陳鐸

摘要：力學(xué)是物理的一個分支，而物理是一切工科專業(yè)的基礎(chǔ)。對于工科專業(yè)的學(xué)生來說，其基礎(chǔ)課程中一個非常重要的組成部分就是力學(xué)，也是工科專業(yè)學(xué)生理論課與專業(yè)課之間的樞紐，很多工程技術(shù)難點都需要借助于物理力學(xué)的相關(guān)知識來解釋，對于任何一個物理現(xiàn)象來說，力學(xué)現(xiàn)象是無處不在的，物理力學(xué)在工科專業(yè)中的重要作用也由此體現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：物理力學(xué)；工科；應(yīng)用

前言

物理力學(xué)是一門開展與物體機械運動一般規(guī)律有關(guān)知識的學(xué)科，這也是各個力學(xué)學(xué)科分支的基礎(chǔ)所在，作為現(xiàn)代工程技術(shù)理論基礎(chǔ)，其主要特點是在開展相關(guān)問題分析的過程中，注重邏輯推理的嚴(yán)格性及相關(guān)概念的確切性，并且主張應(yīng)用公理體系來對相關(guān)力學(xué)理論進(jìn)行演繹，在實際的開展教學(xué)的過程中，其注重學(xué)生創(chuàng)新思維能力、邏輯思維能力及解決實際問題能力的培養(yǎng)，這也與大部分工科專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)相一致，這也是物理力學(xué)能夠在工科專業(yè)中廣泛應(yīng)用的重要因素。

一、物理力學(xué)與工科專業(yè)的特點

通常情況下，在大學(xué)學(xué)科設(shè)置的過程中，物理專業(yè)與工科專業(yè)存在著密不可分的聯(lián)系，將物理理論作為基礎(chǔ)，將工科專業(yè)的相關(guān)知識作為依托，從而在實際的教學(xué)過程中實現(xiàn)理工結(jié)合。這也是因為隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對于人才的需求有了明顯的改變，需要能夠理論聯(lián)系實際的人才，那么學(xué)校在進(jìn)行人才培養(yǎng)的過程中，就注重理學(xué)基礎(chǔ)知識與學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，這也是很多綜合性高校當(dāng)前的人才培養(yǎng)現(xiàn)狀，在強化理學(xué)基礎(chǔ)知識教學(xué)的同時，注重學(xué)生解決實際問題的能力。而在大量的理學(xué)學(xué)科當(dāng)中，物理力學(xué)是一個非常重要的分支，其在學(xué)生邏輯思維能力、分析和解決問題能力培養(yǎng)方面所發(fā)揮的作用不言而喻，與其他理學(xué)知識所不同的是，物理力學(xué)既具有基礎(chǔ)理論的特點，又具有工程應(yīng)用的特點，物理力學(xué)的學(xué)習(xí)，不僅有利于學(xué)生開展后續(xù)材料力學(xué)、電動力學(xué)等相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，也可以將其直接應(yīng)用于解決實際力學(xué)問題當(dāng)中，其在整個高等院校工科專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)當(dāng)中都占據(jù)著非常重要的地位。

二、物理力學(xué)在工科專業(yè)中的實際應(yīng)用

1、螺線管磁場計算

螺旋管中磁場的計算不僅是解決實際問題的基本前提，更是實際工程應(yīng)用中產(chǎn)生電磁場的一種基本器件。無限長螺旋管和有限長螺旋管軸線磁場的分布都是大學(xué)物理學(xué)中螺旋管磁場計算的主要集中磁場，大多數(shù)學(xué)生在其計算過程中由于磁場計算的精確性以及繁瑣性并不能夠獨立完成，很多時候都無法對此進(jìn)行精確計算。此時，數(shù)值計算軟件的應(yīng)用可以避免一系列繁瑣的計算，同時能夠更加直觀的對矢量圖解進(jìn)行了解，引導(dǎo)大學(xué)生能夠運用相應(yīng)的物理知識對此進(jìn)行分析，從而培養(yǎng)學(xué)生理論與實際相結(jié)合的能力。

圖中的模型是螺旋管產(chǎn)生磁場的二維簡化模型。

2、電磁感應(yīng)加熱問題

感應(yīng)加熱由于在法拉第電磁感應(yīng)定律的基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用，所以其加熱速度快、效率高、無公害等優(yōu)點在金屬熔煉、感應(yīng)燒結(jié)以及感應(yīng)熱處理等工程中都具有廣泛的應(yīng)用。交變磁場、電磁感應(yīng)等理論知識體系都是電磁感應(yīng)加熱所涉及到的相關(guān)理論，具有相當(dāng)重要的研究價值。但是本階段的知識積累對該問題很難得到精確解決。利用數(shù)值計算軟件 ANSYS 可避免繁雜的計算，同時又可得到直觀形象的矢量圖解，加深學(xué)生對物理問題直觀現(xiàn)象的認(rèn)識。

為了避免磁場在變化的過程中最終形成的焦耳熱對導(dǎo)體本身形成的影響，導(dǎo)體自身會利用焦耳熱對自身導(dǎo)體進(jìn)行加熱，而焦耳熱的產(chǎn)生主要是由于磁場的變化在導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電流，繼而感生電流在閉合回路中流動時會產(chǎn)生相應(yīng)的焦耳熱。由于感應(yīng)加熱渦流場在結(jié)構(gòu)、結(jié)合形狀以及材料性質(zhì)變化上具有一定的復(fù)雜性，導(dǎo)致應(yīng)用于電磁場計算的各種解析方法，例如分離變量法、保角變換法、鏡像法和格林函數(shù)法等難以準(zhǔn)確地、有效地解決工程中的電磁感應(yīng)加熱問題。然而素質(zhì)拓展平臺以 ANSYS 有限元軟件進(jìn)行電磁感應(yīng)加熱的數(shù)值求解，讓學(xué)生用學(xué)過的物理知識對結(jié)果進(jìn)行合理解釋，培養(yǎng)了學(xué)生應(yīng)用理論知識解決實際問題的能力[2]。

3、旋轉(zhuǎn)磁場及其應(yīng)用

旋轉(zhuǎn)磁場在很多領(lǐng)域都具有非常廣泛的應(yīng)用，如：電磁攪拌領(lǐng)域、發(fā)電機領(lǐng)域、普通異步電機領(lǐng)域，其主要原理是通過大學(xué)物理電磁學(xué)部分來開展定性解釋。在開展物理教學(xué)的過程中，引進(jìn)旋轉(zhuǎn)磁場的相關(guān)內(nèi)容，不僅利于學(xué)生對相關(guān)理論知識的理解，還利于提升學(xué)生對于工程的認(rèn)知，從而更有利于理解一些比較復(fù)雜的物理現(xiàn)象。

結(jié)束語

由此可見，物理學(xué)知識在工科中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛并且非常重要，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中還需盡量避免只注重知識學(xué)習(xí)而忽視實際操作的情況，盡量能夠達(dá)到理論與實際的結(jié)合。運用所學(xué)知識創(chuàng)造更高的財富，為我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]林年添，趙俐紅，支鵬遙，楊思通. 工科院校地球物理學(xué)專業(yè)培養(yǎng)模式的構(gòu)建及其實施策略[J]. 佳木斯職業(yè)學(xué)院學(xué)報，2014，12：68-69.

[2]李麗，馬崇庚，潘娜娜. 工科背景下應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的研究與實踐[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2016，25：157-158.endprint