前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇量子化學基本原理與應用范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

量子化學基本原理與應用范文第1篇

一直以來，復旦大學化學系有著重視化學實驗教學改革的優(yōu)良傳統(tǒng)。20世紀70年代末，由復旦大學等14所學校合作編寫的《物理化學實驗》教材在國內廣受好評，影響深遠。20世紀90年代，復旦大學化學系對大學本科的化學課程體系進行了改革，逐步形成以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心、以技術要素為主線的新實驗教學體系及相應管理機制[1，2]。2000年前后，復旦化學系根據(jù)化學實驗的特點，本著“統(tǒng)籌管理、優(yōu)化資源、避免重復和遺漏”的原則，將涉及儀器操作類的基礎實驗課程“儀器分析實驗”和“物理化學實驗”融合為“儀器分析和物理化學實驗”，那時實驗教學中心在世行貸款和學校配套資金支持下，購置了一批在當時屬于先進的儀器用于教學，使得化學實驗條件得到大幅度改善，教學質量和水平因此得到保障和提高。

隨著時代和學科的發(fā)展，我系的物理化學實驗教學逐漸暴露出一些不足。一方面大部分實驗儀器設備相對落后，如電化學分析工作站、氣相色譜儀、原子發(fā)射光譜儀等設備都已使用了10～15年。這些儀器性能不夠穩(wěn)定，測量出的實驗數(shù)據(jù)誤差大，得不到理想的實驗結果，這樣直接削弱了學生學習新知識的積極性。另一方面是實驗內容更新速度慢，滯后于科學研究發(fā)展的步伐。物理化學學科的發(fā)展也使得一些原本屬于專門化或綜合實驗內容的高級技術和儀器成為基礎物理化學實驗的常規(guī)技術和設備，在當前科研中發(fā)揮重要作用的常規(guī)表征手段至今沒有相應的教學實驗開設，而且復旦大學物理化學教學團隊早在1999年就開設了以結構分析和表征為主線，集原理、儀器使用和解譜為一體的“譜學導論”理論課，導致理論教學與實驗教學有較大的脫節(jié)。同時本系科研實力的快速提高、學科建設、師資優(yōu)化和研究生生源的增長需求對本科學生的科研素質提出了新要求，一些操作簡單、內容單薄的驗證性實驗顯然不能滿足這些要求。在這樣的形勢下，物理化學實驗教學內容如何設置，成為我們面臨的又一重要課題。經過多次調研和討論，我們對物理化學實驗教學內容設置有了一些初步實踐與設想，希望能與國內同行共同探討。

二、物理化學實驗教學內容的總體設計

本課程內容的設置將充分依托本系學科優(yōu)勢，在“銜接前沿、兼顧基礎”的原則下，更新、升級、完善和補充大型儀器類實驗。同時在完成經典傳承的基礎上，加大綜合性、設計性、研究性實驗的比例，以求拓寬學生專業(yè)面、增強適應性。更希望通過本課程教學內容的實施和開展，讓學生了解和掌握一定的前沿技術、技能以及思考、解決問題的方法，促進學生探索能力、科研創(chuàng)新能力的發(fā)展，提高學生的綜合能力。

