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大学物理恒定磁场总结范文第1篇
关键词：物理 电工 电磁学 学习
一、认识中学电磁学整体结构
电磁学包括静电现象、电流现象、磁现象，中学物理的重要组成部分，电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用，其具体内容包括电磁辐射和电磁场等。电现象和磁现象，这两种现象总是紧密联系而不可分割的，在学习时应透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系，不能孤立地、分散地学习。对此，应从以下三个方面来认真分析。
1. 电磁学的两种研究方式。
整个电磁学的研究是以“场”和“路”两个途径进行的，这两种方式均在高中教材里体现出来。只有明确它们各自的特征及相互联系，才能有计划、有目的地增强思维能力。
场的方法是研究电磁学的一般方法。场是物质，是物质的相互作用的特殊方式。中学物理的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来：静电场、恒定电场、恒定磁场、静磁场、迅变电磁场等，组成一个关于场的系统，该系统包括中学物理电学部分的内容。
“路”是“场”的一种特殊情况。中学物理以“路”为线的大骨架可理顺为：静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等。
“场”和“路”之间存在着内在的联系。麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律，是以“场”为基础的。“场”是电磁运动的实质，因此可以说“场”是实质，“路”是方法。
2. 物理知识规律。
物理知识的规律体现为一系列物理基本概念、定律和原理的规律，以及它们的相互联系。
物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验，掌握了充分可靠的事实之后，进行分析和比较，找出它们相互之间存在着的关系，并把这些关系用定律的形式表达出来。物理定律的形成也是在物理概念的基础上进行的。但是，物理定律并不是绝对准确的，在实验基础上建立起来的物理定律总是具有近似性和局限性，因此其适用范围有一定的局限性。
库仑定律是重要的物理规律。库仑定律的实验是在空气中做的，其结果跟在真空中相差很小。其适用范围只适用于点电荷，即带电体的几何线度比它们之间的距离小到可以忽略不计的情况。欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的，对金属导电、电解液导电适用，但对气体导电是不适用的。欧姆定律的运用有对应关系。电阻是电路的物理性质，适用于温度不变时的金属导体。
“磁场”这一章阐明了磁与电现象的统一性，用研究电场的方法进行类比，可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念。
“电磁感应”这一章，重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律。在这部分知识中，能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线。本章以电流、磁场为基础，它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面，是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础。电磁感应的重点和核心是感应电动势。运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向，更重要的是它揭示了能量是守恒的。
“电磁振荡和电磁波”一章是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践，进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场，对场的认识又上升了一步。麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律，同时也把波动理论从机械波推进到电磁波，而对物质的波动性的认识提高了一步。
