关键词： 电磁学反问题   多频反源问题   Cauchy问题   Fourier方法  

摘要： 电磁学理论是数学物理的重要研究领域,在地球物理、生物医学、目标跟踪、天线合成和光电子学等众多科学和工程领域得到广泛的应用.本文主要讨论了 Fourier方法在两类电磁学反问题中的应用:Maxwell方程的多频反源问题和二维Helmholtz方程的Cauchy问题.电磁场的反源问题就是利用辐射场在某个曲面上的测量数据确定源函数的问题.对于某个固定的频率,由于存在非辐射源,源函数不能被曲面上的测量数据唯一确定.为了得到唯一解,需要对源函数附加条件,一个常用的条件是寻求最小L2范数解,即最小能量解.为了克服单一频率条件下的反源问题面临的困难,很多学者考虑使用多频测量数据反演源函数.Eller和Valdivia讨论了一种确定Helmholtz方程的具有有限支集的源函数的位置和形状的多频方法.Valdivia将这种方法推广到Maxwell方程的情形.Bao等人证明了反源问题的不适定性随着频率的增加而减小,并首次给出了 Helmholtz方程多频反源问题的Lipschitz稳定性估计.Bao等人的一系列工作研究了多频反源问题的迭代法.Zhang等人利用源函数的Fourier级数表示给出了计算Helmholtz方程多频反源问题的一种数值方法和波数k的选择方法,并给出了唯一性和稳定性的结果.Wang等人将这种方法推广到远场数据的情形.Helmholtz方程的Cauchy问题是不适定的,主要数值计算方法有如下几类:边界元方法,矩方法,分离变量法和无网格方法.本文讨论了一种无网格方法.无网格方法的主要思想是设Cauchy问题的解可以近似地表示为一族Helmholtz方程的特解的线性组合,利用已知的Cauchy数据求解组合系数,从而得到近似解.根据Helmholtz方程的特解的不同选取方法,无网格方法可以细分为三种:基本解方法,边界节点法和平面波方法.我们分别给出了求解这两类问题的数值计算方法,并且给出了这些算法的误差分析和稳定性分析.在数值实验中,我们都给出了参数选取的原则,通过数值试验,我们验证了方法的可行性和有效性.本文的主要工作如下:1.研究了 Maxwell方程的多频反源问题.对于多频反源问题,我们考虑具有J = pf+ p ×▽g形式的源函数.我们首先给出了极化向量p的分解形式,再利用这种分解形式给出了源函数J的Fourier展开式,从而得到源函数的近似形式,并给出了这种近似的误差估计.对于给定的极化向量和测量数据,我们建立了各个Fouier系数的计算公式,同时证明了这些Fouier系数的唯一性.对于测量数据带有噪声的情形,我们利用测量得到的带有噪声的电场数据和电磁波的级数表示计算一张人工曲面上的电磁场数据,从而得到计算Fourier系数的公式,并由此估计系数的误差,进而得到总体的误差.最后,通过数值实验,我们验证了方法的有效性.2.研究了二维Helmholtz方程的Cauchy问题.我们首先利用Herglotz波函数v近似Cauchy问题的解.然后我们利用截断密度函数的Fourier级数的方法得到密度函数的近似形式,从而得到Herglotz波函数的近似形式VN,并证明了 v和VN的误差的随着iN的增大而指数衰减.我们利用截断平面波函数的Taylor级数的方法得到平面波函数的近似,从而得到vN的近似VN,M,并证明了VN和VN,M的误差随着M的增大而按阶乘衰减.我们同时给出了VN,的计算方法和主要的积分公式,而这些积分都可以事先计算得到.对于测量数据带有噪声的情形,由于Cauchy问题的不适定性,我们利用基于Morozov偏差原理的Tikhonov正则化方法求解此方程,并得到误差估计和稳定性的结果.最后,在数值实验中,我们给出了截断项数N和M的选取方法.通过数值试验,我们验证了方法的有效性.