在上述思想的指導下，我們經過對國內部分高校的物理化學實驗教學內容進行調研和對比，并結合本系的實際情況，進行如下改革。

1.更新儀器設備，推動傳統(tǒng)實驗內容的更新優(yōu)化

對目前開設的多個實驗的老舊設備進行更新，取得了明顯的效果。

比如，差熱分析實驗是一個經典的研究物質在受熱或冷卻時產生的物理和化學的變遷速率和溫度以及所涉及的能量和質量變化的熱分析實驗。本系原有的實驗設備，是20世紀70年代老師們自己動手搭建的，從冰水浴、自制熱偶、加熱爐到記錄筆、溫控儀的連接，都需要學生動手完成，由于各配件年代久遠，數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性、分辨率都不理想，而且經常出現(xiàn)某一部件“罷工”的尷尬局面，導致實驗無法順利進行。近年來，熱分析技術的不斷創(chuàng)新與完善，使得熱分析的應用領域不斷拓展，研究對象不斷增加，在無機、有機、化工、冶金、醫(yī)藥、食品、塑料、橡膠、能源、建筑、生物及空間技術等領域被廣泛應用[3]。開展熱分析類的教學實驗，不僅具有課堂理論意義，也具有非常強的應用背景，國內許多高校開設熱分析教學實驗，但具體實施的方案各不相同。經過考察，我們購置了性能較好的熱重天平，此儀器采用較先進自動化技術和精密的機械制造工藝，將機械結構、機電控制和氣氛控制集于一體，一定程度上改善了傳統(tǒng)熱分析儀器笨重外形。性能優(yōu)良的溫度控制軟件和界面，全面的熱動力參數(shù)分析功能，將熱重分析TG、微商熱重法DTG與差熱分析DTA結合為一體，在同一次測量中利用同一樣品可同步得到熱重、微商熱重與差熱數(shù)據(jù)。這樣一來，實驗簡便快捷，而且數(shù)據(jù)可靠直觀。為克服實驗內容相對單薄的問題，我們重新設計實驗方案，學生除了驗證已知樣品受熱過程中的吸放熱情況，還可以觀測不同升溫速率下吸放熱情況的變化，進而研究樣品受熱過程中相應的動力學參數(shù)，例如根據(jù)不同升溫速率下五水硫酸銅失水峰的峰頂溫度與升溫速率進行數(shù)學處理，便可以計算熱分解的活化能。在問題與思考環(huán)節(jié)中，啟發(fā)學生通過文獻查閱，對熱分析方法進行更全面的了解，有了這樣的技術和知識儲備，將來需要分析其他樣品受熱過程中物相變化、吸放熱等問題時，很容易找到解決方案。

此外，對氣液色譜法測定非電解質溶液熱力學函數(shù)的實驗也更換了最新型號的氣相色譜儀。所有的溫度、壓力、流量以及其他參數(shù)的設定和顯示均可以在電腦軟件界面上進行，大大方便了學生的實驗操作，而且對了解目前的主流色譜有了感官認識。最為關鍵的是，數(shù)據(jù)重復性得到了極大的提高，以前需要重復進樣近10次才能得到3次相對誤差較小的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在只需進樣3次就可滿足要求，對操作難度的要求大大降低，數(shù)據(jù)也與文獻值吻合較好，得到了同學們的認可。

涉及電化學測量的實驗，目前全部采用電化學工作站進行。由于是軟件界面控制，重現(xiàn)性較好，出現(xiàn)故障也很容易判斷。這些改進與以前的電壓、電流表顯示相比，優(yōu)勢明顯，而且對本科生繼續(xù)從事電化學相關研究起到了較好的鋪墊作用。

2.增開研究性實驗，加強對學生技術技能的培養(yǎng)

調研發(fā)現(xiàn)，物理化學實驗內容最欠缺的是科學研究領域中的前沿成果在教學中的體現(xiàn)，而學生能力培養(yǎng)上較欠缺的是現(xiàn)代表征儀器的操作技術。因此，與前沿研究相關的實驗內容的設置，是我們此次實驗教學內容更新的重點。

我們引入負載型催化劑的多相催化實驗。隨著催化技術的發(fā)展，由于多相催化劑具有易回收利用、產物易分離等特點，在石油化工等領域得到越來越廣泛的應用。因此，讓學生了解和掌握一定的多相催化技術和知識顯得尤為重要，國內浙江大學和南京大學化學系的本科生物理化學實驗中都涉及相關的實驗內容。我們開設了負載貴金屬催化劑液相催化苯甲醇氧化的實驗，通過本實驗，希望學生理解多相催化操作中的基本要求、評價活性優(yōu)劣的基本方法、影響催化活性的外界因素、完成活性測試的定量分析手段等內容，再通過數(shù)據(jù)處理與分析，了解更多的與催化相關的動力學和熱力學知識與技術。