3. 通过电磁场在各方面表现的物质属性，在学习中建立“世界是物质的”的观点。
电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的。大量实验证明在电荷的周围存在电场，每个带电粒子都被电场包围着。电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用。运动电荷的周围除了电场外还存在着另一种场――磁场。磁体的周围也存在着磁场。磁场也是一种客观存在的物质。磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用。现在，科学实验和广泛的生产实践完全肯定了场的观点，并证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在，电磁场是物质的一种形态。
运动的电荷（电流）产生磁场，磁场对其它运动的电荷（电流）有磁场力的作用。所有磁现象都可以归结为运动电荷（电流）之间是通过磁场而发生作用的。麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象，得出结论：任何变化的磁场能够在周围空间产生电场，任何变化的电场能够在周围空间产生磁场。按照这个理论，变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一场，这就是电磁场。电磁场由近及远的传播就形成电磁波。
从场的观点来阐述路。电荷的定向运动形成电流。产生电流的条件有两个：一是存在可自由移动的电荷；二是存在电场。导体中电流的方向总是沿着电场的方向，从高电势处指向低电势处。导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例，即导体中形成电流时，它的本身要形成电场又要提供自由电荷。当导体中电势差不存在时，电流也随之而终止。
二、以“学科体系的系统性”贯穿始终，使知识学习与实验融合于一体
1. 场的客观存在及其物质性是电磁学学习中一个极为重要的问题。
场是学好电磁学的基础和关键。电场强度、电势、磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念。电场线、磁感线是形象地描述场分布的一种手段，要进行比较，找出两种力线的共性和区别以加强对场的理解。
2. 电磁场的重要特性是对在其中的电荷、运动的电荷、电流有力的作用。
认识场和受场作用这两类问题的联系与区别，比如场不是力、电势不是能等。场中不同位置场的强弱不同，可用受场力者受场力的大小（方向）跟其特征物理量的比值来描述场的强弱程度。在电场中用电场力做功，说明场具有能量。通常说“电荷的电势能”是指电荷与电场共同具有的电势能，离开了电场就谈不上电荷的电势能了。
3. 认真做好演示实验，使场抽象的概念形象化。
演示实验是非常重要的措施。把各种实验做好，不仅易于接受知识和掌握知识，也是基本技能的培养和训练。自己动手做实验，加强对实验现象的分析，从实验观察和现象分析中来发展思维能力。从物理学的特点与对中学物理教学提出的要求来看，应着力培养独立实验能力和自学能力，使知识的传授和能力的培养统一在使自己真正掌握科学知识体系上。
4. 培养综合运用所学物理知识去分析和解决问题的能力。
大学物理恒定磁场总结范文第2篇
1 公式E=n[SX（]ΔΦ[]Δt[SX）]和E=Blv的区别与联系问题
极限思想方法 极限思想方法是将问题推向极端状态的过程中，着眼一些物理量在连续变化过程中的变化趋势及一般规律在极限值下的表现或者说极限值下一般规律的表现，从而对问题进行分析和推理的一种思维方法。
（1）研究对象不同。E=n[SX（]ΔΦ[]Δt[SX）]的研究对象是一个回路，而E=Blv的研究对象是磁场中运动的一段导体。
（2）物理意义不同。E=n[SX（]ΔΦ[]Δt[SX）]表示的是Δt时间内的平均感应电动势，当Δt0时，则E为瞬时感应电动势；而E=Blv，如果v是某时刻的瞬时速度，则E也是该时刻的瞬时感应电动势；若v为平均速度，则E为平均感应电动势。
