大学物理学中矢量学习的难点研究

摘要：在大学的物理学习中，矢量运算与矢量分析对于学生来说是一个难点，但这部分的内容在物理学中较为重要，能够为之后的学习做好铺垫。因此，需要在学习的过程中，将难点进行合理分析，并思考其解决方法，进而掌握这一内容。本文通过对大学物理学中矢量运算与矢量分析、大学物理学中矢量学习难点及解决方法，两个方面进行了讨论，并举例分析矢量问题的运算方法，希望为学习矢量内容的同学提供一定参考。

关键词：大学物理学；矢量学习难点；矢量运算

引言：

在大学阶段物理学习的过程中，由于课程的要求，同学们需要熟练掌握矢量这一部分的内容，但在日常学习中，许多同学认为矢量部分的内容，只是一种物理量的描述方法，进而没有注重矢量的运算的学习。为了改变这一学习现状，需要同学们深入了解矢量的运算方法，之后形成矢量的思维模式，进而在解题时，能够将矢量引入其中，提高同学们的物理学习成绩。

一、大学物理学中矢量运算与矢量分析

在数学中，矢量既有大小又有方向，标量只有大小。在物理学中，矢量有位移、速度、加速度、力、电场强度、磁场强度等，标量有质量、密度等。在物理中引入矢量这一概念，能够将物理量进行准确描述，使物理公式变得更加简明。在大学物理学习阶段，矢量代数运算主要为加减、点乘、叉乘，矢量与矢量相加之后得到矢量，其表达式为+=，用几何的表达方法将其进行表达为：平移使一个矢量的首端与另一个矢量的末端相连接，这一有向线段为。减法的运算方法为=-，两个矢量线段首尾相連，矢量的尾端画向矢量的尾端，即为矢量。矢量、之间进行点乘，其结果为夹角余弦的乘积，其含义为：一个矢量在另一个矢量中的的投影值与另一个矢量大小的乘积。在矢量、进行叉乘时，表达式为×=，的大小等于、与夹角之间的正弦乘积。在大学学习矢量内容时，其最关键的知识内容为质点运动学中的，由运动方程求速度、速度反求位置函数，为了能够掌握这一部分的矢量内容，需要进行深入研究，为之后的物理学课程学习打好基础。通过对物理矢量进行分析，能够清楚的了解到解决矢量问题时，具有几种不同的方法，需要我们在解题的过程中，需要合理分析题意，并将其解决。

二、大学物理学中矢量学习难点及解决方法

（一）矢量运算转化问题

由于在中学阶段物理矢量的内容不多，进而在大学学习物理矢量时，一些同学常常不能掌握解题方法，并且还在使用高中的解题思路，还有些同学难以理解矢量内容。但在解题的过程中，有些时候不需要将矢量转化为分量，可以画出示意图的方式进行解题。例如：α粒子质量为m，在散射的过程中，其与一静止的氧原子核发生碰撞，氧原子核质量为M。在碰撞之后，α粒子沿着入射方向成α角度方向运动，氧原子核沿着入射方向的反向成α角度运动，求α粒子碰撞前后的速率比？在解决这一问题时，由于整个过程只有内力，进而可以使用动量守恒的解决方法。先设α粒子碰撞前后的速度为和 ，氧原子核碰撞后速度为。根据题意可以画出运动示意图，并在解题的过程中，根据α粒子、氧原子核的运动方式，列出公式为mv0=mvcosθ+MVcobsφ与0=mvsinθ-MVsinφ.进而得出。另外，在计算这一问题时，由于题中的动量为矢量，还有另外一种公式列法：m=m+M，进而能够根据这一公式，解决这一类型的题。通过以上解题分析，可以了解到，在解决矢量问题时，由于其具有许多不同的解题方法，为了能够找到最方便、快捷的方法，需要先对矢量运动方向进行画图分析，并将矢量与标量进行合理转化，进而解决矢量问题学习的难点，提高我们的物理成绩。

（二）矢量思维形成问题

一些同学在学习物理矢量这一部分的内容时，虽然可以使用矢量转化为分量的方法进行计算，但由于一些同学对矢量的理解不足，导致在解题的过程中，不能合理应用矢量的解题思路。进而，需要学生在解题的过程中，转变高中的解题思路，培养矢量思维，提高解题效率。例如：带电量为q、质量为m的离子以的速度运动，其在运动的过程中，经过磁感应强度为的磁场时，受到了一个洛伦兹力，沿着坐标轴Y的方向进行运动，求其矢量乘积？在解决这一问题时，可以对题意进行分析，并画出运动方向。之后根据矢量的方向，构建题中所述的平面，使用右手法则对题意进行合理分析[2]。例如：在半空中，有一半径为R，电流为I的导线圆环，求这一圆环轴线上距圆心O为x出的P电的磁感应强度？在解决这一问题时，需要准确找到磁感应强度的方向，但由于题中两个矢量构成的平面不是垂直的，进而同学们容易在解决这一问题时出现失误。在解题时，需要先将半径、电流、电磁感应强度的方向标注出来，之后找到其中的平面，之后再分析问题。在大学物理学习的过程中，由于其部分学生的矢量内容的应用能力不强，进而在解题的过程中，没有对题意进行准确理解，影响解题效率，需要我们在解题的过程中，判断矢量的方向及位置，并选择合适的方法进行计算，并进行大量的练习，进行形成矢量思维，提高矢量问题的分析、解决速度，为之后的物理学习奠定良好的基础。

结论：

综上所述，由于矢量这一方面的知识，在大学物理课程中有着较为广泛的应用。在对相关问题进行分析的过程中，需要同学们提高对这部分内容的理解程度，将矢量与标量进行合理转化，并根据典型例题分析不同的解题方法，使同学们能够建立矢量思想，进而能够在解题的过程中，快速应用矢量思想进行解题，达到提高物理应用能力的目的。

参考文献：

[1]林君，刁庶，张洋，张扬，赵静.地球物理矢量场磁测技术的研究进展[J].科学通报，2017，62（23）：2606-2618.

[2]李敬敏，闫红雨，李诗珺，骆遥.航空地球物理调查全矢量插图编图方法[J].工程地球物理学报，2017，14（01）：37-44.

作者简介：龙维西，男，籍贯：贵州省大方县，1997年6月出生，本科学历。

通讯作者：周将军