3关于如何构建矢量思想的思考
在物理学科中,“矢量运算法则”及“矢量方程”的运用相当普遍。现如今的大学新生在学习大学物理时常常不能正确的表示矢量,这是因为中学时期,老师对学生的要求并不严格,这就导致了他们跳不出中学时的物理思维模式,他们对标量、矢量和矢量方程的理解不到位,还没有形成矢量思维。因此,他们到了大学之后,在学习大学物理时仍然不能正确的书写矢量,至于对它的理解就只停留在简单的字面意思了,所以,在大学物理教学中除了要引导学生构建微积分思想,还要引导他们构建矢量思想。在高中人教版课本中,“标量只有大小,没有方向;矢量既有大小,又有方向。”因此,有的学生就形成“有方向的是矢量,没方向的是标量”的惯性思维,这种惯性思维需要老师在教学中引导学生进行纠正。但由于中学时的惯性思维,很多学生对“遵循四边形合成法则的物理量是矢量,否则是标量”这个定义并不深刻,因此在平日里做题会产生许多错误,例如电流及电动势等物理量,其既有大小,也有方向,但并不是矢量。矢量的定义中,要求矢量必须符合平行四边形合成法则。所以我们在解决物理问题时,如果使用矢量思想方法解决,通常要将矢量转变为标量来进行计算,同时把矢量向某一方向或者坐标系进行投影,因而首先要建立一个正确的坐标系。如在解决斜面运动问题时,我们可以首先建立坐标体系,选择沿斜面方向和垂直斜面的两个方向进行构建,将复杂的矢量转变为简单的标量,这样能够很好地体现矢量方法的高效性。又如,在研究曲线运动中,自然坐标系往往不易解决问题,大学物理中的矢量和微元通常是相互关联的,对于矢量微积分的求解,首先应该将矢量转变为标量,把矢量向某一方向投影,采用矢量点积的方法或者叉积转化为标量进行运算,或者直接应用直角坐标系的正交分解方法,进行点积或者叉积后再进行积分运算。只有深刻的理解矢量微积分,才能正确地运用,因此,教师在教学中应该精选例题,争取早日指导学生构建矢量思想、建立模型,学会运用物理方法和思想分析和求解实际问题。
4结论
微积分思想和矢量思想在大学物理的教学和学习中,不仅作为一种教学工具,更是一种思维方法的应用。因此,在大学物理的教学中,教师应通过讲解具体的实例,来引导和帮助学生将微积分和矢量的思想与物理问题相结合,让他们学会构建模型,熟练地运用微积分和矢量方法分析解决物理问题。这样做既能提高教学效率,又能培养学生的科学思维方法。而学生只有将微积分与具体物理问题相结合,掌握微积分以及矢量的分析方法和技巧,有机结合其他的物理科学方法,才能实现将微积分和矢量法从运算工具转变为思想方法的综合运用,进而熟练地解决一些复杂的物理变量问题,如今的大学生需要做的是理解大学物理和中学物理的区别和联系,培养自己学习大学物理的兴趣,提高自己分析问题和解决问题的能力,为将来从事工程技术和科学研究奠定扎实的物理基础。
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