（3）由极限思想知E=n[SX（]ΔΦ[]Δt[SX）]和E=Blv本质上是统一的。前者是一般规律，后者是前者的一种特殊情况。在中学阶段，前者一般用于求平均值，后者用于求瞬时值。
2 不规则导体切割磁感线时的有效长度的理解问题
微元法 “微元法”通俗地说就是把研究对象或研究过程分为无限多个无限小的部分，取出有代表性的极小的一部分进行分析处理，再从局部到全体综合起来加以考虑的科学思维方法。在使用微元法处理问题时，需将其分解为众多微小的“微元”，而且每个“微元”所遵循的规律是相同的，这样，我们只需分析这些“微元”，然后再将“微元”进行必要的数学方法或物理思想处理，就可以求解该问题了。
[TP12GW50。TIF，Y#]
公式E=Blv中的l应理解为导体切割磁感线时的有效长度，如图1所示，半圆弧形的导体切割磁感线的情况应取与B和v垂直的有效直线长度，即ab的弦长。理解如下：
对于切割形状不规则的导体，由微元法将曲线导体分割成无数小段的直线导体，每一小段直线导体的长度可分解为与v垂直的有效直线长度，然后将所有的小段有效长度累加起来正好为弦长。
3 导体的转动切割问题
平均思想方法： 物理学中，有些物理量是某个物理量对另一物理量的积累，若某个物理量是变化的，则在求解积累量时，可把变化的这个物理量在整个积累过程看作是恒定的一个值――平均值，从而通过求积的方法来求积累量。这种方法叫平均思想方法。
[TP12GW51。TIF，Y#]
公式E=Blv一般用于导线各部分切割磁感线速度相同的情况，若导线各部分切割磁感线的速度不同，可取其平均速度求电动势。如图2所示，长为L的导体棒在磁场中绕A点在纸面内以角速度ω匀速转动，磁感应强度为B，因为从 AC，各点的线速度是均匀变化的，由平均思想故可取棒中点的速度代表棒的平均速度，得
[JZ]E=BLv中=BL・[SX（]ωL[]2[SX）]=[SX（]BL2ω[]2[SX）]。
4 电磁感应中的电路问题
等效转化法 等效法就是把陌生、复杂的物理现象、物理过程在保证某种效果、特性或关系相同的前提下，转化为简单、熟悉的物理现象、物理过程来研究，从而认识研究对象本质和规律的一种思想方法。其基本特征为等效替代。
电磁感应中的电路问题，实际上是电磁感应和恒定电流问题的综合。涉及电路的等效转化，是解决此类问题的关键。
（1）切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路等效为电源，电路中的其余部分等效为外电路。
（2）解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法：
①用法拉第电磁感应定律和楞次定律（或右手定则）确定感应电动势的大小和方向；
②画等效电路图；
③运用闭合电路的欧姆定律，串、并联电路的性质等求解。
例题 把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图3所示，一长度为2a，电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求：
（1）棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN；
（2）在圆环和金属棒上消耗的总热功率。
[TP12GW52。TIF，BP#]
解析 本题关键是要分析清楚电路结构，画出等效电路图。
（1）把切割磁感线的金属棒看成一个具有内阻为R，电源电动势为E的电源，两个半圆环看成两个并联电阻，画出等效电路如图4所示。
等效电源电动势为：E=Blv=2Bav，
外电路的总电阻为：R外=[SX（]R1R2[]R1+R2[SX）]=[SX（]1[]2[SX）]R。
棒上电流大小为：I=[SX（]E[]R总[SX）]=[SX（]2Bav[][SX（]1[]2[SX）]R+R[SX）]=[SX（]4Bav[]3R[SX）]，
电流方向从N流向M。根据分压原理，棒两端的电压为：
[JZ]UMN=[SX（]R外[]R外+R[SX）]・E=[SX（]2[]3[SX）]Bav。
