各种教学模式和教学方法。现在已出现基础性实验、综合性实验、开放性实验、设计性实验、应用性实验、专门化实验等各种不同类型的实验，并且它们正在被不断实践和改进。
物理实验项目设计遵循的原则
根据“厚基础，强能力，高素质”的培养模式，我系物理实验项目设计遵循的原则是:既要吸取传统实验的精华，又要突出现代实验的特点；既要借鉴兄弟院校的先进经验，又要突出本实验室的优势。根据学校培养学生的目标及各专业的要求，依据所设计的实验项目决定将要配置的实验器材，要求这些仪器既有经典的又有现代的；既有自动的又有手动的；既有模拟的又有数字的。概括起来就是传统的和现代的、基础的和先进的二者兼顾。开出的实验项目要传统与现代内容并存；基本方法、基本技能训练与独立设计结合。给不同智力、不同需求的学生以充分选择的余地。这样可以改变按传统的力学、热学、电磁学和光学开设的拼盘式的旧体制实验，代之以“理论性（基础性）”、“设计性”和“综合性”实验的新的教学体制，使实验内容由浅入深、循序渐进，以提高素质和培养能力为主线，因材施教，教书育人的新体制。
为了培养高素质的人才，特别是培养学生具有创新精神和实践能力，我们对不适应培养目标的教学体系、教学内容和方法进行了深层次的改革。将普通物理实验内容分成二年级的必修课和四年级的选修课来完成。必修课按理论性、设计性和综合性实验开设，而选修课则主要是开设设计性和综合性实验。
普通物理实验教学的目的，是通过各个具体实验项目的学习来达到的。实验项目的选择受到以下一些因素的制约：（1）实验数量与质量的选择；（2）传统实验与现代实验的选择；（3）各类基本测试手段的选择；（4）验证性实验与综合性、设计性实验的选择；（5）教学时数的限制；（6）实验室现有实验条件的限制等。如何兼顾到以上六个方面，是我们在实践中亟待解决的问题。根据物理系“2＋2”培养模式的要求，我们从2002级开始调整了教学计划，将传统开设的力热实验、电磁学实验和光学实验课，合并为普通物理实验课，并在此基础上开设了实验选题选修课。本着“立足眼前，着眼未来”的思想，我们适时地更新了一批实验项目。按照学校的要求，2004年10月又进一步修订了普通实验教学大纲。现在的普通物理实验项目分理论性（基础性）实验、设计实验和综合实验三个层次开出。较高层次的综合性实验内容，由实验选题（选修课）面向大四学生开设，并受到学生的普遍欢迎。近几年，我们自制了部分实验仪器（如万用表实验箱、铜丝电阻温度系数实验装置、日光灯电路实验装置等），以加强学生动手能力的训练，率先在电磁学实验中开设了万用表设计等设计性实验。从物理系98级开始，开设了电阻的测量、凹透镜焦距的测定等综合性、设计性实验项目。2003年起我们开设了超声光栅、空气比热容、CCD单缝衍射、光速测量、PN结正向压降温度特性、居里点测定、霍耳位置传感器测量杨氏模量、动态法测定磁滞回线等一大批综合性实验项目。这些实验项目的开设对培养学生的动手动脑能力起到积极的作用。
在实验内容安排上由浅入深和循序渐进。如测定金属的杨氏模量实验中，作为基础性实验我们用传统的光杠杆法，作为综合性实验采用动态法和霍耳位置传感器法测量杨氏模量，使学生在不同的实验方法中体会到传统与现代实验方法的魅力。
优化设计性实验项目
设计性物理实验可分为两种类型：一是给定实验题目，由学生根据所学的知识，自拟实验方案，自选仪器，自己设计组装线路和设备，完成实验项目所提出的要求。例如，近几年开设的电阻的测定、凹透镜焦距的测定、万用表的设计与制作等设计性实验；二是给定实验设备，实验题目自拟，即由学生根据给定的实验器材，自己选择实验题目（内容），拟定实验方案。
