材料物理专业范文精选

第一篇：大学物理教学材料类专业探析

摘要：本文介绍了材料类专业大学物理教学现状，分析了目前教学中的不足，提出了大学物理除了培养学生基本自然科学素养外，还应为专业课程奠定物理基础，并针对性提出了优化大学物理课程内容和教学方法的建议，旨在提高材料类专业大学物理的教学质量。

关键词：大学物理；材料类专业；教学改革

1引言

物理学研究的是物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及相互转化，它的基本理论是各个自然学科工程技术的基础，广泛的应用于生产、生活实际。大学物理课程则是以物理学的基本原理和基础应用为内容的高等学校理工科各专业学生一门重要的必修基础课，该课程是养成学生科学素养的重要组成部分，对培养学生树立科学的世界观，增强学生分析问题、解决问题的能力，以及探索精神和创新意识的培养等方面具有重要作用。同时，各理工类专业领域中都会涉及到物理学的基本原理、基本结论和基本方法，因而大学物理课程能为学生在后续的专业课程学习以及将来工作中解决生产技术问题，进行技术改造和技术创新奠定重要的基础，是合格的理工科毕业生、科技工作者和工程技术人员所必备的知识。对于不同专业，所需的物理知识侧重点是不同的，如电子类专业侧重于电磁学，化工类专业侧重于热学，机械类专业侧重于力学等。要充分发挥大学物理课程的作用，就应当根据各专业特点，合理安排大学物理内容，在教学过程中结合学生专业的需求有重点、有选择地进行物理教学。我们以材料类专业为基础，探讨分专业大学物理教学的教学模式。

2大学物理教学现状

摘要：物理学是天文学、生物学、化学和地质学等众多学科的基础。物理学的美妙之处在于，用简单的物理理论，以及少量的基本概念、方程和假设，就可以解释和探索万千世界中的各种现象，并能直达事物的本质。大学物理是一门以实验为基础的理工科本科生必修课程，在教学中适当选择物理案例可以让学生了解物理学在生活中的应用和体现，明白物理源于生活、用于生活，发现物理学的美妙之处。该文根据学生的专业情况、物理基础和兴趣爱好等，浅析物理教学案例内容的选择。

关键词：物理学；大学物理；教学案例

几个世纪以来，为了节省时间、提高效率，人们一直在努力寻找更为高效的方法来完成任务，这也是科技发展的原动力之一。时至今日，人类在科技领域已经取得了巨大的进步。科技给了我们更快捷的沟通交流方式，也要求人们具备更高水准的知识和技能，不断学习新的理论知识、技术和工作技能等。大学物理这门课程内容体系庞杂，是国内外理工科本科生的公共基础课。但课程教学时间又十分有限，如何高效利用课堂教学时间是一个极其现实的问题。大学物理包括力学、热学、电学、磁学、光学、量子力学、相对论等内容。力学关注物体的运动；热力学处理具有大量粒子的系统的热、功、温度和统计行为；电磁学涉及与电、磁和电磁有关的领域；光学研究光的行为及其与材料的相互作用；相对论主要描述物体高速运动下的相关理论；量子力学主要研究微观粒子行为的理论。在大学物理课堂教学过程中，如何训练学生的逻辑思维能力、培养学生的科学探索精神和独立解决问题的能力，一直是一个值得探究的问题。这一系列目标的实现，都要以培养学生的学习兴趣为基础。课堂教学和实验演示能够激发学生的学习兴趣，实现对课堂教学时间的高效利用。物理实验是帮助学生理解物理概念和定理定律、解释物理现象本质的有效途径，许多学生对物理实验非常感兴趣，但由于实验仪器数量有限，而学生需求量大，大多数高校都无法同步进行大学物理的理论课程教学与实验教学，只能让学生交替进行实验。在大学物理课堂教学过程中，教师可以采用演示实验的方式填补实验的空缺，帮助学生理解物理概念、定理定律等内容。如果演示实验条件受限，也可以借助适当的教学案例，对大学物理实验及演示实验进行补充，这有助于加强学生对物理现象、物理原理的认识和理解。以下针对教学案例内容的选择问题，谈谈笔者在实际教学过程中的体会。不同专业学生未来的就业方向可能存在较大差异，平日里他们的关注点往往也大不相同。例如，机电学院的学生对汽车的驱动与制动、极限加速度和极限速度等机械类问题非常感兴趣；光电专业的学生热衷于讨论全息成像、激光干涉等与光学内容相关的实验现象；化工及材料学院的学生注重观察事物的物理化学变化过程。不同专业学生的关注点不同，其学习的侧重点也有所差异。华侨大学结合各个专业的学科特点和各个学院的实际需求，对大学物理课程内容进行详细分类。将一些章节设为所有专业学生必修内容，例如质点运动学、质点动力学、静电场、稳恒磁场、机械振动、波动及光学等；部分章节允许学生选修，例如化学与制药工程、生物工程与技术、环境科学与工程专业的学生可以选修刚体力学、交变电场、电磁感应等章节的内容，人工智能、网络与信息安全、计算机科学与技术专业的学生可以选修热力学章节内容。要明确学生的兴趣和优势，根据学生不同的专业、物理基础和兴趣爱好，在大学物理课程教学内容的讲授上有所区分。