3.引入物質結構性質表征方面的實驗內容

現(xiàn)在科學研究中，物質結構及其性質的揭示，離不開大型儀器。自19世紀倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線以來，X射線衍射被迅速地應用于物質結構表征，它可以用在研究體積很大的對象，譬如人體骨骼，還可以表征很小的物質結構，譬如蛋白質分子結構[4]。由于波長短，X射線有很強的穿透性，在分子及原子級的材料結構研究當中應用尤為廣泛?，F(xiàn)代X射線技術在研究未知結構和新材料中已經成為一個有力的工具，比如本系多個課題組制備的各種單晶新材料，其結構解析就離不開X射線單晶衍射儀。作為重要的物質結構表征手段，理論課堂上也做了深入的介紹，但由于硬件條件的限制，本系本科生一直沒有機會動手操作X射線衍射儀。

多孔固體材料最早發(fā)現(xiàn)于19世紀90年代，因其獨特的結構特性而在催化、吸附、分離和儲能等領域受到廣泛的關注，表面狀態(tài)和孔結構直接影響其性能，所以多孔固體材料的比表面積和孔徑分布是研究固體材料的必要數(shù)據(jù)。本系多個課題組在介孔、微孔材料的制備研究中，一直離不開比表面積測試儀對樣品基本性質的測定，也正因如此，本系多套比表面積測試儀均難以勻出機時用于本科教學。

通過努力，現(xiàn)在我們購置了4臺比表面積測試儀，并借用本系X射線粉末衍射儀科研機時，用于本科生的教學實驗。先讓學生通過不同方法制備銅鋯復合氧化物材料，并對這些樣品進行X射線粉末衍射和比表面積測定，最后通過數(shù)據(jù)處理，分析了解不同的制備因素對材料基本性質的影響，了解BET多分子層吸附理論的基本假設和BET法測量固體比表面的基本原理，掌握X射線粉末衍射方法的基本原理、技術和物理吸附儀的工作原理、使用方法，并借此掌握一定的材料常規(guī)表征實驗技能技巧。

三、未來設想

近年來，隨著世界環(huán)境問題的日益嚴重，光催化在環(huán)境污染物降解中已成為研究熱點[5]。最近我們還將開設TiO2光催化廢水降解實驗，這個實驗是有效治理環(huán)境污染技術的典型代表。納米TiO2由于其化學性能穩(wěn)定、抗菌性能好以及在有機物降解過程中無二次污染等優(yōu)良性質，成為環(huán)境污染治理領域中的重要光催化劑，在光催化領域得到了廣泛研究。TiO2的結構形貌對其光催化活性有很大的影響，通過本實驗，希望學生了解環(huán)境污染與防治的相關知識，并能從結構形貌與光量子效率間的關系理解影響光催化活性的因素，同時理解光催化降解效率的衡量指標等知識和技能。

從培養(yǎng)學生技術技能的角度看，現(xiàn)代物質基本結構表征方面涉及的內容還遠不夠，將來還計劃開設銅鋯復合氧化物或者負載貴金屬樣品表面的CO吸附紅外光譜測定、核磁共振測定液相反應速率常數(shù)等相關內容。希望通過系列動力學活性測試以及相應物質結構表征方面實驗的開展，讓學生對功能材料樣品制備技術、物質基本性質表征以及樣品性質與性能之間的本質關聯(lián)有所了解。更希望學生通過這一系列的訓練，對科學研究過程有所了解，為他們開展系列校內科技創(chuàng)新項目打下基礎，有利于他們今后的繼續(xù)深造或工作。