设计性实验对学生的实验技能和理论知识的综合应用的一次检验，也是训练学生自己查阅资料、拟订实验方案、选择和组装仪器、测试和处理数据、写出小论文式的实验报告过程锻炼的极好机会。与一般的常规物理实验相比，设计性实验更注意了调动学生学习的主动性和积极性，开拓学生的智力，培养和发挥学生创造设计的能力。
实验项目设计与科研活动结合
改革普通物理实验教学方法的指导思想是，充分体现学生在实验教学中的主体地位，充分调动学生的学习积极性，为学生创造良好的学习条件。在普通物理实验项目设计上,我们在实验室内设计一些设计性、综合性实验，或者通过实验完成一些小论文和小制作，对于这些同学我们给予全力支持。删除一些在现代科学研究和生产实践中过时或中学阶段已做过的实验内容，增加部分代表当代物理学发展的实验内容、方法和手段的实验。提高教学起点，注重从提高学生的科学实验能力上选择课程的教学内容。同时，我们在辅导学生实验的过程中，要善于、及时发现有独特才能的学生，与老师一起搞一些科研项目，扩展他们的视野，提高解决实际问题的能力。为了提高学生的创新能力，我们建立了物理系创新实验室，为学生提供实践的空间。
如在迈克耳逊干涉仪实验教学中，我们是分两轮实验来设计实验项目的。第一轮实验，学习迈克耳逊干涉仪的使用方法，进行“三基”教学；第二轮实验，学习迈克耳逊干涉仪的应用。在第二轮实验中，我们布置了若干个实验题目供学生选择，也允许学生自拟题目，学习资料自己检索。有的同学为完成实验题目，多次进图书馆和实验室研究实验，巧妙的实验设计，收到了良好的学习效果。
关键词：物理学史；科学工作；文化教学
物理文化是人类的科学文化史的重要组成部分，是由历代物理工作者、物理学家在认识自然、改造自然的过程中逐步发展起来的。在高校对物理专业的学生进行物理学史教学过程中对学生进行物理文化教育，能让他们在学习知识的过程中了解人类是怎样通过探究自然而推进科学文明的发展，并由此培养学生形成适合现代社会需要的世界观、价值观、人生观、政治观，这对于他们毕业后走向教师工作岗位，做好物理文化素质教育能起到其他学科无法取代的作用。
一、在物理学史教学中对学生进行物理文化教育的必要性
高等师范校院的教学目标是培养合格的教师队伍，学校教育不仅在文化传递中起着重要的作用，而且学校教育具有创造文化的功能。特别地，高等师范院校既是教学中心，又是科研中心，因而对文化的创造具有独特的优势。作为物理专业的学生，文化基础好，思想活跃，富有创新精神，蕴藏着极大的创造潜能，因此在物理学史教学中对学生进行物理文化教育能培养学生的创造意识，帮助他们掌握物理科学研究的方法，为他们在未来的教师职业生涯中施展才华，传播物理知识，应用知识打下良好的基础。结合物理学史教学对学生进行持久而有序的物理文化教育是非常必要的。
二、在物理学史教学中对学生进行物理文化教育的可行性
科学研究是高校直接创造文化的主要渠道。通过物理学史的教学，可以让学生了解创造物理文化的杰出物理学家。他们的创造成果大都是在大学生涯中完成的，更有甚者，奥斯特在讲台上偶然发现了电流的磁效应这个重要的物理现象。在物理学史教学中对学生进行物理文化教育，使他们在学习物理科学知识、开展科研项目的合作、撰写科研论文的过程中激发创造性，体现物理文化的批判创新精神。
三、在物理学史教学中对学生进行物理文化教育的途径
（一）培养学生的科学观念和科学精神