1依据学生专业选择教学案例

1.1功能材料专业

功能材料专业的学生在材料制备实验室经常见到球磨机，球磨机可将块体样品快速制成粉末状样品，方便进一步表征样品性质。球磨机的核心组件是一个圆筒及里面的数个钢球，当圆筒被电动机驱动而绕轴高速旋转时，钢球会被抛至一定高度，随后脱离圆筒壁落下与块体样品碰撞，从而将样品击碎。经过多次反复碰撞，块状样品可以成为颗粒均匀的粉末状样品。球磨机的最佳转速是球磨机运行过程中的一个重要参数，利用圆周运动相关知识可以计算出这一参数的理论值。对圆周运动理论知识的学习，可以加深学生对球磨机工作原理的理解，进而指导学生调试和操控球磨机，达到学以致用的目的。

化学学科对相关产业和建设绵阳科技城的作用化学是材料、生物、环境等学科的基础,本身又具有适应面很广和适应性很强的学科特点,社会对其人才的需求非常广泛。该学科是西部特别是四川尤其国家实施建设绵阳科技城的必备学科,西部开发中绝大多数项目是除信息技术以外的生物制药,新材料,环境保护与治理等行业的高新技术产业,如绵阳就有新材料、精细化工、生物制药及环保产业园,而这些行业都特别需要高水平的精细化工及分析技术人才,绵阳科技城千亿工程发展计划中精细化工产业将从目前的10亿上升至50亿,这将为化学化工产业带来巨大的机遇和挑战,据绵阳经贸委消息,绵阳市将出资近百万与有关单位联合成立绵阳精细化工研究开发中心,我校应该是最有希望的承担单位;化学的重要方向分析化学特别是我校先进的分析测试中心的建立将为绵阳的化学化工、材料、生物和环境等高科技产业群的高科技服务和高科技成果孵化和转化起着真正的发动机的作用。随着我国加入WTO,进出口商品贸易对产品质量要求必须与国际标准接轨,因此这些产业及相关的国家职能部门大量需要该专业的人才。