量子化學基本原理與應用范文第2篇

關鍵詞：計算化學軟件；有機化學；應用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.119

近幾年來，計算化學軟件逐漸得到了人們的重視。在大學有機化學的教學中，它能夠通過傳統(tǒng)的平面符號將深奧的化學信息傳遞給學生，并加強他們對化學結構的理解。另外，傳統(tǒng)的教學方式已經不能夠滿足學生對知識的需求，只有結合現(xiàn)代化的輔助工具，才可以達到提升學習效率的目的。

1 計算化學軟件在大學有機化學教學中的應用

（1）計算化學軟件在立體模型方面的分析方式。從本質上來講，分子立體結構的教學在有機化學中是必不可少的。但傳統(tǒng)的方式中，教師僅僅用單一的構圖法對知識點進行規(guī)劃，來將其中的規(guī)律呈現(xiàn)在他們面前。這種方法不僅復雜，增加了教師的任務量，也無法使學生徹底的理解知識，并產生了負擔。同時，一些想象空間缺失的學生更無法將立體結構展開，體現(xiàn)“具體問題具體分析”的合理性?？梢娫谟袡C化學中計算軟件的應用是必不可少的。首先，大學化學中的重點就是有機化合物的分子結構分析。它能夠從化學反應的基本原理出發(fā)，構建物質之間的基本聯(lián)系，并體現(xiàn)其中的演變過程。因此，教師可以通過分子結構的剖析，利用計算軟件將排列方式呈現(xiàn)出來，并在多媒體中進行模擬教學，體現(xiàn)教學方法的靈活性。

例如：在甲烷分子的構想過程中，教師則可以利用office中的3D處理功能，構建一個立體結構的演示過程，并將分子模型進行優(yōu)化。同時，為了能夠將動態(tài)過程體現(xiàn)出來，教師也可以通過“Flash”動畫模型的建立做出C-C的360度旋轉過程，改變分子形態(tài)中的二苗角，來完成計算軟件中的曲線剖析動作。最后，教師要利用Gaussian03軟件實現(xiàn)分子關聯(lián)性講解。將每一分子作為一個數(shù)據(jù)節(jié)點，利用掃描功能對每一部分進行分析，并將對應的勢能曲線表達出來。這種教學方法的好處在于能夠使學生從全方位看出分子的構象規(guī)律，并實現(xiàn)曲線的交叉變換，令他們掌握乙烷的穩(wěn)定排列形態(tài)。

（2）計算化學軟件對分子光學模擬的分析。有機化學的學習目的是令學生能夠用更加全面、靈活的眼光來分析宏觀與微觀世界。因此，為了體現(xiàn)內容的多樣化，教師可以將光譜理念引入到其中。首先，傳統(tǒng)的有機化學學習方式主要是以引入儀器的方法來完成，但這些化學輔助工具卻無法將有機物分子展開。針對這種情況，教師要利用計算軟件進行知識解析。首先，在操作過程中教師以Gaussian03軟件為主，以功能的設定為具體方向，對分子光譜進行預測及模擬。例如：在有機分子紅外光譜的學習中，教師利用互動模式將學生帶入到課堂學習中，將他們兩兩分為一組，并在建立好的模型上進行演示。而學生要根據(jù)模型中的振動頻率將關鍵詞Freq輸入進去，在文件的處理界面中選擇“演示”字樣，系統(tǒng)則會選定一個基本頻率，以分子振動節(jié)點為中心，制定相應的光譜。學生只要點擊系統(tǒng)中的“開始”選項，多媒體就會將化合物分子中的伸縮振動過程、光譜曲線、結構對應方向逐一體現(xiàn)出來，實現(xiàn)了教學的動態(tài)化。