物理文化活动有助于打破封建迷信，激发好奇心、求知欲，培养科学的革新精神。在物理学史的教学中，我们通过物理学家如牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦、薛定谔的成长经历及他们对自然现象的解释，例如，用万有引力解释行星的运动，用电磁学理论解释电磁相互作用，用波粒二相性解释光的本质，用量子力学解释物质的微观运动等，通过了解科学的解释过程消除头脑的疑团，填补人的精神空白，使学生产生一种充实感，成为一个有思想追求的人。
（二）对学生进行科学的认知与思维训练
人类对自然的认识形式是多种多样的，例如神话、宗教、艺术、哲学、科学等，但唯有科学的认识最系统、最丰富、最严密，因为它有逻辑性、实证性、精密性等鲜明的特点。物理知识体系是对自然认知的典型代表。通过对物理学史的教学，可以让学生了解到在物理学家的眼里，自然是客观的、发展的、统一的、和谐的、可以理解的，正是这种坚强的信念，激发他们探索自然奥秘的强烈愿望。对自然界的凝视、深思和主动探索，使得他们得到了内心的自由和宁静。而认知成果使人类更聪明、更有力量，能够创造出更好的物理成果。通过物理知识体系的系统学习，使人们清楚地理解宏观世界运行的规律，懂得自然现象的因果关系，随机事件的统计规律，物质深层结构的微观运动状态，高速运动情况下的时空联系，物理与能量的联系，电与磁的统一本质，低温下物质电磁性能的变化等。因而人的视野更开阔，更富于理解，更有条理，更严密。通过介绍物理学家的思想和方法，例如科学观察的方法、实验的方法、抽象的方法、归纳的方法、建立数学模型、物理模型的方法，培养和训练学生的逻辑思维能力，提高他们的创造才能。
（三）对学生进行科学美的熏陶
科学美与物理文化创造有着很大的联系。许多物理学家用美的观点来指导物理学的研究，在科学创造中获得美的享受。物理学之美包括现象之美和理论描述之美。比如优雅的激光束，彩色的牛顿环，奇妙的原子光谱，这些都是现象之美。再比如卢瑟福的原子结构行星模型，将宏观世界与微观世界进行美妙的类比，而放射性元素按指数规律衰变的描述，精确到令人难以置信的地步。物理学的理论公式后，通常给出一个既简单又漂亮的数学结构，比如反映时空联系的洛仑兹变换，反映电磁学规律的麦克斯韦方程组，量子力学对于微观粒子规律的刻画，将复杂隐秘的自然规律表达得朴实无华，给心灵以极大的愉悦。这些学习和了解，就是接受科学美的熏陶，有助于提高学生的精神境界和思想品位。总之，只要我们在物理学史教学过程中，有意识地对学生进行物理文化教育，完全可以利用有限的时间为我国的社会主义文化教育事业做出应有的贡献。
作者:马志刚 单位:黔南民族师范学院物理系
参考文献:
【关键词】物理专业；实践教学体系；课堂与实践
1 物理专业的培养目标和实践教学体系的建设
学院的物理专业教学的目的是为了培养具有坚实的物理基础理论知识、基本的实验方法以及技能，理工结合的高级复合型工程技术人才。对于实践体系教学就是为了培养学生要具有一定的实验设计能力，在实验的条件下，能够动手操作出实验的结果并对其进行归纳分析，并以此来撰写论文，做到有可以和同学彼此进行交流的能力；除此之外，还要能够运用现代物理在工程技术方面的实验。因此在课程教育实验方面要加大和加强，尤其是综合性和设计性的实验，有条件的话最好能够让同学们进行小型的科研试验。引导学生将所学的知识进行创新并与工程技术专业联系起来，使其能够在将来从事相关的专业工作中可以更好的发挥。
为了深化教育改革，充分体现“宽口径、厚基础、重能力、高素质”的人才培养模式，增大学生的就业几率，按照院里物理专业培养目标的要求，再加上实践教学老师们共同的努力教学，以及大量的调研、搜集所得到的相关的资源，对完善教学实践管理体系，提供综合性、设计性强的实验以及建立网络教育平台提出了更深的讨论。在以培养计划为指导，挖掘各种实验课，课程设计的逻辑关系，科学、安全、合理的设计各个实验课题的项目的方面已经基本建设出了比较完善的体系，这将对培养学生们的综合素质起到了关键的作用。