一、化学学科在与我校重要董事单位———中国工程物理研究院合作中的特殊地位和作用

地处绵阳的我校董事单位中国工程物理研究院在国防化学上有一流的人才和设备,因此我们可以联合开办国防应用化学方向,即与国防建设有关的含能材料(炸药)即硝基化合物化学,放射废物治理及放射分析方向,以满足西部大量的军工企事业单位对这些方向人才的需求(注:我国仅北京理工大和南京理工大在开设该方向专业,但毕业生不愿到西部特别是一般离城市较远的军工企事业单位工作,造成这些单位人才严重短缺,急需西部高校培养输送该方向的专业人才);我们已经和中国工程物理研究院核物理与核化学研究所,中国工程物理研究院化工材料研究所签定了正式的联合培养这些方向的应用化学高级人才的协议,并得到了积极和热情的响应,他们非常愿意并决心和我们一起将该专业办成全国一流的特色专业;我们已与工程物理研究院联合申报成功应用化学本科、分析化学硕士点办学资格。近年来我校与中国工程物理研究院开展了多项有关放射废渣固化处理等方面的研究合作,获得了多个中国工程物理研究院研究基金,并取得了重要的科研成果。特别值得一提的是四川省人民政府委派原中国工程物理研究院楚士晋教授出任我校副校长后,双方的合作达到了水乳交融的程度,值得一提的是楚校长所研究的学科就是国防应用化学,因此一定能发挥地处绵阳的我校董事单位的巨大学科优势联合办学,将这个专业方向发展成全国有名的有特色的重点专业。

二、我校化学学科的现状

1.学科情况

化学教研室及现在的化学研究所,是我校最老的教研室之一,多年来承担全校基础化学教学任务,科研方向主要围绕材料学科开展。从1995年起共申报8次应用化学本科办学资格,直到最后一次于2002年申报成功,现有应用化学和分析化学两个硕士点,2004年度已申报无机化学硕士点,现有教授6人,副教授10人,讲师10人,绝大部分具有硕士以上的学历,为适应学科发展的需要,正按计划引进高水平人员。

摘要：建筑力学的结构部分是建筑结构的基础，主要包括弯矩的计算和破坏的定量原理等，物理力学知识在建筑工程中的应用范围及其广泛，包括了建筑工程中的各个方面，因此研究物理力学知识在建筑工程中的应用具有重要作用。本文笔者以基础力学观点和力学与建筑力学关系为基点，对建筑力学形成的主要任务和内容进行初步的分析与探讨。

关键词：物理力学；建筑工程；应用

力是物理学当中一个非常重要的概念，它是指物体之间相互的作用。力的范围包括物体的形变和运动形态的改变，根据其受力的情况可以分为受力物体以及施力的物体。建筑力学是为建筑专业的学生所开设的一门具有理论性和实践性的技术基础课程，旨在培养学生应用力学的基础建筑力学本原理，分析和研究其建筑结构及其构件在各种条件之下的刚度、强度、稳定性等方面的能力。作为一名建筑师，我们要努力地学好力学各个方面的知识，为人类力学的发展贡献出我们自己的一份力量。

一、建筑工程中物理力学的范围

建筑工程中涉及的物理力学知识众多，主要是研究物质宏观运动规律及其应用，建筑工程给物理力学的实际应用提出了更高的要求，物理力学的最新研究成果可以为建筑工程提供一些设计思路。人类对于物理力学知识在建筑工程中的应用可以追溯到很久远的时代，我国古代及古希腊的一些著作中，就已经对物理力学在建筑工程中的应用做了一些叙述，然而在过去的建筑工作中，主要还是凭借经验来进行工程建设的。伽利略出版了世界上第一本有关材料力学的著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》，但从其具体的内容来看，对于建筑工程物理力学知识的应用这方面的研究依旧不成熟。而后纳维宣读了《在一物体的表面及其内部各点均应成立的平衡及运动的一般方程式》，这被视作弹性理论的开端。早在我国公元前5世纪到4世纪，《墨经》中就有对物体所受浮力与其排开液体体积之间关系的叙述。土木工程力学初步形成于20世纪初期，并且在40年代以后获得了迅速的发展。在这一发展过程中，泰尔扎吉的作用不可忽视。19世纪到20世纪前叶，对建筑物梁的刚度和强度、变形和力、稳定性、弹性模量的研究反映出了这时候力学知识研究对象的全面性，更倾向于从宏观的角度，将实验与理论相结合，就物体的各种性质展开深入的研究。正是因为有了20世纪前叶物理学的快速发展，并以现代数学为基础，理性力学这门新的学科出现了。随着结构工程技术的不断进步，建筑工程学家联同数学家和力学家们对工程力学的发展做出了突出的贡献。固体力学包含材料、结构、弹性、塑形、复合材料等方面，其中，材料力学、结构力学和弹性力学在建筑工程上的应用非常广泛，于是很多人把这三个门类统称为建筑力学，这也就充分表明了，这是一门主要应用于物理力学中的一般原理来对其自身作用在各种建筑物上的影响进行研究的学问。物理力学在建筑工程技术方面的应用促使各种工程力学或者应用分支出现，建筑力学是一门基础性科学，又是一门应用型科学，在工程中的应用以及与社会各行业的结合是非常密切的。与力学相关的基础学科也有很多，主要包括数学、化学、物理、天文、自然科学等，而与力学相关的工程学科有土木、机械、交通、能源、化工等。伴随着社会各行业的发展，我国国民经济水平不断提高，科技技术也取得了较大的进步，使得力学在其中的作用越来越突出，甚至有的时候会起到关键性的作用。因此，研究力学，学生就可以在未来从事与之相关的工作，从这一方面来讲，力学专业的学生专业对口范围广泛，全社会对力学人才的需求也是非常大的。