（2）圆环和金属棒上消耗的总热功率为：
[JZ]P=IE=[SX（]8B2a2v2[]3R[SX）]。
5 电磁感应的本质问题
寻找守恒量法 守恒，意思是研究数量时总量不变的一种现象。物理学中的守恒，是指在物理变化过程或物质的转化迁移过程中一些物理量的总量不变的现象或事实。守恒，已是物理学中最基本的规律（有动量守恒、能量守恒、电荷守恒、质量守恒），也是一种解决物理问题的基本思想方法。并且应用起来简练、快捷。
（1）电磁感应现象中的能量守恒
能量守恒定律是自然界中的一条基本规律，电磁感应现象 当[HJ1。54mm]然也不例外。电磁感应现象中，从磁通量变化的角度来看，感应电流总要阻碍原磁通量的变化；从导体和磁体相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍它们的相对运动。电磁感应现象中的“阻碍”正是能量守恒的具体体现，在这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能。
（2）电磁感应现象中的能量转化
①与感生电动势有关的电磁感应现象中，磁场能转化为电能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为电路的内能。
大学物理恒定磁场总结范文第3篇
一、电磁学教材的整体结构
电磁运动是物质的一种基本运动形式．电磁学的研究范围是电磁现象的规律及其应用．其具体内容包括静电现象、电流现象、磁现象，电磁辐射和电磁场等．为了便于研究，把电现象和磁现象分开处理，实际上，这两种现象总是紧密联系而不可分割的．透彻分析电磁学的基本概念、原理和规律以及它们的相互联系，才能使孤立的、分散的教学变成系统化、结构化的教学．对此，应从以下三个方面来认真分析教材．
1．电磁学的两种研究方式
整个电磁学的研究可分为以“场”和“路”两个途径进行，这两种方式均在高中教材里体现出来．只有明确它们各自的特征及相互联系，才能有计划、有目的地提高学生的思维品质，培养学生的思维能力．
场的方法是研究电磁学的一般方法．场是物质，是物质的相互作用的特殊方式．中学物理的电磁学部分完全可用场的概念统帅起来，静电尝恒定电尝恒定磁尝静磁尝似稳电磁尝迅变电磁场等，组成一个关于场的系统，该系统包括中学物理电学部分的各章内容．
“路”是“场”的一种特殊情况．中学教材以“路”为线的大骨架可理顺为：静电路、直流电路、磁路、交流电路、振荡电路等．
“场”和“路”之间存在着内在的联系．麦克斯韦方程是电磁场的普遍规律，是以“场”为基础的．“场”是电磁运动的实质，因此可以说“场”是实质，“路”是方法．
2．物理知识规律物
理知识的规律体现为一系列物理基本概念、定律和原理的规律，以及它们的相互联系．
物理定律是在对物理现象做了反复观察和多次实验，掌握了充分可靠的事实之后，进行分析和比较找出它们相互之间存在着的关系，并把这些关系用定律的形式表达出来．物理定律的形成，也是在物理概念的基础上进行的．但是，物理定律并不是绝对准确的，在实验基础上建立起来的物理定律总是具有近似性和局限性，因此其适用范围有一定的局限性．
第二册第一章“电潮重要的物理规律是库仑定律．库仑定律的实验是在空气中做的，其结果跟在真空中相差很小．其适用范围只适用于点电荷，即带电体的几何线度比它们之间的距离小到可以忽略不计的情况．
“恒定电流”一章中重要的物理规律有欧姆定律、电阻定律和焦耳定律．欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的，对金属导电、电解液导电适用，但对气体导电是不适用的．欧姆定律的运用有对应关系．电阻是电路的物理性质，适用于温度不变时的金属导体．
“磁场”这一章阐明了磁与电现象的统一性，用研究电场的方法进行类比，可以较好地解决磁场和磁感应强度的概念．
“电磁感应”这一章，重要的物理规律是法拉第电磁感应定律和楞次定律．在这部分知识中，能的转化和守恒定律是将各知识点串起来的主线．本章以电流、磁场为基础，它揭示了电与磁相互联系和转化的重要方面，是进一步研究交流电、电磁振荡和电磁波的基础．电磁感应的重点和核心是感应电动势．运用楞次定律不仅可判断感应电流的方向，更重要的是它揭示了能量是守恒的．