2 物理专业实践教学体系构成
通过各种实验课和课程设计的逻辑关系以及科学合理的设计的一些实验，试验项目等已经构建出了比较完善又能体现教学目标的物理专业实践教学体系，包括了10们实验课，4门课程设计，具体设计如下：
2.1 力学实验
实验1，霍尔位置传感器测杨氏模量；实验2，扭摆法测物体的转动惯量；实验3，示波器的使用；实验4，粒状物体极不规则物体密度的测量；实验5，显示驻波法测空气中声速。
2.2 光学实验
实验1，分光计的调节和使用；实验2，迈克尔逊干涉实验；实验3，光强综合测试；实验4，牛顿环测球面的曲率半径；实验5，组装望远镜和显微镜。
2.3 电磁学实验
实验1，磁场的测量与描绘；实验2，电表的改装；实验3，霍尔原件测磁场；实验4，物理电学设计性实验；实验5，电位差计测热电偶的电动势。
2.4 近代物理实验
实验1，密里根油滴实验；实验2，塞曼效应；实验3，夫兰克――赫兹实验；实验4，电子射线的电偏转与磁偏转；实验5，电子射线的电聚焦与磁聚焦；实验6，光电效应测普朗克常数；实验7，气体放电等离子体的研究；实验8，全息照相；实验9，硅光电池特性测试实验；实验10，光敏电阻特性测试实验；实验11，光速的测量；实验12，金属电子逸出功测定；实验13，复合电镀实验（一）――赫尔曹实验；实验14，复合电镀实验（二）――金属-固体微粒复合膜电铸工艺研究。
2.5 电路实验
实验1，验证基尔霍夫定律；实验2，RLC稳态电路特性的研究；实验3，RLC二阶电路暂态过程的研究；实验4，RC、RL一阶电路暂态过程研究；实验5，RLC串联谐振电路的研究。
2.6 模拟电路实验
实验1，电压放大器的调试与测量；实验2，拆动放大器；实验3，低频OTL功率放大器；实验4，射极跟随器；实验5，RC正弦波振荡器。
2.7 数字电路实验
实验1，组合逻辑电路的设计（一）；实验2，组合逻辑电路的设计（二）；实验3，集成555定时器及其应用；实验4，计数器及其应用；实验5，数/模（D/A）及模/数（A/D）转换。
2.8 通信原理实验
实验1，FSK调制实验；实验2，抽样定理与PAM通信系统实验；实验3，二相PSK（DPSK）调制实验；实验4，二相PSK（DPSK）解调实验；实验5，FSK解调实验；实验6，脉冲编码调制PCM与时分复用。
2.9 传感器原理与应用试验
实验1，金属箔式应变片――单臂电桥性能实验；实验2，集成温度传感器的特性；实验3，差动变压器实验；实验4，电容式传感器的位移特性实验；实验5，直流激励时霍尔传感器位移特性实验；实验6，金属箔式应变片――半桥、全桥性能和电子秤实验；实验7，光电二极管和光敏电阻的特性研究。
2.10 光电子技术实验
实验1，光源特性测试；实验2，电光调制实验；实验3，声光调制实验；实验4，广电倍增管综合实验；实验5，光电二极管光电特性测量；实验6，光敏电阻特性实验；实验7，硅光电池特性测试；；实验8，面阵CCD实验；实验9，光电探测器直流参数测试；实验10，APD光电二极管特性测试实验实验11，光电耦合开关实验。
2.11 电路课程设计
万能表的组装与调试。
2.12 光电转换课程设计
实验1，双光纤通信传输认识；实验2，固定速度时分复用/解复用；实验3，变速率时分复用；实验4，数字信号电――光、光――电传输；实验5，模拟信号电――光、光――电传输；实验6，变速率时分复用/解复用。
