关键词： 高中   电磁学   探究式教学法   实例  

摘要： 本文通过对高中新版教材电磁学部分的仔细分析结合该阶段学生知识基础和心理特点,对高中电磁学教法进行了一定的探究.本文主要介绍了探究式教学法,并且结合具体实例阐述了这种教学方法在概念课、规律课和实验课中的应用.在概念课部分阐述了'磁通量'概念的探究式教学.在规律课部分主要'楞次定律'进行教学所采用的教学方法,阐明规律课在教学时需要有一个探索的过程.

关键词： 电网换相换流器   高压直流输电   动态相量法   多频段动态相量法   图形处理单元   并行计算  

摘要： 随着高压直流工程的不断建设,我国电网已形成大规模交直流互联的电力系统格局。基于电网换相换流器的高压直流输电技术是远距离大容量输电、电网互联的主要选择,而电网换相换流器作为高压直流输电的核心设备,高压直流输电系统的建模主要就是对换流器进行建模,其模型直接影响高压直流输电工程的仿真。基于详细模型的传统电磁暂态仿真或解析的方法精度高,但都只能采用小步长,计算量大速度慢,不适用于交直流混联电网电磁暂态仿真。动态相量模型能够增大仿真步长,但由于存在截断误差导致精度较差。主要研究工作如下:首先,结合多核CPU的并行特性以及信号分解重组与动态相量法原理,得到多频段动态相量法(Multi-Frequency Band Dynamic Phasor,MFBDP)。该方法首先将信号进行傅里叶级数分解,然后按照频率大小分为N个子频段,对每个频段组成的信号进行降频处理,得到频段对应的动态相量,并建立各频段动态相量对应的系统方程,该方程可以采用大步长求解。多频段动态相量间对应的系统方程可以利用多核CPU并行计算。多频段动态相量法既有大步长并行仿真的优点,同时可以考虑更宽的频率范围从而提高仿真精度,因此能够兼顾仿真精度和速度。然后,建立了交流系统对称条件下的电网换相换流器多频段动态相量模型,以六脉动整流系统为例,验证了其能够采用大步长且具有高精度仿真的优点。其次,考虑交流系统发生不对称故障时可能会出现换流器实际触发角偏移和换相角不平衡的情况,将开关函数看作几个分量的叠加得到改进开关函数,基于改进开关函数建立了包含控制系统的直流输电系统多频段动态相量模型,在Matlab中编程实现了该模型,与详细模型对比验证了所提模型能够反映交流不对称下的动态过程,且具有快速准确仿真的结论。最后,研究了 GPU的架构和CUDA平台的编程模型,分析了 GPU并行计算的算法特点,然后将包含高次谐波的换流器动态相量模型在Matlab中编程调用GPU并行工具箱实现了并行计算,并验证了 GPU的加速性能。

关键词： 高中物理   电磁学   生活应用  

摘要： 电学和磁学作为高中物理的重点和难点,其抽象的概念让高中学生在学习过程中觉得晦涩难懂.但是,电磁学的知识却在生活中的方方面面都可以寻到其踪迹,因此在学习电磁学的过程中应该积极地借鉴生活中的具体例子来进行概念理解和技能学习,将实践和知识相结合方便课堂知识的理解.本文通过对高中物理电磁学知识在生活中的具体应用分析来进一步说明实践对于学习的必要性.

关键词： 实验教学   核心素养   策略  

摘要： 物理实验是开展物理教学的基础,是物理教学的重要内容、重要手段和重要方法。电磁学部分包含了相互作用和能量两大观念,是高中物理教学中重要的一部分,也是学生在高中阶段的学习中比较容易产生困惑的一部分。2018年教育部印发《普通高中物理课程标准（2017年版）》,提出“物理学科核心素养”的概念,把发展学生核心素养作为落实立德树人根本任务的具体要求。作为一线教师,从高中物理教学的实际需要入手,研究如何在日常教学的过程中培养学生的物理学科核心素养,通过教学把立德树人落到实处,很有必要。本研究主要由以下几部分构成:1.昆明市高中物理实验教学现状调查。选取昆明市部分高中学生作为研究对象发放调查问卷,就学生在高中阶段的物理学习情况开展调查;选取昆明市部分高中的物理教师对为研究对象发放调查问卷和开展访谈,就教师的物理实验教学情况开展调查。结果显示,昆明市部分高中创新性实验教学开展情况并不理想,没能在实验教学中很好地培养学生的核心素养。主要原因有:学生对于实验的重要性认识不足,偏向于追求实验的趣味性,态度不够严谨;学校设施设备陈旧,缺乏必要的器材;部分教师思想挂念落后,对开展创新实验缺乏主动性。2.从《普通高中物理课程标准（2017年版）》中寻找培养学生核心素养的策略。通过对新版课程标准的梳理,结合相关教育学理论和中学物理教学实践经验,提出六条策略:基于物理学科核心素养确定教学目标和内容;创设有助于物理学习的情境;挖掘和显化科学思维方法;重视科学探究能力的培养和信息技术的应用;在教学中通过物理学史培养学生的物理核心素养;通过问题解决促进物理学科核心素养的达成。3.旨在培养学生核心素养的实验教学案例。根据提出的教学策略,对比传统实验教学的不足,设计实验教学案例,开发创新实验,让学生保持思维高度活跃并深度参与整个实验过程,充分培养学生的科学思维和科学探究能力,将培养学生核心素养贯穿于整个实验教学过程当中。使用本研究中提出的实验教学策略和设计的实验教学案例之后,学生的学习成绩和学习兴趣得到提升,有效提高了学生的综合能力。实践证明,更新实验教学观念、充分利用现有实验器材开发创新实验和整合实验教学方法,能够有效发展学生的物理学科核心素养。