“电磁振荡和电磁波”一章是在电场和磁场的基础上结合电磁感应的理论和实践，进一步提出电磁振荡形成统一的电磁场，对场的认识又上升了一步．麦克斯韦的电磁场理论总结了电磁场的规律，同时也把波动理论从机械波推进到电磁波而对物质的波动性的认识提高了一步．
3．通过电磁场在各方面表现的物质属性，使学生建立“世界是物质的”的观点
电现象和磁现象总是紧密联系而不可分割的．大量实验证明在电荷的周围存在电场，每个带电粒子都被电场包围着．电场的基本特性就是对位于场中的其它电荷有力的作用．运动电荷的周围除了电场外还存在着另一种唱—磁场．磁体的周围也存在着磁场．磁场也是一种客观存在的物质．磁场的基本特性就是对处于其中的电流有磁场力的作用．现在，科学实验和广泛的生产实践完全肯定了场的观点，并证明电磁场可以脱离电荷和电流而独立存在，电磁场是物质的一种形态．
运动的电荷（电流）产生磁场，磁场对其它运动的电荷（电流）有磁场力的作用．所有磁现象都可以归结为运动电荷（电流）之间是通过磁场而发生作用的．麦克斯韦用场的观点分析了电磁现象，得出结论：任何变化的磁场能够在周围空间产生电场，任何变化的电场能够在周围空间产生磁场．按照这个理论，变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一场，这就是电磁场．电磁场由近及远的传播就形成电磁波．
从场的观点来阐述路．电荷的定向运动形成电流．产生电流的条件有两个：一是存在可自由移动的电荷；二是存在电场．导体中电流的方向总是沿着电场的方向，从高电势处指向低电势处．导体中的电流是带电粒子在电场中运动的特例，即导体中形成电流时，它的本身要形成电场又要提供自由电荷．当导体中电势差不存在时，电流也随之而终止．
二、以“学科体系的系统性”贯穿始终，使知识学习与智能训练融合于一体
1．场的客观存在及其物质性是电学教学中一个极为重要的问题．第一章“电潮是学好电磁学的基础和关键．电场强度、电势、磁尝磁感应强度是反映电、磁场是物质的实质性概念．电场线，磁感线是形象地描述场分布的一种手段．要进行比较，找出两种力线的共性和区别以加强对场的理解．
2．电磁场的重要特性是对在其中的电荷、运动的电荷、电流有力的作用．在教学中要使学生认识场和受场作用这两类问题的联系与区别，比如，场不是力，电势不是能等．场中不同位置场的强弱不同，可用受场力者受场力的大小（方向）跟其特征物理量的比值来描述场的强弱程度．在电场中用电场力做功，说明场具有能量．通常说“电荷的电势能”是指电荷与电场共同具有的电势能，离开了电场就谈不上电荷的电势能了．
3．认真做好演示实验和学生实验，使“潮抽象的概念形象化，通过演示实验是非常重要的措施．把各种实验做好，不仅使学生易于接受知识和掌握知识，也是基本技能的培养和训练．安排学生自己动手做实验，加强对实验现象的分析，引导学生从实验观察和现象分析中来发展思维能力．从物理学的特点与对中学物理教学提出的要求来看，应着力培养学生的独立实验能力和自学能力，使知识的传授和能力的培养统一在使学生真正掌握科学知识体系上．
大学物理恒定磁场总结范文第4篇
关键字：类比法 大学物理 教学
一、引言
类比法是一种比较的思维过程，通过与已知事物对比，同中求异，异中求同，最后达到较快教好认识事物本质的目的[1]。如幼儿园小朋友在学习数字时老师并不是直接把每个基本数字写在黑板上让他们抄写直到记住为止，而是通过童谣为载体让每个数字与生活中常见的事物相联系起来，如1像铅笔，2像小鸭等等，小孩脑中立刻很直观的印象。类比思维在物理上应用也取得很大的成就[2]。如惠更斯将光与声波类比，确信光也和声波一样是以波的形势传播；在光具有波粒二象性的说法提出以后，德布罗意将实物粒子与光学粒子类比，提出了实物粒子的波粒二象性假说；大量事实表明，类比法的应用在科学探索，理论研究以及生产实践中有着举足轻重的作用。同样在教学方法中也可以大量采用类比思维，下面就以大学物理教学为例。