2.13 数字电路课程设计
数字时钟的制作。
3 教学改革建设实践
通过教学实验安排可以看出力学，光学，电磁学，这三门实验课是基础，其他的实验课基本上就是围绕这三们展开的，所以要注重打好学生们的基础，就要对其进行改革选择适合学生学习的方法，能够充分调动学生做实验的积极性和主动性。所以希望每位同学都可以做到，课前预习实验，对实验做好充分的了解，自己动手操作，通过实验撰写实验报告，能够充分理解并能作适当的讲解，然后对其结果作评论。除此之外，课堂上学生是自由的可以自由发挥及讨论。实验室充分提供给大家，让那个每个同学都能充分的去做实验。此次教学体系的建设就是让同学能够彻底明白每个实验的原理，能够从中收获到知识，更好地为未来所要从事的专业工作打好基础。提高学生的创新能力，真正的学到知识。当然我也会在为学生提供这样一个展现自我的。
4 总结
在此次教学体系的设计中，就是为了通过新的教学体系能够更好的让学生学好物理实验，更好的开发头脑的思维能力，提高学生的动手发言的勇气，自己也能更好的教学。
【参考文献】
[1]方莉俐，张明，梁富增，葛向红.加强学生综合素质，提高择业能力：应用物理课程体系与教学内容的综合研究与实践研究[C]//大学物理课程报告论坛文集.2008，7：209.
[2]王秀杰.应用物理专业普通物理实验改革尝试[J].中国科技教育，2009，1.
论文关键词：电场强度,场强分布,求解方法
1 引言
电场强度是描述静电场特性的一个重要物理量，掌握各种静电场的电场强度的求解方法
是学好电磁学的基础，本文介绍了求解静电场电场强度的几种方法，通过例题对各种求解方法的解题步骤和适用范围进行了讨论。
2 求解电场强度的几种方法
2.1 点电荷系的电场强度
点电荷系的电场强度的求解步骤：
（1）求出每个点电荷在场点O产生的电场强度并标出电场强度的方向；
（2）利用场强叠加原理求出O点的电场强度并指出其方向。
例1、在边长为的正方形的四个顶点上依次放置电量分别为，，和的四个点电荷（如图1所示），求正方形中心O点的电场强度。
解析：先利用点电荷的电场强度公式求出各点电荷在O点产生的电场强度的大小：
，，，，并在图中标出各点电荷在O点产生的电场强度的方向（如图1所示），根据点电荷电场强度的叠加原理可得O点的电场强度为：，方向沿对角线指向点电荷。
图1 图2
2.2 连续带电体的电场强度
连续带电体的电场强度的求解步骤：
（1）在连续带电体上选取合适的便于计算的电荷元；
（2）在图上标出电荷元在场点P点的场强的方向；
（3）化矢量积分为标量积分，选择合适的坐标系（尽量利用带电体及其的对称性），把矢量分解为各个方向上的分量，从而把矢量积分化为标量积分；
（4）统一积分号内的变量，确定积分上、下限，求出电场强度E的大小和方向；
例2、求面电荷密度为的均匀带电球面上的电场强度；
解析：如果要求面电荷密度为的均匀带电球面内外的电场强度分布，利用高斯定理很容易求解，绝大多数大学物理教材在讲高斯定理的运用时作为一个例题来处理[1-4]，上面的计算并没有涉及球面上电场强度的计算，因为如果把球面本身作为高斯面就无法确定电荷是在面内还是面外而无法应用高斯定理，在这种情况下可以利用连续带电体的场强叠加原理进行求解。
如图2所示，把球面分成无限多个带电圆环球带，位于到之间的球带面积为：，圆环球带所带电量为，根据带电圆环在其轴线上的场强公式求球带在球面上A点产生的场强大小为：
=
方向沿x轴正向，根据叠加原理，带电面上A点的场强是所有带电圆环球带在A点产生的场强的矢量和，因为各圆环球带在A点产生的场强的方向相同，所以A点的场强是的标量积分：