关键词： 初中物理教材   比较研究   电与磁   电动机  

摘要： 教材在教育领域占有重要地位,首先它是教师实施教学,做好教学工作的具体依据,是学生获取系统知识,发展思维能力,提升科学素养的重要工具,所以教材是教师教学和学生学习的重要载体,是不可或缺的一种课程资源。实施2011年修订的义务教育物理课程标准以来,初中物理教材中的很多版本在2013年重新修改,以全新的面貌出现在教学中。在教学中参考多个版本教材,可以从了解不同教材的特点中更好地理解课程标准的精髓,还能开拓眼界,相互借鉴,取长补短,以便丰富教学内容和教学方式。因此,教师要善于对各种教材进行全面分析,对比和研究,以提高教学效果。本论文以建构主义学习理论为基础,以义务教育物理课程标准为依据,以“电与磁”这一主题为例,对北师大版、沪科版、人教版、苏科版、沪粤版以及教科版六个版本初中物理教材进行比较。使用文献研究法、内容分析法及比较研究法展开研究。首先对六个版本教材做简单的介绍,对教材形成整体的认识,其次从以下五个方面对六个版本教材关于电与磁章节进行了较为详细的分析比较:1.电与磁章节中具体内容安排的比较;包括以下几个方面:?单元内容导入方式比较、章节划分比较以及每节内容安排比较;?关于电动机简化思想的比较、平衡位置以及换向器的比较。2.电与磁章节中边栏设置比较;3.电与磁章节中插图设置比较;4.电与磁章节中物理学史渗透比较;5.电与磁章节课后习题比较。通过比较找出了六个版本教材的共性和特性。通过对六个版本教材的比较研究发现,六种教材在具体内容、物理学史、课后习题等方面各有优势,也各有不足。笔者在具体内容这一方面着重比较了电动机一节内容,由此收获颇多,进而结合各个版本教材的亮点对电动机一节内容进行了个性化的教学设计,以期为一线物提理教师供参考。在论文的最后,笔者主要对物理教材的使用者提供了一些建议:要根据学生的基础差异选择恰当的教材;应学会对不同版本的教材资源进行整合;要有研究课程标准的习惯;加强树立学科组集体备课之风。

摘要： 无论面对任何的事情都要学会抓重点,就像是'打蛇打七寸',通过了解一件事情的关键点就可以大概了解这个事情的大致轮廓与走向.在高中物理教学过程也是如此.物理学科的整个体系十分复杂,而且扩展面十分广阔,从中抓取教学内容'核心和主干'是教师的主要任务也是实现教学价值的重要条件.高中物理核心内容要联系物理学科的发展历史,从高中物理设置的结构体系出发,进行整合分析.

关键词： 诺贝尔物理学奖   原子结构   光谱学   电磁学  

摘要： 1924年诺贝尔物理学奖授予瑞典物理学家卡尔·西格巴恩(Karl Siegbahn,1886-1978),表彰他在X射线光谱学领域的发现与研究.1914年西格巴恩从电磁学的研究转向X射线光谱学,1921年,他设计制作了研究光谱用的真空分光镜.在此基础上,测量分析并确定了多种元素的原子所发射的标识X射线谱,成为原子结构量子理论的实验基础,同时,开辟了X射线光谱学广泛应用的前景.

关键词： 电磁学   模型法   解体应用  

摘要： 在高中物理课程当中,电磁学是重要的学习内容,但是由于该部分知识较为抽象,所以很多高中生难以保证解题速度与解题质量.本文简要就模型法概念进行分析,并以此为基础探讨了如何利用模型法进行实际的电磁学问题解决.以期提高我们广大的高中生应用模型法在电磁学中解决问题的能力.