作为理工专业学生的基础课大学物理由于内容乏味难懂；与当前科学发展脱节等等都造成了学生对学学物理的兴趣大幅下降，期末不及格率大幅上升。主要可以总结为两个方面。第一方面来自学科本身，大学物理涉及了整个经典物理以及近代物理的部分内容，可谓知识点多，覆盖范围广。另外大学物理作为一理科学科，必须要以深厚的数学知识作为基础。而这些对于非物理专业的学生来说是比较困难的。第二方面来自学生以及老师，学生认为大学物理并非专业课所以对待它的态度并不积极，加上内容繁多，公式繁琐更是加重其厌学情绪。另外，部分老师在讲授时不注意方式方法，照本宣科严重打击了学生的学习兴趣。作为一名高校教师，如何利用物理本身的特点、适当的方法将学生最不感兴趣的概念、定律等变成生动、活泼、易理解。最后达到激发学生求学积极性的目的，显得格外重要。从学生反映以及教师间相互听课总结；在讲解新的物理概念或者规律时加入类别思维，将旧知识和新知识结合到一起可以使学生温故而知新，举一反三，丰富教学形式的同时有助于学生的理解和应用，学生利用好类比思维可以增强学习积极性，课堂参与性，活跃了课堂气氛，从而大大提高教学效率。以下主要以力学中质点与刚体力学，电磁学中静电场与稳恒磁场为例。
二、质点与刚体力学规律
以《普通物理学》程守洙版[3]为例，第二章运动的守恒量和守恒定律，由于有高中物理基础，而此章内容只是在此基础之上稍作深化并涉及高数微积分，新的概念物理量也不多，学生普遍反映学习基本没有问题。但进入到第三章刚体运动，由于前面两章涉及都是直线运动及运动规律，学生很难从已有的知识结构中跳出来，因此感觉学习很吃力。教师抓住学生对直线运动规律熟悉、刚体转动过程与直线运动中有很多相似之处，应用类比思维把每一个转动规律中的物理量都对应找一个在直线运动中充当相同角色地位的物理量，详见表1[4]。
三、静电场与稳恒磁场
静电学部分与恒定电流的磁场部分在知识结构的安排上都具有一定的规律性。因此在教学中可以多花点时间讲解静电学部分，只要学生掌握了其基本性质及其规律，到讲解静磁学部分时可以参考静电学的学习方法与思路，利用类别方法将其对号入座。学生学习起来也会感觉思路清晰。自然能达到事半功倍的效果。以如何引入安培环路定理为例：⑴引导学生一块儿复习静电学中两个基本定理高斯定理和环路定理，同时强调对两个定理的理解。⑵引导学生复习磁学部分高斯定理，强调磁力线的特点。⑶提问参考静电学部分，静磁部分也应该有环路定理⑷引导学生回顾利用库仑定律以及场叠加原理计算带电体产生的电场中某一点的电场强度的思路以及当电场分布具有对称性时利用高斯定理可以大大简化计算步骤，引导学生回顾上节课利用毕奥萨伐尔定律计算磁场中某点磁感应强度的思路以及引导他们类比静电学部分的解题思路考虑当磁场分布具有某种对称性时是不是也可以利用某定理使得计算大大简略。通过这种类比思维引导可以使学生对安培环路定理形式、应用有初步的了解。还有很多其它地方都可以利用类比思维，如表2所示
表2 静电场与静磁场规律类比表
四、结语
通过类比的思维可以有效地帮助学生较快掌握大学物理基本知识点，提高学学物理的兴趣，是一种科学的教学手段和方法。
表1 质点与刚体力学规律对照表
参考文献：
[1]张清，类比法在大学物理中的应用[J]安徽工业大学学报 19（2） 2002
[2]郭奕玲，沈慧君；物理学史[M]. 北京；清华大学出版社，2005
大学物理恒定磁场总结范文第5篇
关键词： 高中物理 课堂教学 问题设计
一、切实理解教材中为学生设计的科学认识过程
有些刚任教不久的教师看到中学教材中物理知识浅显， 就不再认真阅读研究，只取教材中的大小标题就完成了教案的设计，这是不理解教材的表现。教学过程的本质是学生再认识科学过程，编写物理教材的基本任务就是为学生设计一个认识物理概念、规律的过程，所以它的基本内容是：1.指导学生观察哪些感性材料；2.怎样使学生产生科学认识动因；3.怎样使学生用实验进行观察、探索或者验证假设；4.怎样使学生应用科学方法进行思维加工；5.得出怎样的结论。
我国物理教材由物理教育专家和有经验的教师编写，他们对物理学的知识结构有深刻的认识，对不同年级学生的认知特征了解确切，经过精心设计加工为学生准备了切实可行又极富教育意义的认知途径。要进行教学问题设计就要切实理解教材实质内涵；只了解大小标题，那是取其皮毛。要理解教材设计的科学认识过程，应该注意：1.相关的物理科学知识结构；2.教材中应用的科学方法；3.学生的认知水平。
二、掌握学生学习心理特征