2.3 利用高斯定理求场强的分布
利用高斯定理求场强的分布的步骤：
（1）带电体所带电荷以及所产生电场强度的对称性分析，即由电荷分布的对称性，分析场强分布的对称性．非对称情况下，判断能够进行积分；
（2）根据电场强度的对称性选择合适的高斯面，要求所求场点在此高斯面上，高斯面上的电通量容易计算;
（3）利用高斯定理进行计算。
例3、求均匀带电球体的场强分布，已知球体半径为R，所带电量为。
解析：先根据电荷分布的对称性分析电场强度分布的对称性，由于电荷球形均匀分布，其电场线必由球心向外辐射，故以O点为球心的各同心球面上场强量值相等，方向垂直球面向外，即关于球心对称。
如图3所示，作一个与原球体同心，任意半径为r的高斯球面（图中用虚线表示），
图3 图4
利用高斯定理得：
（1）当时，，；
（2）当时，，；
2.4 利用场强与电势的微分关系求场强的分布
利用场强与电势的微分关系求场强的分布的步骤：
（1）先求出带电体在空间某点产生的电势函数；
（2）利用场强与电势梯度的关系：来求场强，在直角坐标系中：
例4、求带电量为的均匀细圆环轴线上一点的电场强度。
解析：如图4所示，在带电细圆环上取一段带电量为的圆环，根据点电荷的电势公式可得这段圆环在P点产生的电势为，由电势叠加原理得P点的电势为：
所以P点的电场强度为：
3 电场强度的几种求解方法的适用范围
点电荷系的电场强度和连续带电体的电场强度的计算实际上都是利用了电场强度的叠
加原理，前者适用于点电荷系，后者适用于连续带电体，如均匀的带电圆环、均匀的带电圆盘轴线上任一点电场强度的求解，要求连续带电体上的任一个电荷元在场点的电场强度可以用统一的表达式表示，当带电体所带电荷具有某种对称性，使某些方向上的电场强度为0时，计算变得更加简单；高斯定理求场强的分布适用于带电体的电荷分布具有球心对称性或者轴对称性，如均匀的带电球面、球体，无限长均匀带电直线的电场强度的求解；从理论上讲，可以利用电场强度叠加原理求电场强度的分布也一定能用场强与电势的微分关系求场强的分布，而且在很多情况下，后者简单的多，如例4也可以用电场强度叠加原理求解，但计算过程复杂的多。
通常情况下，求解场强的分布可以采用以上一种或几种方法，具体采用哪种方法，要具体问题具体分析。
参考文献：
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论文关键词：中职学校 汽车运用与维修专业 综合化教学模式
一、中职学校现状
1．学生现状
由于传统的观念认为，读高中考大学才是一条正规的学习之路，而选择上职业学校是没有考取高中的一种无奈之举，因此，选择职业学校的学生，其文化素质一般都比较低，对学习文化基础课也是失去了信心。另外．他们想通过就读职业学校来学到一门技术，其出发点就是来学技术的，在他们的印象里，学习技术就得在实习工厂里实习．而不是坐在教室里学习文化课，他们的要求就是要动手去干，因而有些反感教室的学习。
2．课程现状
在课程内容的安排方面，仍然是按照“文化基础课一 专业基础课一专业课一专业实训课一就业”的教学模式进行，在第一学期安排的语文、数学、英语、政治、法律等课程是学生在初中时就已经产生厌学情绪的课程，选择职业学校就读就是因为对上述课程兴趣不大，学不进去，才不愿意继续学习这些课程的。如果沿用老路思想，其结果只能使学生对职业学校的新鲜感荡然无存．更重要的是没有体现出职业学校的特色，这样将使学生产生严重的厌学情绪，进而影响到以后学习其他的课程。因此，一上文化基础课就出现昏昏欲睡和逃课的现象也就不足为奇了。更严重的是由此引起的学生厌学情绪将会高涨，甚至产生学不到专业知识的想法．甚至退学，造成学校生源的流失，还会对学校造成负面的影响。