再如：在雙分子親和的教學中，教師要首先建立好相應的計算模型。系統(tǒng)會依照分子之間的運動頻率確立核定方式，并將分析中所呈現(xiàn)出的關鍵詞運用到其中。最后，計算軟件能夠進行分子常態(tài)的設定，學生可以從中看出離子的分散過程以及試劑的投入順序。同時，教師要結合其中的重點內容將相關的理論知識融入進去，使學生根據(jù)總結出反應中呈現(xiàn)的狀態(tài)，并以小組討論的方式整理好雙分子親和中的關鍵點。最后，教師以小組為單位進行逐一評定，選取其中比較優(yōu)秀的一組進行獎勵。

2 計算化學軟件在計算化學軟件在大學有機化學教學中的應用

（1）深化學生對知識的理解。有機物特性分子在化學教學中是必不可少的。但這部分內容也是學習中的難點，如何將化學知識與其物理特征聯(lián)系在一起，并直觀的呈現(xiàn)在學生的面前是教育的關鍵。例如：以HOMO化學概念的學習為主，教師只有將分子組合或分裂的排序過程中展現(xiàn)出來，學生才能夠真正依照其運行軌跡進行知識學習。而以計算軟件為主的教學方式則可以滿足這一要求。教師可以在建立基本模型的前提下選擇一條分子排列軌道，將演示內容直觀、清晰的呈現(xiàn)在學生的面前，深化學生對知識的理解。

（2）促進教學方式的轉變。由于有機化學的難度逐漸加深，單一的繪圖方式已經無法滿足學生的需求。因此，教學方式的轉變是必然的，也是現(xiàn)代化教育的結果。計算軟件能夠將分子的構成式逐一展現(xiàn)出來，并將平面圖像變?yōu)榱Ⅲw形狀。因此，如果教師想要適應時代的發(fā)展，就要提升自身的教育水平，學習計算化學軟件，并令其在課堂中能夠得到良好的應用。同時，這種方式也減輕了教師的課業(yè)任務，節(jié)省了繪圖與版面制作的時間。從學生的角度來講，這種教育模式可以為他們帶來新鮮感，激發(fā)起學習的興趣，促進自身能力的提升。

3 結語

綜上所述，本文主要從兩方面入手。第一，以計算軟件的應用作為切入點，對其在有機化學教學中的應用進行闡述。第二，探究了計算軟件在化學課程中的意義。從而得出：教師要改變原有的教育理念，將現(xiàn)代化的多媒體技術應用到其中，以達到教育創(chuàng)新的目的。同時，計算化學軟件能夠將抽象的知識結構以直觀的方式呈現(xiàn)在學生的面前，有利于學習效率的提升，也可以實現(xiàn)知識的深化，為人才的培養(yǎng)奠定基礎。

參考文獻：

[1]趙麗嬌，鐘儒剛，甄巖.計算化學軟件在大學有機化學教學中的應用[J].計算機與應用化學，2008（08）.

[2]王亮，張玉敏，彭望明，胡思前.微課在大學“有機化學”教學中的應用現(xiàn)狀及探索[J].新課程研究（中旬刊），2016（02）.

[3]鄭燕，孫文新.計算機化學軟件在大學有機化學教學中的應用研究[J].石家莊學院學報，2014（03）.

量子化學基本原理與應用范文第3篇

關鍵詞：物理教學；數(shù)學手段；物理教學理念

一、前言

物理是一門研究自然界變化規(guī)律的科學。物理邏輯性強，物理教學中離不開數(shù)學，需要通過數(shù)學公式來表達物理思想，通過數(shù)學演算揭示事物發(fā)展規(guī)律，同時也為數(shù)學的發(fā)展提供新的命題。成功的物理的教學理念往往體現(xiàn)出物理和數(shù)學這種相輔相成的關系。