美国著名的教育心理学家奥苏贝尔曾强调指出：“假如让我把全部教育心理学仅仅归结为一条原理的话，那么，我将一言以蔽之曰――影响学习的唯一最重要的因素就是学生已经知道了什么，要探明这一点，并应据此教学。”学生的认知结构包括他的知识结构和认知策略水平，对后者具体的说是指学生感知、记忆、思维、想象等智力活动的水平和特征，要注意学生学习本节内容时认知活动的困难。要考虑如下问题： 学生学习本节起点是什么?形成学习本节内容的动机有什么障碍? 学生是否具有学习新知识的感性认识?学生感知新的情境有什么困难?学生在回忆所学知识结论时有什么困难?学生心理活动的特点除了在教材上反映外，还要教师认真地观察分析学生的表现，长期积累，掌握学生状态对认知过程的提问很重要。
三、构建概念、规律学习的命题网络
依据教材提供的认知过程，以及教师根据学生的学习水平对认知过程作出调整和补充，将认知分为若干阶段，每一阶段学习可以获得相关命题，这些命题相互联系，形成命题网络。从学生原来的认知结构水平到新知识结论之间要设计若干命题，命题之间有内在的逻辑关系，两个相邻命题之间在认识水平上的差距要符合学生实际。
四、系列问题设计举例
例一:高中物理“功的概念”的课堂教学问题设计。
功的意义：功是能量转化的量度，它反映了力对位移的空间积累效应。功用力和物体在力的方向上的位移来定义。其单位是焦耳。
学生对功的认识在初中学过，懂得做功的两个必要因素，并基本会判断哪些物理过程力是否做功。学生对功的概念有了初步的认识，但对正功、负功才刚开始接触，是学习的难点，因此需要逐步建立梯度进行学习。如从特殊到一般，从简单到复杂等。举两个特例：当力的方向与位移方向相同时，W=FS和力的方向与位移方向垂直时，从W=0出发，引入提出问题。在力的学习中，学生从效果力方面习得了阻力和动力的概念，为习得正、负功铺设了道路。而功的正负与力的正负又有了矛盾冲突，这是高中首次接触到标量的正负问题，运用数学知识解决了问题，从而理解了正负功的意义，培养了学生的数理结合能力。
“功的概念”的命题网络
网络图中的箭头方向表示认识过程的方向，图中的命题是认识过程中的关节点，形象地说是认知的“脚手架”和“台阶”。最基层的命题以学生原有认知结构为基础产生，最上层的命题是这个教学任务的目标。其中由“力和位移与S的夹角为90°时,W=0”和“当F、S相同，功的大小随α的余弦值变化”两个命题综合出“功等于力的大小，位移的大小，力和位移方向夹角的余弦这三者的乘积”这一命题。通过引导分析cosα,将学生的思维推向数学知识分析，比较力和功的正负，得出功的正负意义。这一过程培养学生运用数学方法解决物理问题的能力。
在认知过程中应用了观察、比较、概括、综合、推理的科学方法。A层是经验回忆、复习旧知，用的是以旧引新方法；B层概括出新旧两个命题，用的是分析―比较―概括的逻辑方法；C层是由命题综合产生“功等于力的大小，位移的大小，力和位移方向夹角的余弦这三者的乘积”的命题，主要是归纳功的完整的概念，本网络也渗透了物理科学研究方法中的特殊―一般，简单―复杂，等效替代等方法。
设计问题：
1）功的大小与力、位移有关，还与哪些因素有关?
2）力与位移的两个特殊方向求出功不同，我们如何研究功与位移夹角的关系?
3）力与位移的大小不变时，如何将这个力做的功等效于上述两种特殊情况下做的功?
4）怎样计算一般情况下力做的功的大小?
5）力与位移所成的夹角在什么范围内变化?
6）正功一定比负功大吗？
7）从功的公式说明，为什么说力对物体做功?
8）你有哪些求力做功的计算方法？怎样求总功？
9）如果力的大小和方向都在变化，怎样求变力的功？
问题1）为A层所设，问题2）3）4）为习得B层命题所设，5）6）7）8）9）为习得C层命题所设。
例二：高中物理“楞次定律”的课堂问题设计。
楞次定律是能量转化与守恒定律在电磁现象中的反映。楞次定律现代的表述与楞次当年的表述有很大的区别，高等物理学中直接使用楞次定律，没有定律建立的过程，因此在高中阶段只能应用实验归纳建立定律。
学生学习过“右手定则”，认为感应电流方向已经会判断了，再次提出磁场变化时的感应电流方向问题，与学生原来的知识结构不协调。在实验中怎样观察感应电流方向，怎样观察感应电流的磁场方向，学生感知有困难。因为观察对象不直观，要靠规则和仪表的指示来想象。