关键词： 微课   物理教学   电磁学  

摘要： 随着互联网的发展和教育信息化的不断推进,微课作为传统教学与信息技术相融合的产物,凭借其针对性强,不受时间空间限制,可支持的设备广等优势而发展前景广阔。在物理教学中,倡导开发和使用丰富的多媒体教学资源,通过创新的、多样化的教学方式,充分利用多种载体的教育教学资源,以使物理课程的学习更生动活泼,丰富多彩。因此,本文的研究问题是设计开发物理微课程,并将其应用到实际物理教学中去,从而促进物理教师的教与学生的学。本文针对高中物理微课程资源的设计与应用总共分为七个章节。第一章介绍研究背景,并明确研究过程中需要完成的任务及采用的研究方法。第二章厘清微课概念,同时对微课程的研究现状进行综述,明确微课程的研究与发展,对相应研究中不同学者提出的问题以及研究成果进行归纳总结。第三章进行微课设计的前期调研与分析,通过调查表对学生与教师了解微课的情况和微课的使用现状进行调查,了解学生对微课使用的需求和教师使用微课的现状;同时进行教师访谈,进一步了解物理微课使用现状的原因、教师微课设计与使用的需求,为接下来的微课设计与应用工作奠定基础;第四章规划高中物理微课设计与制作的流程,建立相应的实施框架,为微课的实际开发提供支持。第五章和第六章基于第三章的前期调研,自行设计并应用具体的微课,收集评价与反馈。第七章是对整个研究的总结,通过对学生和教师进行访谈,分析研究过程中存在的问题,思考可能的解决方式,对未来继续的研究做出展望。研究得到以下结论:通过调查发现,高二学生对物理微课的了解和使用较少,通过以建构主义和关联主义等相关理论为指导的微课设计及其实践应用,发现微课的设计与使用有一定的积极效果,降低了学生对电磁学抽象知识的难度感受,对学生的学习起到了促进的作用。与此同时,研究中也发现了在一线的实际教学中,微课的设计制作与普及应用还有提升的空间,今后可以对此进一步进行研究。

关键词： 高中物理   电磁学实验   新课标   物理教学  

摘要： 实验是验证物理理论的必要渠道,也是研究物理问题的主要方式。但随着新课程标准的提出和实践,一些传统的教学手段已经无法发挥太大的作用,甚至引发了学生的反感情绪。所以本文将以"电磁学实验"为例,阐述在新课标背景下,如何实现物理实验的趣味化教学。从而优化学生的学习体验,有效提高学生的物理水平。