二、物理教學理念處處體現(xiàn)數(shù)學的重要性

物理教學應該具備相應的理念，這些教學理念也可以在物理、數(shù)學的密切關系中得到體現(xiàn)。在設計物理教學時應該具備的教學理念有：

1.注意分享物理發(fā)展史，介紹物理發(fā)展史上著名的物理問題的提出和解決過程，回顧大師足跡，激發(fā)學生興趣，這就必然離不開闡述物理和數(shù)學的關系。物理發(fā)展史上有很多物理學家，他們同時也是數(shù)學家。比如牛頓，牛頓19歲時進入劍橋大學，他的第一任教授伊薩克•巴羅是個博學多才的學者，將自己的數(shù)學知識，包括計算曲線圖形面積的方法，全部傳授給牛頓，牛頓在數(shù)學的學習中走向了近代自然科學的研究領域，又在自然科學的研究中提出二項式定理、微積分、解析幾何與綜合幾何、數(shù)值分析、概率論和初等數(shù)論，牛頓在他的論著《自然哲學中的數(shù)學原理》中明確提到了物理———數(shù)學方法，認為物理學范圍中的概念和定律都應該“盡量用數(shù)學表達”。因此，介紹牛頓的貢獻必然離不開介紹牛頓為物理、數(shù)學兩個領域建立的橋梁，牛頓的貢獻是闡述物理和數(shù)學之間不可分離的關系的最生動的實例。

2.提醒學生重視物理學科的研究方法，在傳授知識點的時候介紹相應的方法論。物理問題的表述、解答、定律都離不開數(shù)學，物理學研究方法與數(shù)學發(fā)展緊密相關，不同分支的物理學科有其最重要的數(shù)學理論，要掌握不同分支的物理知識必須熟悉其相應的數(shù)學方法，否則就是離本之木。比如分析力學的創(chuàng)立者拉格朗日，在其名著《分析力學》中，在總結歷史上各種力學基本原理的基礎上，拉格朗日發(fā)展了達朗貝爾、歐拉等人的研究成果，引入了勢和等勢面的概念，建立了拉格朗日方程，把力學體系的運動方程從以力為基本概念的牛頓形式，改變?yōu)橐阅芰繛榛靖拍畹姆治隽W形式，使得分析力學成為理論力學最重要的方法論。高斯通過對足夠多的測量數(shù)據(jù)的處理，得到一個新的、概率性質的測量結果，在這些測量數(shù)據(jù)的基礎之上，高斯專注于曲面與曲線的計算，成功得到正態(tài)分布曲線，其函數(shù)被命名為標準正態(tài)分布（或高斯分布），這種分布被廣泛應用于分析和處理物理學中各種概率事件中。傅里葉認為數(shù)學是解決工程問題最卓越的工具，在他的著作《熱的解析理論》中，傅里葉就系統(tǒng)運用了三角級數(shù)和三角積分（即傅里葉級數(shù)和傅里葉積分），此后以傅立葉著作為基礎發(fā)展起來的傅立葉分析對近代物理和工程技術的發(fā)展都功不可沒，因此，學好物理某一分支，就必須重點掌握并能夠靈活運用這一分支需要的數(shù)學知識。

3.注重將物理知識與生活、社會聯(lián)系起來，啟發(fā)學生創(chuàng)造性思維，提高學生素質。國際純粹物理與應用物理聯(lián)合會在《新千年的物理教育》一文中認為：如果物理教育是為更多學生的全面發(fā)展服務的，那就應當重視物理學家的工作成果在社會上、技術上的應用，應當重視蘊涵于我們文化之中的物理學方法，應當重視物理學家這個專業(yè)群體的特點，如支持、貢獻社會的方式等。如今，物理已經滲透到社會生活、技術的各個領域，比如，物理和化學之間，量子化學、激光化學、分子反應動力學、固體表面催化、功能材料等學科的興起都是物理學的理論向化學領域的滲透；物理和生物學之間，量子生物學、分子生物學等也都是物理理論在生物學領域的進一步延伸和提高；再比如物理與經濟學，股市模型、報酬經濟學等都建立在物理模型和經濟學基礎相結合的基礎上。然而，我們也必須注意到，物理向某個科學領域滲透的媒介必然是數(shù)學，物理學家對這一學科的貢獻也報過了其用到的數(shù)學方法，因此，強調物理學的應用就必須強調數(shù)學的重要性。比如免疫的統(tǒng)計模型建立的基石是數(shù)學統(tǒng)計、回歸分析論，通過各種先進數(shù)學算法得出規(guī)律性結論，多元判別分析預測結果與原判定結果差異等。股市模型可以建立在模糊數(shù)學方法基礎上，應用模糊模式識別、評價股市技術面和基本面，指導股民進行理性投資。因此，物理向各學科領域滲透的過程，也是相應的數(shù)學知識與各領域特征知識進行結合的過程，只有深刻意識到這一點，物理思想才能在各學科領域中發(fā)光溢彩。

