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大學(xué)物理學(xué)理論與實(shí)踐論文
摘要：大部分同學(xué)都感覺(jué)物理學(xué)難學(xué)，其主要原因是物理學(xué)理論較抽象，公式難記憶，需要憑借想象的東西較多。本文作者通過(guò)幾個(gè)與聲學(xué)傳播相關(guān)的實(shí)例，展示了物理學(xué)知識(shí)的無(wú)處不在，即使走在路邊，也可以結(jié)合實(shí)際情況，不斷復(fù)習(xí)鞏固物理學(xué)知識(shí)，展現(xiàn)物理學(xué)的魅力，從而達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)習(xí)與應(yīng)用想映襯。這對(duì)消除學(xué)習(xí)者對(duì)物理學(xué)學(xué)習(xí)的恐懼心理，幫助同學(xué)們認(rèn)真學(xué)好物理學(xué)知識(shí)，具有一定的指導(dǎo)性意義。
關(guān)鍵詞：物理學(xué)；路邊；聲波；傳播
從中學(xué)到大學(xué)，有相當(dāng)一部分同學(xué)都深有體會(huì)地感到物理學(xué)難學(xué)。主要是其理論抽象難懂，公式定理較難記憶和難理解，需要想象的東西較多。因此，一方面，為了高考或在大學(xué)里學(xué)習(xí)與物理相關(guān)的學(xué)科，如通訊、電子類和能源類的專業(yè)，不得不選學(xué)和選考物理學(xué)。另一方面，在學(xué)習(xí)中，還要花大量的時(shí)間來(lái)做高難度的物理學(xué)習(xí)題作業(yè)，鞏固所學(xué)知識(shí)，但真正到考試的時(shí)候還不見得能夠考好，在現(xiàn)實(shí)生活中也不見得能用好物理學(xué)的相關(guān)知識(shí)。在大學(xué)的學(xué)習(xí)中，同樣面臨著這樣類似的問(wèn)題。有部分同學(xué)，只要聽說(shuō)物理課，就感到一陣恐懼，高深莫測(cè)，感到只有像愛(ài)因斯坦那樣絕頂聰明的人，才有可能學(xué)好物理學(xué)。其實(shí)，大家只要在平時(shí)注意觀察，留意我們身邊的小事，適當(dāng)聚集身邊的物理學(xué)實(shí)例，上課認(rèn)真聽講，下課積極實(shí)踐，并認(rèn)真分析其中包含的物理學(xué)原理，還是能夠幫助我們將物理學(xué)學(xué)好的�，F(xiàn)就我們?nèi)粘Ｉ钪械囊恍┞愤呅∈伦鲆恍┓治觯Ｍ麑?duì)同學(xué)們學(xué)好物理學(xué)知識(shí)有所啟發(fā)和幫助[1][2][3]。
一聲波的直線傳播與反射原理應(yīng)用
當(dāng)你在一片空曠而又平坦的草地上或道路上散步，如果你的周圍沒(méi)什么高大的物體。例如樹木或建筑物等，那么你放開嗓子大喊一聲，你會(huì)發(fā)現(xiàn)你幾乎聽不到回升，你遠(yuǎn)方幾百米的同學(xué)或朋友也很難聽清楚你的喊話。但是，如果你是在一個(gè)山坳里或周圍有些建筑物或樹木，或在較長(zhǎng)的樓道里，你喊一聲，那么，幾十米甚至幾百米遠(yuǎn)的同學(xué)或朋友就能聽到你的聲音，且比較響亮。為什么呢？在你平時(shí)的行走或游玩的過(guò)程中，你可能會(huì)經(jīng)常這樣做，但你想過(guò)沒(méi)有，這其中包含著什么物理學(xué)原理呢？你能否寫出幾個(gè)相關(guān)的物理學(xué)公式來(lái)做些定性或定量的解釋呢？如果你能這樣認(rèn)真地做了，那么你就達(dá)到了學(xué)以致用，復(fù)習(xí)物理學(xué)功課的目的了，自然對(duì)你的物理學(xué)知識(shí)是一種很好的鞏固，對(duì)你的水平是一種提高。利用物理學(xué)知識(shí)對(duì)上述現(xiàn)象的簡(jiǎn)單解釋是：當(dāng)周圍較為空曠時(shí)，聲波直線向前傳播，因?yàn)閹缀跤霾坏秸系K物，所以，聲波幾乎無(wú)法反射回到發(fā)聲者的耳朵里，自然就很難聽清楚了；而當(dāng)人在山坳里或樓道中喊話時(shí)，人發(fā)出的聲波傳到周圍的大山、樹木或墻壁上，根據(jù)物理學(xué)的波反射原理，入射角等于反射角，聲波自然地通過(guò)折線方式向前傳播，在前方遇到障礙物時(shí)，再反射回來(lái)，因此，發(fā)聲者就能夠聽到較好的回聲。通過(guò)這樣的簡(jiǎn)單分析，我們就可以簡(jiǎn)單地復(fù)習(xí)聲波的直線傳播和波的反射原理了，同時(shí)也復(fù)習(xí)了其它知識(shí)，這無(wú)形中就是對(duì)自己能力的一種提高，同時(shí)也達(dá)到了學(xué)以致用，理論與實(shí)際相結(jié)合的目的[4][5]。
二汽車的喇叭聲為何不一樣