关键词： 电磁学  

ISBN: (纸本)9787110101797

摘要： 本书主要内容包括: 初识大自然的磁密码、感知科技与生活中的磁密码、解锁生命中的磁密码、探究健康医疗的磁密码、磁科技礼赞等。

关键词： 电磁暂态仿真   多频段   移频   动态相量   多速率  

摘要： 随着直流输电,灵活交流输电、大规模新能源发电等电力电子设备的大量接入,我国电网已形成含高比例电力电子设备的大规模交直流混联电网。电力电子设备短时间的动作过程可能对大型电网的较长时间动态过程产生不可忽略的影响。为真实反映现有电网中交直流系统的相互影响,基于详细建模和小步长的电磁暂态仿真程序成为重要的电力系统分析工具。然而,大量电力电子装置频繁的开关动作和复杂的控制策略,使得传统电磁暂态仿真效率极低,无法满足现今电力系统在研究、生产、模拟等方面对仿真效率的需求。本文通过对现有电磁暂态仿真算法原理的分析总结,提出一种适用于交直流混联电网的,兼顾仿真速度和仿真精度的电磁暂态仿真新算法。本文首先从数学上对频率偏移法及动态相量法大步长仿真的原理进行分析,揭示并统一了两种算法的相对旋转降频原理。然后,针对两类算法存在的问题,提出多频段动态相量法进行改进。该方法利用傅立叶变换和分解的数学特性,对信号频率分解后按频段进行重组,再针对重组信号分别进行移频,进而采取大步长仿真。然后对该方法在交直流混联电力系统电磁暂态仿真中的适用性及其特点进行了详细分析,并通过仿真分析对所提算法的可行性和有效性进行了验证。与传统动态相量法相比,本文算法按频段进行分频和重组,在考虑更大频率带宽和更多频率成分的同时,又大为减少微分方程组数目,能兼顾仿真精度和速度的要求;与频率偏移法相比,本文算法按频段移频,各频段内均可进行大步长仿真,突破了频率偏移法信号必须在工频附近的限制和假定。交直流混联电网规模大,设备特性复杂,不同设备的时间常数不同,暂态过程的响应时间有微秒级、毫秒级到秒级等多个时间尺度。对整个系统采用单一小步长进行电磁暂态仿真,仿真效率低。本文以传统的多速率仿真策略为基础,给出了基于多频段动态相量法的适用于交直流混联系统的多速率电磁暂态仿真方案。详细介绍了该策略下的不同子系统间接口模型的实现方法和接口的时序配合方案,并给出了系统的仿真流程,通过仿真算例验证方案准确性。本文提出的多速率仿真方法与基于传输线分网的传统多速率法相比,在保证仿真精度和速度的同时,应用更加灵活,可根据系统仿真需求,不拘泥于传输线长度的限制,可合理选择仿真步长与仿真方法,进一步提升仿真效率。

关键词： 微课   高中物理   电磁学教学   探究策略  

摘要： 信息技术不断发展,已经渗透到我们生活的方方面面。在我国当下的教育领域,教师纷纷采用信息技术进行教学,极大地提高了教学效率和教学效果。这对我国教育领域不断向前发展具有重要意义。由于高中物理本身是一门比较抽象、难懂的学科,因此,教师在教学过程中和学生在学习过程中均遇到了很大的困难。信息技术的出现尤其是微课在高中物理教学实践中的运用,帮助教师和学生解决了这一难题。电磁学是高中物理教学内容的重要组成部分,微课和电磁学教学内容的充分融合能够极大地调动学生对物理学习的兴趣。基于此,本文主要介绍了微课在高中物理电磁学教学运用中存在的一些实际问题,并提出了几点基于微课开展高中物理电磁学教学的具体实施策略。

关键词： 高中物理   电磁学   自制教具   制作与应用策略  

摘要： 以实验作为基础的物理课堂需要一定的物质条件作为支撑,小到一把刻度尺,大到精准的实验仪器。为了实现《普通高中物理课程标准》对学生“观察能力、动手能力、分析能力、批判思维能力”的培养;降低实验器材的成本,填补部分实验仪器的空缺;激发学生的学习兴趣,拉近师生的距离,提高教师自身的职业技能。也为了更好地研究高中物理电磁学部分自制教具的制作与使用,制作低成本高智慧的教具,展开了如下研究:(1)运用了文献法、调查问卷法、访谈法开展初步研究。通过查阅文献,从自制教具开展实验教学的现状、相关文献研究的范畴和教具制作的困难与对策进行梳理,初步了解自制教具的研究现状。问卷调查结果显示:老师普遍认为物理实验非常重要,也对“自制教具在教学中的作用”持积极态度。学生喜欢老师自制教具,并且动手制作教具的欲望也非常强烈。但仍有一部分老师选择“讲实验”代替“做实验”。进一步访谈发现,制作经验不足、选材困难、动手能力弱、制作时间长、制作效果不稳定、学校重视度不够、经费支持不足等因素使得老师不敢轻易尝试自制教具教学。少部分老师还是会为了教学动手制作教具。研究此课题非常有意义。(2)结合课程标准的相关要求,逐步分析并总结出可支撑的理论研究基础。(3)自制教具制作与应用策略的总结。在调研的基础上,针对电磁学部分自制教具教学,查阅相关文献,根据教具制作的经验,进一步总结出电磁学部分教具的三个制作策略(分析课标与教材,理清制作原理;遵循一定原则,精准高效取材;根据常规方法,具体高效制作)和两个应用策略(投入实际课堂,注重教学创新;坚持分享与协作,及时教学反思)。(4)自制教具制作与应用案例。基于上述初步研究的成果,我们结合高中物理教学内容,制作出了“电容器的电容演示仪”、“带电粒子在磁场中的运动演示仪”、“楞次定律演示仪”、“电磁阻尼演示仪”、“传感器演示仪”等系列教具,并投入实际课堂教学,进行相应的案例分析。(5)笔者以自制教具“电磁阻尼演示器”为中心组织教学内容,采用了“单组前测——后测实验设计”模式。通过行动研究法,在某高二年级班上进行教学实践。实践结果发现:采用自制教具“电磁阻尼演示器”开展教学,学生学习的注意力更加专注,学习的积极性更加高涨,手脑并用的能力得到了更好的培养。