4.引導學生建立嚴謹、務實的求知態(tài)度，幫助學生認識到物理的哲學思想，實現(xiàn)自然科學和人文教育的大統(tǒng)一。物理是研究運動的科學，物理上的運動可以理解為變化，變化是自然界的客觀存在，與人類的主觀認知有不同的一面，這就要求我們在物理教育過程中，不能讓人類的認知水平左右到對物理知識的接受，不能偏離物理客觀的一面。而數(shù)學作為一門邏輯性很強的科學，最適合于作為物理教育的語言載體和分析工具，由數(shù)學推導、建立起來物理結論無疑最具有說服力，物理教學要以數(shù)學為主要載體，在數(shù)學的基礎上向學生熏陶物理思想，在經得起推敲的層面上，保證物理知識的延續(xù)和發(fā)揚，同時培養(yǎng)思維細致、邏輯縝密的公民。愛因斯坦在他的狹義相對論中得出了“一切物體的速度不可以超過光速”的結論，而根據(jù)當時人們對引力的認識，似乎引力的傳播速度卻是無窮大，為了解決這一問題，最終愛因斯坦以慣性質量和引力質量成正比的自然規(guī)律作為等效原理的根據(jù)，在專門學習了黎曼幾何、張量分析等數(shù)學知識后，利用數(shù)學手段進行推理、論證，提出在無限小的體積中均勻的引力場完全可以代替加速運動的參照系，由于有物質的存在，空間和時間會發(fā)生彎曲，而引力場實際上是一個彎曲的時空的觀點。愛因斯坦用數(shù)學方法得到的廣義相對論中的推測，也最終由水星近日點進動中一直無法解釋的43秒、引力紅移、引力場使光線偏轉等系列觀測結論完美地證實。如今廣義相對論已經被廣泛承認，廣義相對論的發(fā)展里程也正是一條典型的物理學發(fā)展進程：在自然界中發(fā)現(xiàn)變化—借助數(shù)學方法摸索規(guī)律—通過實驗證實推斷，這種思維方式應該在物理教學中得到落實。

三、在強調數(shù)學手段的重要性中貫徹物理教學理念

學習物理的目的分為：①研究物理而學物理；②為應用而學物理；③為提高文化素養(yǎng)而學物理。這就構成了物理教學目的的多樣性或者說物理學習的多功能性。但從物理學的發(fā)展我們知道，18世紀，物理學歸屬于自然哲學，因為數(shù)學和實驗的發(fā)展，使得物理學從自然哲學中分離出來，物理學研究不再以思辨哲學的方法為主，從定性表達發(fā)展到定量表達，塑造了現(xiàn)代物理學的新特征物，因此，物理研究終究需要通過數(shù)學手段來完成。物理和數(shù)學都是邏輯性強的學科，因此物理教學設計要關注學生渴求學習成功的心理，拓展教學方法和思路，使學生通過數(shù)學來理解物理，獲得物理學習的樂趣，要盡可能多地在雙向交流中進行數(shù)學推導，在數(shù)學的基礎上采用提問模式、討論模式、合作學習模式、答辯模式等。

參考文獻：