當(dāng)你走在公路或道路旁，這時(shí)，一輛一直按喇叭的汽車從你身邊開過(guò)，如果你是一個(gè)細(xì)心的人，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，在汽車開過(guò)來(lái)時(shí)、汽車經(jīng)過(guò)你的眼前的過(guò)程中和汽車開過(guò)去這三個(gè)階段，你聽到的汽車?yán)嚷暿遣煌�，這種現(xiàn)象，我們幾乎天天都要遇到，但很少有人認(rèn)真思考過(guò)其中的物理學(xué)原理的應(yīng)用。這其實(shí)就是物理學(xué)書中講到的多普勒效應(yīng)的具體應(yīng)用。根據(jù)奧地利物理學(xué)家多普勒(C.Doppler,1803-1853)的研究，當(dāng)觀察者不動(dòng)或其運(yùn)動(dòng)速度與波源運(yùn)動(dòng)的速度相比很小時(shí)，而波源（在這里就是鳴喇叭的汽車）相對(duì)于介質(zhì)（在這里就是空氣）以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，假設(shè)喇叭發(fā)出的聲波的頻率為f，聲波傳播速度為u，則經(jīng)過(guò)推導(dǎo)，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)汽車?guó)Q喇叭開過(guò)來(lái)時(shí)，觀察者接受到的聲波頻率為這就是說(shuō)，當(dāng)這輛汽車從我們面前經(jīng)過(guò)時(shí)，在汽車即將到來(lái)時(shí)，聲波的頻率高，汽車經(jīng)過(guò)我們之后，頻率變低，二者相差60.96Hz，我們的耳朵可以分辨出這個(gè)汽車?yán)嚷曇舻牟煌褪沁@個(gè)Δf形成的。同時(shí)，根據(jù)公式（1）和（2），如果汽車靜止或運(yùn)行的速度幾乎趨近于零，也就是可以認(rèn)為sv近似為零，那么我們可以從公式（1）和（2）發(fā)現(xiàn)，頻率f1和f2近似相等，這也就是說(shuō)，當(dāng)這種速度的汽車經(jīng)過(guò)我們的旁邊時(shí)，我們就感覺(jué)不到汽車?yán)嚷曇舻膮^(qū)別了，你可以自己試一試。這里雖然是以經(jīng)過(guò)我們身邊的汽車?yán)葹槔�，但在�?shí)際應(yīng)用上，現(xiàn)實(shí)生活中有許多這種類似的現(xiàn)象，如突然快速開過(guò)來(lái)的不鳴喇叭的汽車或其他車輛的噪聲，也有類似的道理。這種對(duì)行走在路邊觀察到的多普勒現(xiàn)象的簡(jiǎn)單分析，可以幫助我們鞏固許多物理學(xué)的基本概念，復(fù)習(xí)相關(guān)公式，了解理論與實(shí)踐的具體結(jié)合和應(yīng)用。在現(xiàn)實(shí)生活中，根據(jù)這種多普勒效應(yīng)，已經(jīng)制造成了許多真實(shí)的儀器設(shè)備，如高速公路中的測(cè)速雷達(dá)，監(jiān)視人體內(nèi)血液流動(dòng)的相關(guān)醫(yī)療器械等等。
三進(jìn)一步的思考
為了學(xué)習(xí)，我們甚至還可以從公式（1）和（2）再進(jìn)一步擴(kuò)展我們的想象，例如，為什么有些人，如電臺(tái)或電視臺(tái)的播音員的聲音很好聽？聲音圓潤(rùn)？有些歌唱演員的嗓子好，唱的歌好聽？除了歌曲本身的旋律優(yōu)美，歌詞寫得好以外，其演員的自身先天素質(zhì)，也就是嗓子很重要，所以就有“金嗓子”這個(gè)名詞，再進(jìn)一步，什么是金嗓子呢？它與一般的嗓子又有什么不同呢？這個(gè)問(wèn)題，用物理學(xué)的語(yǔ)言來(lái)講，就是某人的嗓子發(fā)出聲音的頻率問(wèn)題，其父母給的發(fā)音結(jié)構(gòu)，使其能夠發(fā)出合適頻率的聲音，所以，他的歌聲就好聽，當(dāng)然，好的歌聲還需要其他因素。所以，只要你肯思考，知識(shí)都是相互鏈接的，抓住一點(diǎn)深入下去，就會(huì)復(fù)習(xí)許多物理學(xué)知識(shí)，同樣，人們的發(fā)明創(chuàng)造也是如此這般的逐漸形成的，沒(méi)有那個(gè)人是突然一拍腦門想出個(gè)天大的問(wèn)題的[6]。
四結(jié)束語(yǔ)
物理學(xué)知識(shí)的應(yīng)用無(wú)處不在，只要我們做個(gè)有心人，就是走在路邊上，或散步或外出辦事，甚至坐在交通工具上，也能很好地學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)物理學(xué)知識(shí)，一方面，達(dá)到學(xué)以致用，理論與實(shí)際相結(jié)合的目的，另一方面，可以讓我們回憶所學(xué)物理學(xué)理論知識(shí)、相關(guān)概念和公式，鞏固課堂所學(xué)內(nèi)容，當(dāng)我們想不起來(lái)相關(guān)公式概念時(shí)，還可以督促我們，抽時(shí)間有針對(duì)性地去復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)知識(shí)，同時(shí)，處處做個(gè)有心人，留意物理學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，對(duì)將來(lái)自己的成長(zhǎng)，工作中的發(fā)明創(chuàng)造，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)都是一個(gè)很好的鍛煉和培養(yǎng)。
參考文獻(xiàn)
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