“楞次定律”的命题网络（能量转化与守恒定律）
当实验得到磁铁和线圈运动的四种情况后，原磁场、磁通量变化，感应电流方向的状态显得复杂，根据这些状态归纳出“感应电流磁场阻碍磁通量变化”的结论，需要一个综合过程。“阻碍变化”是很精确的语言，学生理解有困难。当得到楞次定律结论后要将陈述性的命题转换成产生式表征的一系列操作，部分学生会有转换困难，需要问题指引。否则，有些学生会用死背操作步骤的策略应对，这会失去将命题转换成操作的受教育机会。当学习楞次定律之后，判断感应电流方向的规则就有两套，学生面临建立新知识结构的任务。若教师不提示，部分学生不会主动构建新知识结构。能量转化与守恒定律与楞次定律是普适规律与具体规律的上、下位关系，需要建立两个规律的联系，两个规律的关系可以用实验或者是逻辑推理来揭示，无论哪个途径对学生理解都有困难。
上图A层是将实验结果进行初步归纳，因三个物理量关系复杂，需要将感应电流的方向转换为它的磁场方向，三个物理量都是磁场量，容易比较，B层就是这个转换过程。C层初步归纳出φ增加，φ减少两种情况下的两个结论。D层是将这两个命题再综合成楞次定律。E层是建立楞次定律与能量守恒定律的关系的推理过程。
设计系列问题：
1）如果用条形磁铁插入线圈产生感应电流这样一个实验来总结，这套装置能做几个不同的实验?实验应记录什么? （对后一个问题与学生讨论后，教师展示表格，并提问：为什么将磁通量的增加与减少分别记录，而不统计为磁通量变化?我们为什么将插入线圈的条形磁铁的两个不同方向分别记录?由于观察感应电流方向需要指引，线圈的绕向需要引起学生注意，从而设计以下问题。
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2）怎么观察感应电流方向?用电流表怎么观察电流方向?
3）线圈上的塑料线指示线圈导线的绕向，知道线圈的绕向有何意义?
实验后面对磁通量的增减、磁铁N极指向，感应电流的逆时针、顺时针方向这些繁杂的材料，教师请学生找出规律。教师指出它们不是一类物理量，所以它们的关系很难被发现，而感应电流也会激发磁场，感应电流的磁场与其他两个物理量都是磁场中的物理量，容易发现它们的关系。问题4）是为完成转换而设。
4）怎样确定感应电流的磁场方向?我们掌握的这些资料能知道感应电流磁场方向吗?
采用归纳法寻求规律，学生对这个方法不生疏，然而用于问题仍有困难，学生不知如何归类。为了形成科学探索的意境，不直接提出怎样归类。
5）我们可以原磁场的不同方向归类，就要找出原磁场在某一方向时，磁场量中的变化情况与感应电流磁场方向关系；也可用磁通量的变化归类，那要找出在磁通量某一变化情况时原磁场方向与感应电流的磁场方向关系。
用磁通量的变化情况归类，找出了磁通量增加两磁场方向相反，磁通量减少两磁场方向相同命题后,为了加深“磁通量变化是关键”的认识，教师提问：
6）我们为什么以磁通量的变化情况归类，就能找到简明的规律呢?
下面是应用楞次定律操作相关的问题：
7）怎样用楞次定律判定感应电流的方向呢?
教师指出可以用任务目标指引的方法获得操作步骤，提出问题：
8）要想知道感应电流的方向应该先找到哪个相关量的方向?
接着以“要想…就…”的模式设问而获得其他的操作步骤。
下面的问题是为建构知识结构设立的。
9）现在我们判断感应电流的方向有“右手定则”和楞次定律两种方法，什么条件用“右手定则”?什么条件用楞次定律呢?
10）能用楞次定律判断导体切割磁感线产生感应电流的方向吗?右手定则与楞次定律是什么关系呢?
下面的问题是为习得楞次定律与能量转化与守恒定律关系的命题而设。
11）请大家想一想感应电流的磁场为什么要阻碍磁通量的变化?为什么是阻碍而不是促进呢?如果不是阻碍而是促进会得什么结果呢?
教师：如果磁铁插入线圈的过程中，忽略磁场力以外的其他力的作用，当“促进”时，感应电流的磁场力将对插入的条形磁铁吸引而做正功，条形磁铁的动能增加，而同时产生感应电流又获得电能，这样能量不守恒。
12）刚才我们讨论问题使用的方法叫“反证法”，用实验的方法也可以说明楞次定律符合能量转化与守恒定律。（教师用尖针支持的横杆两端各设一个金属环，一个闭合，另一个断开，当磁铁插入两个金属环时现象不同。）该实验怎样说明楞次定律与能量转化守恒定律的关系呢?
