物理與工程

2023年01期

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雙原子分子鍵長(zhǎng)對(duì)振動(dòng)熱容量的影響 摘要在低溫下雙原子分子的振動(dòng)自由度對(duì)氣體的熱容量沒有貢獻(xiàn)，當(dāng)溫度高于雙原子分子振動(dòng)特征溫度的時(shí)候，振動(dòng)自由度才被激發(fā)，這個(gè)雙原子分子的振動(dòng)是對(duì)原子間相互作用的簡(jiǎn)諧近似。不過，文獻(xiàn)中給出的簡(jiǎn)諧近似判據(jù)，都是力學(xué)結(jié)果，而且這些結(jié)果都是定性...
關(guān)于量子力學(xué)中引入波粒二象性的教學(xué)嘗試 摘要量子力學(xué)是近代物理學(xué)的基礎(chǔ)理論之一，也是伴隨著假設(shè)爭(zhēng)論建立起來的理論。然而在教學(xué)過程中，若直接給出波粒二象性這一基本假設(shè)，學(xué)生理解起來會(huì)顯得尤為困難。因此基于教學(xué)實(shí)際和前人的研究，本文從經(jīng)典的電磁理論出發(fā)，根據(jù)波動(dòng)光學(xué)和幾何光學(xué)的...
等效庫(kù)侖荷分布計(jì)算方法及其應(yīng)用 摘要滿足平方反比率的庫(kù)侖相互作用在場(chǎng)論中具有獨(dú)特的意義，高斯定理描述了三維空間矢量場(chǎng)源的屬性。本文把其他類型勢(shì)函數(shù)，如湯川勢(shì)、諧振子勢(shì)等轉(zhuǎn)換為等效庫(kù)侖荷分布，由此利用三維有源場(chǎng)滿足的高斯定理來計(jì)算空間中的場(chǎng)強(qiáng)以及其他相關(guān)物理量。本文也專...
摩擦振子行為的建模與探究 摘要一般認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力正比于接觸面之間的正壓力，而摩擦系數(shù)只和接觸面材料有關(guān)，與摩擦副之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度大小無關(guān)。在對(duì)IYPT2020第13課題“摩擦振子”的研究中，我們搭建了適用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，得到摩擦振子振幅先隨時(shí)間增大，然后受摩擦輪轉(zhuǎn)...
動(dòng)邊界一維無限深勢(shì)阱中粒子的演化 摘要因其時(shí)間上的周期性，周期驅(qū)動(dòng)的量子系統(tǒng)在很多方面都展現(xiàn)出了奇異的物理性質(zhì)，如絕熱演化和時(shí)間晶體。在簡(jiǎn)單物理系統(tǒng)中展示這些奇異性質(zhì)不僅可以加深對(duì)量子力學(xué)的理解，還可以培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣。本文展示當(dāng)一維無限深方勢(shì)阱的邊界發(fā)生周期變化時(shí)，...
一般情況下一維j原子鏈的求解及色散關(guān)系討論 摘要本文推導(dǎo)了一般情況下一維j原子鏈晶格振動(dòng)的計(jì)算模型，并在簡(jiǎn)諧近似和最近鄰近似下獲得了晶格的運(yùn)動(dòng)方程組。令j=2，3分別計(jì)算了一維雙原子鏈及三原子鏈晶格振動(dòng)的色散關(guān)系，得到了與現(xiàn)有教材及文獻(xiàn)相同的結(jié)論。本文還討論了原子質(zhì)量順序、恢復(fù)力...
人造飛船逃逸地球三種方法的理論分析與數(shù)值模擬 摘要本文從三種逃逸地球的方法———“單次點(diǎn)火逃逸、兩次點(diǎn)火逃逸（Oberth效應(yīng)）、三次點(diǎn)火逃逸（Edelbaum 效應(yīng)）”出發(fā)，研究討論了三種逃逸方式在噴氣變軌時(shí)消耗燃料的多少以及飛船運(yùn)行時(shí)間的計(jì)算方法，并根據(jù)理論進(jìn)行了VPyhton...
