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经典力学和电磁学中的比较学习
作者：张金业陈义万来源：《学周刊A》2014年第02期
摘要：“大学物理”是所有高校理工科的重要基础课，本文笔者针对很多学生觉得物理难、定理和公式多、记不住等问题，利用比较方法学习经典力学和电磁学中部分内容，通过类比分析、类比记忆，使看似复杂、繁多的物体定律、公式变得有序可循，需要记忆的量成倍减少。关键词：大学物理比较学习类比记忆一、引言“物理学”是美的，具有物理规律的简洁美和形式统一美。我们可以将性质相似的内容进行比较学习，找出公式表达形式的形似性和内容内涵的可对比理解性，使物理的学习更加简单，使物理学的“美”真正地在教师教学和学生学习中体现出来。本文笔者比较学习了力学中的物体平动和刚体定轴转动、万有引力势能和电势能、电场的能量和磁场的能量。二、力学中物体平动和刚体定轴转动物体的平动和刚体的定轴转动是经典力学的重要组成部分，对于平动和转动两部分的重要概念和定理，形式和内容上是很相似的。下面，我们分别从平动中的牛顿第二定律、动能、动量、动量定理、动量守恒定律与转动中的转动定律、转动动能、角动量、角动量定理、角动量守恒定律几个方面进行比较分析。（一）动力学特征牛顿第二定律是分析物体平动运动状态和力的关系的基础：■m■（1）定轴转动定律是分析刚体定轴转动状态和力矩关系的基础：■I■（2）平动物体的受力与转动刚体的力矩相对应，平动物体质量与刚体的转动惯量相对应，平动物体的加速度与刚体的转动角加速度相对应。质量m是平动物体惯性大小的量度，质量越大，物体的运动状态越不容易改变。同样，转动惯量I是刚体转动惯性大小的量度，转动惯量越大的物体，刚体的转动状体越不容易改变。
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同理，平动物体的速度对应转动刚体的角速度，所以可以得到平动物体动能表达式和定轴转动物体动能表达式具有相同的形式。平动物体动能为：Ek■mv2，（3）定轴转动物体动能为：Ez■Iω2（4）（二）动量与角动量物体运动具有的动量定义为质量乘以速度：■m■（5）物体动量的时间变化率等于物体所受合力，这是动量定理的内容，公式表示为：■■（6）由上式可知，当合外力为0时，动量守恒。刚体定轴转动定义了质点角动量的概念，是位置矢量乘以动量：■■×■■×m■（7）刚体的角动量定理公式是：■■（8）即刚体角动量的时间变化率等于物体所受合外力矩。根据r