关键词： 高中物理   生活   电磁学   兴趣  

摘要： 在高中阶段学生面临着巨大的升学压力,往往考虑的都是如何提高考试成绩,大多数老师都很难按照新课程标准的要求,从激发学生的学习兴趣出发,让学生在实际生活中理解所学知识,并应用所学知识解决生活中遇到的问题.因此高中生应从自己的长远发展出发,立足于实际培养自己的学习兴趣,让在课堂里学习到的知识活起来,做到学有所用.

关键词： 初中生   电磁学   认知还原  

摘要： 近年来,随着国家基础教育课程改革实验的进一步推进,初中物理教学也面临着一场全新的革命.要适应新课程改革实验,为社会培养更多的具有创新精神和实践能力的人才,就必须更新教育观念,转变教学方式,掌握先进教育方法,切实推进素质教育,但由于几千年来传统教育思想的束缚,旧的教育思想和教育体制还没有发生根本性的转变.由于考试、升学等各种压力下,很多老师还是穿新鞋走老路.教师虽然使用的是新教材、新教参,但在教学中,教师更多的还是强调知识的记忆、注重解题能力的训练.总之,我国现在的初中物理教学,大部分的学校打着新课程的旗号,但却仍然在应试教育这根指挥棒的引导下,仅仅是为了考试而教,为了分数而学.

关键词： 建构主义   物理概念教学   实践研究  

摘要： 物理概念是物理现象及过程的高度抽象和概括,物理概念是物理知识体系的基石,物理概念教学至关重要,若学生没有真正地理解物理概念,将影响后续物理知识的学习和掌握,影响物理教学质量的提高。本文主要采用文献研究法、调查研究法、实验研究法,旨在探讨出一种适合学生自主建构物理概念的教学方式。设计物理概念教学调查问卷,旨在分析高中物理概念教学现状,进而提出改进高中物理概念教学的措施。本文以建构主义理论为指导,为了使学生自主建构清晰的物理概念,开展了一个学期的实验研究,首先对高中学生电磁学三个相关内容是否存在前概念进行了测试及分析,发现学生有些内容没有前概念,学生有些内容的前概念利于科学概念的建构,有些是学生对先前概念理解地不够透彻,甚至理解地太过片面,致使学生有些内容存在错误的前概念。其次提出依据建构主义理论指导教学设计进行物理概念教学,并将其应用到高中电磁学的三个概念教学中,且与采用传统教学设计进行物理概念教学对比和研究,同时对实验研究前、后学生的测试成绩进行了对比和研究。研究结果表明:依据建构主义理论指导教学设计进行物理概念教学相对于采用传统教学设计进行物理概念教学,更适合学生自主建构及理解物理概念,同时也有利于激发学生学习物理的兴趣,调动学生学习物理的积极性,有利于物理教学质量的提高。本研究有利于优化高中物理概念教学,同时给中学物理教师的概念教学提供了一定的参考。

关键词： 高中物理   电磁学   理论学习   延伸学习  

摘要： 物理是高中学习的重要组成部分,该科目学习带有一定的抽象性特点,理论部分所占篇幅较大,因此学习上难度也较大.基于此,笔者以自身学习所获心得为基础,结合此前学者的研究成果,对高中物理电磁学学习的误区和策略进行简单探讨,给出过于重视理论学习、忽视知识关联性等不足以及理论联系实际、课外延伸学习等可行建议,为后续高中其他同学的电磁学学习、进步提供参考.

关键词： 电磁感应   导体棒   电路   电动机模型   发电机模型  

摘要： 导体棒问题是高中物理电磁学中最典型的模型,涉及力、运动、动量、能量、电路、磁场、电磁感应等多方面知识,其特点是过程复杂,变式多,是高考考查的重点、热点,能对学生的综合能力进行有效考查。导体棒既可看作力学对象,又可看作电学对象,因此,导体棒问题是力学和电学的综合问题,需要进行受力分析、运动分析、能量分析、动量分析、电路分析、电磁感应过程分析。