三本院校大学物理力学与理论力学教学衔接研究

分类:写作技巧 作者:原创文章代写 发布:2015-05-11
从初中物理开始学生已经花了很大的精力来学习力学,部分学生打开大学物理课本就觉得力学知识很熟悉没有必要再重新学习,丧失学习物理的积极性。其实高中物理力学的主要研究对象是质点,对于质点系及刚体大部分学生并不了解,理论力学是一门理论性很强的专业基础课,涉及到的内容上都是来源于生产实际过程中产生的问题,学习理论力学重要的一环就是将实际问题转化为力学模型,忽略次要矛盾抓住主要矛盾,对力学模型进行分析、计算。大学物理第一篇就是力学部分,这一部分系统介绍了了质点力学、质点系力学和刚体力学,这些内容涉及到理论力学中静力学、运动学、动力学。在学习大学物理时,加强了对质点、质点系以及刚体的受力分析能力,让学生初次学习了角动量,转动惯量,转动定理等一套研究刚体运动的物理量,为学习理论力学打下了良好的基础。

虽然物理学中力学部分与理论力学中内容有很多相同地方,但两者并不是简单的重复,它们的研究对象及研究方法还是有一定的差异。仔细体会两者的特点,对于了解这两门课的相互联系以及学好理论力学是非常有益的。通常大学物理教师本科是物理专业,而理论力学老师是非物理专业,老师之间缺乏有效沟通,且很多三本院校正在进行教学改革在减少这两门课的课时量,这就要求老师根据学生的专业特点将大学物理力学与理论力学有机地衔接,尽快地完成两门课的角色转换并适应理论力学的学习。

在研究对象上两课程有所不同。物理学主要研究“质点”,而理论力学主要研究“刚体”,研究对象的不同导致了不同的研究结果、内容和研究方法。如在静力学部分,物理的研究对象是“质点”,对质点受力分析时,得到的总是汇交力系,能列出三个平衡方程。刚体问题一般可以列六个平衡方程,大学物理中主要研究平面力系一般只涉及到力对点之矩,而理论力学常常研究空间力系问题常常涉及到力对轴之矩。

理论力学的研究对象是“刚体”,受力分析时力的作用线就不能随便平移,力的作用线就比较重要,所得到的受力图中的一群力有空间汇交力系、空间平行力系、空间任意力系。从而引出了各种力系作用于物体时的平衡方程及其应用。所以与物理下比理论力学中的静力学内容就丰富、充实更接近工程实际了。

处理好大学物理力学与理论力学之间的关系,就应该大胆对教材进行处理将教学内容进行调整,尽量避免与大学物理力学的简单重复。学生在物理中比较熟悉的内容可以少讲或不讲。理论力学有些简单的章节完全可以放在大学物理力学中来讲。

例如大学物理已经简要介绍了力矩定义及计算方法就没有必要在理论力学静力学部分重复,理论力学应该重点讲力系的简化,这样既避免了与物理内容的简单重复,又突出了重点。从客观上把学生引出了理论力学静力学与物理静力学重复学习的误区,增强了学生学习的兴趣。

在运动学部分,大学物理力学主要研究了质点的运动学,对于刚体仅研究了刚体的平动和定轴转动,我个人认为理论力学没有必要再单独设一章运动分析基础来重复大学物理已经讲过的知识,而应该把学时放在进一步研究了点的合成运动和刚体的复杂运动。这一部分是学生所缺乏的,特别是刚体的平面运动是机电类专业学生学习机械原理的重要基础。

在动力学部分,大学物理力学主要研究了质点动力学,在牛顿定律的基础上提出了质点系的动量定理、动能定理、动量矩定理。对于刚体,仅在运动学中刚体定轴转动时提出了转动定律(相当理论力学中定轴转动刚体对定轴的动量矩定理)及动能定理,而理论力学则系统地研究了刚体及刚体系的动力学问题。

个人认为对土木专业的学生对动力学要求不是太高,动力学有些内容可以放在大学物理力学。比如动量定理及其应用这一章部分内容和大学物理重复,没有讲过的质心运动定理可以在大学物理做个简要的介绍,降低了学生学习难度的同时可以起到开阔学生思路增加学生学习力学的兴趣,也精简了课时。质点动力学这一章前面内容和大学物理重复可以不讲,主要应该讲非惯性系的质点运动微分方程。动量矩定理这一章同样也可以省去质点和刚体的动量矩以及动量矩守恒定理,把重点放在相对质心的动量矩定理及平面运动微分方程上。

通过以上分析我们可以出以下结论:大学物理中的力学是理论力学的基础,理论力学是物理中力学部分的深化,两者既有联系,又有分工。在教学过程中要避免内容上的简单重复,要对教材进行合理的编排,内容要根据不同专业的学生进行优化。

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