对于汽车运用与维修专业的基础课，如《机械制图》、《机械基础》《汽车概论》等，本专业学生还是能提起一些兴趣，可以学到一些知识。对于专业课，如《汽车发动机构造与维修》、《汽车底盘构造与维修》，学生是充满了期待，但是专业课必须有适当的专业基础课作铺垫，而要想学得更深入和扎实，必须有文化课作基础。但是。学生在学习文化基础课的时候，由于不知道有什么用。就不愿意学。这样的课程编排所导致的结果就是文化基础课不听，专业基础课选听，专业课听不懂。因此，只有首先激发学生学习的兴趣才能让学生自主地去学习。
二、改革方法及步骤
1．将文化基础课融合于专业课中
要改变传统的“文化基础课一专业基础课一专业课一专业实训课”课程模式，将文化基础课融于专业基础课和专业课中，并适当去除不必要的章节，比如数学的对数、物理的光学．而有些是重点，比如电磁学、液压、化学，这些内容要作重点讲述。 但又不是单一地讲述，而是在讲述专业课的时候．与专业课内容有联系的时候，再用几个课时的时间作专门的讲述，其目的是直接为专业课服务．这样学生就能有目的地学习。能更充分地发挥主体性，激发学习动力。具体说来．可以将液压知识融人到自动变速器和制动系统中讲述，电磁知识融人到传感器、点火系、起动机、发电机中．电路基础知识融入到汽车电路中，计算机内容融人到电控发动机中，化学的知识融人到蓄电池和调漆中，其他基础知识的重要内容也再着重讲述，这样可以让学生更有目的地学习。
2．需要解决的问题
(1)教师要有广博的知识
教师在讲述专业课的同时，还要涉及到多方面的内容．数学、物理、化学等。这就要求教师既要有广博的文化基础知识，又要有扎实的专业技术理论知识．还要有熟练的实际操作技能，成为“双师”型教师；这是实行综合化教学的关键。教师必须具备高级修理技工的操作水平，保证授课过程中进行准确、熟练、规范的操作演示。因此，汽车专业教师必须提高自身专业理论水平与实际操作技能，把两者融为一体，努力通过“讲师技师”的“双师”评定，有效促进教改的步伐。
(2)要有自己的教材
论文摘 要：在物理教学中讲授物理学史能够激发学生学习的兴趣和求知欲；能够使学生掌握科 学方法；能够培养学生严谨治学的精神和对学生进行爱国主义育。
物理学史集中地体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的历程。了解和掌握物理学史，在教学中，恰当运用物理学史中各种生动有趣的史料，对激发学生学习兴趣，培养学生科学的探索方法，对学生进行爱国主义教育等方面起着积极的不可估量的作用。
一、学习物理学史，激发学生学习的兴趣和求知欲
爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师”。培养学生学习物理的兴趣，是搞好物理教学，提高教学质量的一个重要环节。我在教学中经常依据具体的教学内容引用一些精彩生动的物理学史料来激发学生的学习兴趣，增强求知欲。例如在讲“库仑定律”时，让学生了解在电磁学发展中不只库仑，还有卡尔文迪许、富兰克林及普里斯特利等科学家都为此项工作进行过不懈的努力，最终由法国的物理学家库仑利用库仑扭秤实验直接进行了证明。后人为了纪念他，把电量单位规定为“库仑”。 在物理教学中，通过生动有趣的物理学史来讲述物理理论，就能克服单纯的物理概念和物理理论的枯燥讲解，使教学显得生动活泼，使学生的学习兴趣得以培养和提高。
