【高斯定理在大学物理解题中的应用探究（论文）9400字】

图所示的圆柱形高斯面，做以细杆为中心轴、为半径的圆柱面。又细杆是匀质细杆，所以细杆周围的引力场强的分布满足轴对称性，故细杆外任一点，只要与细杆距离相等，那么这些点的引力场强也大小相等，其方向为由场点沿着垂直于细杆的径向指向细杆。其通量为其中，上底和下底面的通量为0，因为根据通量定义，圆柱高斯面的上底面和下底面的方向与方向处处夹角为，即可得出它的通量为0；在圆柱的侧面，的方向与方向处处夹角，且侧面上各点的大小相等，因此由引力场的高斯定理：为高斯面内所包围的质量，即：结合上式，有：方向是沿着垂直于细杆的径向方向从场点到细杆。4.2以无限大平面引力场强度求解为例例4.2,设有一无限大均匀质量的平面，质量密度为，求距离平面为处某点的引力场强度。解：如REF_Ref22316738\h4.2图所示，做一个圆柱面，两底面平面平行，通过这个柱面闭合曲面的通量等于通过两个底面的，等于，详细解释参考例题6。由引力场的高斯定理：有：则任一场点引力场强大小为：方向为由场点沿x轴指向圆心方向。4.3以匀质球壳引力场强度求解为例例4.3，如图所示，有一匀质球壳，求球壳内外的引力场强度。解：（1）在球外任取一点P，过P作与球面同心的高斯面S，如REF_Ref22317156\h例题8图所示，从质量分布的球对称性，我们知道高斯面上各点引力场强度大小相等，方向是从P点沿径向指向球心，S面的通量PP由高斯定理图4.3所以（方向为由P点沿径向指向球心）图4.3（2）当P点位于球壳内时，过点P作与球面同心的高斯面，面内质量,故，因而总结：利用高斯定理求解引力场场强的基本方法：根据高斯定理的适用条件分析其对称性过一点沿对称性构造封闭的高斯面合理运用高斯定理求出引力场场强的大小明确引力场场强的方向上述两个例题都是通过引力场的高斯定理求解引力场强度，基于建构主义理论以及多元智能理论，学生在学习这一部分内容时，应该遵循这两个理论，首先，教师构建“支架”，使学生类比静电场的高斯定理推导出引力场的高斯定理的定义以及适用范围，学生获得一定的逻辑——数学智能、空间智能，有一定的理论基础之后，提出在匀质无限长细杆中如何利用引力场的高斯定理求解引力场强度，【2】学生可以大量翻阅书籍，找出一定的线索与方法，也可对这个例题进行简单的分析。在学生了解基本求解思路后，扩展思维，提出在匀质球壳中如何利用引力场的高斯定理求解引力场强度，给学生独立思考的空间，教会学生知识变成教会学生学习。学生经过一定的思考，得出自己的见解，经过小组讨论，集思广益，得出一定的思维方法，最终再进行点评评价，加深印象，使学生更好的掌握引力场强度的高斯定理，并让学生在课外自己勤加练习，最终学生的内省智能以及自然观察智能也显现出来。5高斯定理在大学物理解题中的学习策略5.1重视微积分教学重视微积分教学，强化学生的高数基础：学生应改变传统的学习观念。学生在学习微积分理论知识的同时，还应该注重微积分的实用性。在大学生的过程中，不仅要注重公式概念等理论知识的学习，还要注重与实际应用相结合，因此，学生在学习高等数学微积分的过程中，可以根据所学得的概念以及自身的相关经验，以案例的方式加以应用，学生能够深入利用书本上的知识，为今后的学习奠定了基础。学生学习的本质是促进自身综合素质的全面发展，所以，微积分教学的重点是在于培养学生的逻辑思维能力，为学习其他科目打下良好的基础，高斯定理在大学物理中的应用就很好的将数学问题融入物理中，将抽象的物理变得更加生动有趣。5.2强化概念理解强化概念理解，掌握定理内涵：学生虽在对大学物理中的高斯定理概念的学习时无须深入，繁琐化，但简单正确揭示概念的定义以及对知识的适当扩展是必须的，例如，高斯定理的适用条件是什么？针对学生的两个问题：（1）电荷分布具有对称性是利用高斯定理求场强时的必要条件吗？（2）最适用的高斯面应该如何选择？通过教师的概念和定理内涵的解释，学生的这三个问题将迎刃而解。这不仅能使学生思路清晰，不易使知识点混淆，也能使学生体会到：要使自己的物理知识得到更完善还有数学知识等待着去学习。5.3合理构建模型明确问题的类型，培养学生合理构建模型的能力：为了能够更精确地查找物理问题，我们往往会忽略他的次要因素，抓住其主要因素，将问题理想化，这就是所谓的构建物理模型。我们在利用高斯定理求解大学物理中的一些问题时，例如求静电场强度，引力场强度等，确定对称性后，就需沿着对称性构建一个封闭的高斯面，使得求电场强度、引力场强度等时更加简洁方便，简化了大量的繁杂积分运算过程。结论笔者在上面文字中对高斯定理在大学物理解题中的研究进行了分析。这些结论都是笔者通过阅读大量参考文献而得出来的一点鄙见，旨在能够通过个人的一点建议为理工科大学生哪怕是有那么一点点帮助，也是笔者的荣幸。但是，笔者深知，大学物理教学恰似一片汪洋大海，而高斯定理部分的教学又是大海中颇为丰富的一部分，因此，虽然我对其进行了一部相关研究，也得出可以一定的结论，但是真正要把这一部分内容研究透彻，还需要更多同仁们的努力才能使之更加辉煌，才能更加使我们的物理教学有更多的创新。但是我们的物理教育也要融入更多的心理学教育学因素进去，否则我们教育出来的学生会相当的功利化，这也是我们需要深思的一点。在新时代，培养学生的学科核心素养极为重要。学生在进行大学物理中的高斯定理的学习时一定要基于建构主义理论和多元智能理论，从物理观念、科学思维、科学探究、科学责任与态度这四个方面来进行，是大学生在利用高斯定理求解大学物理的问题时，能够得心应手，高斯定理是整个大学物理中颇为重要的一个章节之一，学好高斯定理对于学生思维发展有着极为重要的作用。本文笔者基于构建主义理论和多元智能理论，创设一些例题并对其分析，总结一定的求解方法，得出高斯定理在大学物理解题中的教学策略，将有利于理工类大学生更好地学习大学物理中的高斯定理。未来，在人工智能大势所趋的时代，大学生一定要勇于创新与突破，坚持将理论与实际相结合。笔者相信，只要每位教师都能为自己的教育理想而奋斗，那么一定会有一个更加美好的明天。总之，笔者认为我们的物理教育将会是一片光明。最后笔者将借用爱因斯坦的一句话来结束整篇文章：“在一个崇高的目的的支持下，不停地工作。即使慢，也一定会获得成功。”

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