二、基础力学观点

【摘要】教育教学改革已经成为现代教育的主旋律，虽然大学物理是高校理工科专业的基础必修课，但物理教育却陷入一个尴尬境地，学生觉得大学物理都是一两百年前的知识，知识过于陈旧，学习没有意义。为了让学生了解大学物理知识在当前生活和科技中所起到的作用，引入科学前沿是教学改革新思路之一。本文提出将科学前沿融入大学物理教学，说明科学前沿融入大学物理的教学目的、实施路径，并表达此思路实施的教学心得，此思路的目标：激发学生的学习兴趣，科教结合有助于帮助学生形成良好的思考方式，培养他们独立思维分析能力，帮助他们建立创新思维框架。

【关键词】大学物理；科学前沿；思维框架

1大学物理发展现状

大学物理是大学理工科专业的一门重要公共基础课程。物理学是技术学科和自然科学的基础。它的发展不仅推动了整个自然科学的发展，而且对人类的物质观、时空观、宇宙观以及整个人类文化都产生了并且还会继续产生极其深刻的影响。大学物理可以有效地提升学生的科学思维及利用物理方法解决实际问题的初步能力，而且对所有人都是提高文化素质的一个重要手段。物理学发展历史上一次次理论上的重大突破及重要成果，都是创新思维的体现。当今，创新思维已经完全融入到理工科专业课程建设和教学改革，并且他们已经成为衡量教学和改革工作成效的非常重要的一个指标[1]。因而在高等教育培养高素质人才的今天大学物理教学显得尤其重要。大学物理不仅是为专业课学习打下坚实的基础，也可以帮助学生形成科学的思维方式、构建出物理的思想方法、提升自己的创新思维，是创新能力培养体系中的重要一环。进入21世纪，科技发展突飞猛进，新技术、新材料、新工艺不断出现，电子产品更新周期极其短暂。但反观大学物理教材，教学内容都是几十年前的内容，几乎完全没有涉及物理在现今科技中的应用。由于物理对很多学生来说确实比较难，虽然很多老师引入了各种各样的教学方法，加大了教材建设，但学生只是被动为了考试过关而学习，没有任何兴趣。这导致在高校中广泛流传中《大学物理》无用的言论，很多专业大幅消减物理课时[2]。大学物理的基础地位正在受到前所未有的冲击。大学物理教学改革势在必行，其中渗透科学前沿内容就是教学改革的重要方式，也是现代物理教学新思路之一。

2在大学物理课堂上融入科学前沿的方式

为了更好的激发学生兴趣，避免学生感觉灰色难懂的知识点学习、枯燥的习题练习，讲授物理知识点时，可以尽量结合现代生活、社会热点、当前科学技术、当前科研前沿等，让学生感觉到这些有着悠久历史的物理在现当今的社会生活中仍然发挥着极其重要的作用。这样不仅可以提高学生上课的兴趣，也开阔了学生的视野，同时开启了他们的科学研究的大门。