二、学习物理学家的探索过程，使学生掌握科学的探索方法
物理学是研究自然界中各种物理现象的规律和物质结构的一门科学。而观察是研究物理问题最基本，最重要的方法。要学好物理，必须要善于观察，勤于思考。大家都知道，亚里士多德的落体观念认为：“重物比轻物下落得快。”伽利略从由思想实验得出的一个佯谬入手，对亚里士多德的落体学说提出了反驳。他提出，如果亚里士多德的学说是正确的，即物体下落的速度与其重量成正比，重物的下落速度肯定比轻物为快，那么就可以设想一个简单的实验：把两个轻重不同的下落物体连接在一起，由于两个物体原来的各自的下落速度不同而相互影响，它们连在一起后将以中间大小的速度下落；但是两个物体连在一起时当然要比原来较重的物体下落得更快些，由此可以得出，我们可以从“较重物体比较轻物体运动的快的假设推出了较重物体运动较慢的结论来，”从而证明了亚里士多德的学说是错误的。
物理学是一门以实验为基础的科学，实验是检验真理的重要手段。1878年，德国著名的物理学家赫尔姆赫兹向他在柏林大学的学生提出了一个竞赛题目，即用实验方法验证麦克斯韦的理论。赫尔姆赫兹的学生之一赫兹从那时起就致力于这个课题的研究。1886年，他在做放电实验时发现近处的线圈也发出火花，他敏锐地意识到这可能是电磁波在起作用。为了更好地确认这一点，赫兹再度布置实验。他设计了一个振荡电路用来在两个金属球之间周期性地发出电火花，按照麦克斯韦理论，在电火花出现时应该有电磁波发出。然后，赫兹又设计了一个有缺口的金属环状线圈，用来检测电磁波。结果，当振荡电路发出火花时，金属缺口处果然也有较小的火花出现，这就证明了电磁波的确是存在的。赫兹还进一步在不同的距离观测检测线圈，由电火花的强度的变化大致算出了电磁波的波长。1888年，赫兹发表了《论动电效应的传播速度》，证明了电磁波具有与光完全类似的特性，还证明了麦克斯韦理论的正确，也为人类利用无线电波开辟了道路。[1]
三、运用物理学史培养学生严谨治学的精神和进行爱国主义教育
介绍科学家在探索物理规律中一丝不苟的治学精神，介绍他们如何以毕生精力锲而不舍地从事科学研究，可以培养学生严谨的治学精神。在 粒子散射实验中马斯登与盖革若没有观察到“入射的 粒子中每8000个粒子有一个要反射的统计结果，卢瑟福也就不可能提出正确的原子结构模型；居里夫人为发现新元素，进行了1000多个日日夜夜的艰苦实验，终于从数十吨的铀矿渣中分离出了0.1克镭；[2]密立根关于基本电荷的测量，总共经历约21年的时间，进行了无数次的测量才于1910年发表了他精确测定基本电荷的实验。
在有关物理知识的教学中，适当介绍中国古代的物理学成就，是进行爱国主义教育的有效手段。中国古代有着光辉灿烂的科技成就，不少方面长期处于世界的领先地位。战国时代墨家关于杠杆和浮力知识的成就，比西方阿基米德早约两个世纪。西汉时期写成的《春秋纬考灵曜》中关于地动和运动的相对性的叙述，比伽利略早出16个世纪。公元前11世纪沈括又叙述了用纸游码演示的弦的共振现象，比欧洲早了6个世纪，沈括关于地磁偏角的发现比欧洲人早约400年。英国科学史家李约瑟在他所著《中国科学技术史》的序言说：“中国的这些发明和发现往往远远超过同时代的欧洲，特别是在15世纪之前更是如此。”“在人类了解自然和控制自然方面，中国人是有过贡献的，而且贡献是伟大的。”[3]
综上所述，物理学史的引入，可以使科学的内容和思想内容有机结合，把物理规律的学习上升为科学的世界观和方法论的学习，在物理教学中产生积极的效果。
参考文献
[1] 吴国盛《科学的历程》[M] 北京大学出版社 326页