電動(dòng)力學(xué)混合式教學(xué)質(zhì)量影響因素及改進(jìn)措施 摘要混合式教學(xué)是傳統(tǒng)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的有益結(jié)合，為高校探索教學(xué)改革提供了一種有效模式。線上教學(xué)是對(duì)信息技術(shù)和教學(xué)管理與監(jiān)控的考驗(yàn)，而線上與線下內(nèi)容協(xié)調(diào)成為難點(diǎn)，因此，如何把控混合式各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，保障教學(xué)質(zhì)量是目前混合式教改中突出的問題。本...
課程思政的“根、本、魂”和相應(yīng)教育“三觀”的理性探討 摘要課程“土壤”是課程思政的“根”之所在（與課程觀的理念更新對(duì)應(yīng)）;立德樹人是課程思政的“本”之所歸（與教育觀的理念更新對(duì)應(yīng)）;融入轉(zhuǎn)化是課程思政的“魂”之所系（與教學(xué)觀的理念更新對(duì)應(yīng)）。大學(xué)物理課程思政是在課程實(shí)施過程中扎根課程，以隱...
重新認(rèn)識(shí)物理教學(xué) 摘要物理教學(xué)要怎么做？首先要對(duì)物理學(xué)有基本的認(rèn)識(shí)，然后對(duì)教學(xué)有基本的理解，再就是清楚作為教師的主要職責(zé)。本文受“人文的物理學(xué)”課程的啟發(fā)，認(rèn)識(shí)到物理學(xué)是物理學(xué)家看待世界的方式，有著不可思議的美感。科學(xué)也是人文歷史的一部分，與人文有著不...
大學(xué)物理課程模塊化教學(xué)與敏捷教學(xué)模式的探索與實(shí)踐 摘要為保證“中國(guó)制造2025”“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展”等重大戰(zhàn)略順利實(shí)施，國(guó)家需要儲(chǔ)備大量具有較強(qiáng)創(chuàng)新能力的新興工程開發(fā)及應(yīng)用人才。高等教育對(duì)人才的培養(yǎng)應(yīng)該服務(wù)于國(guó)家戰(zhàn)略需要，因此，隨著人才需求的升級(jí)，大學(xué)物理課程作為理工科專業(yè)的基礎(chǔ)課，教學(xué)內(nèi)...
關(guān)于物理教學(xué)課程思政的思考與實(shí)踐 摘要本文貫徹高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要關(guān)于“寓價(jià)值觀引導(dǎo)于知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)之中”的要求，承接以“ETA 物理認(rèn)知模型”[1]為基礎(chǔ)的“科學(xué)認(rèn)知能力培養(yǎng)”等課程思政觀點(diǎn)，探討一線教師如何進(jìn)一步認(rèn)識(shí)物理教學(xué)與“三觀”培養(yǎng)的關(guān)系，以及在教...
實(shí)踐育人,踐行思政 摘要 “課程思政”作為一種教學(xué)理念已經(jīng)從部分高校在“點(diǎn)”上的探索發(fā)展為我國(guó)高等教育界在“面”上的共識(shí)。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是我國(guó)理工科類高等院校的一門必修公共基礎(chǔ)課，蘊(yùn)含豐富的思政元素，在思政教育方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。本文通過構(gòu)建思政格局，建立了T...

霍爾效應(yīng)測(cè)量中的不等位熱擴(kuò)散電勢(shì)差 摘要盡管常規(guī)換向直流法可消除已知副效應(yīng)干擾并得到霍爾電壓，但它掩蓋了存在未知附加電勢(shì)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。將4次換向測(cè)量歸納為磁場(chǎng)與樣品電流同相組合和反相組合，根據(jù)在磁場(chǎng)中樣品電流和熱擴(kuò)散電流具有相似物理行為，必須考慮不等位熱擴(kuò)散電勢(shì)差的影響。這...
利用降膜流動(dòng)測(cè)量液體黏滯系數(shù) 摘要利用降膜流動(dòng)設(shè)計(jì)并搭建了測(cè)量液體黏滯系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，根據(jù)不可壓縮液體N-S方程，結(jié)合邊界條件建模。采取測(cè)量液膜表面速度的方法計(jì)算液膜厚度。測(cè)量了蓖麻油不同流量下的黏滯系數(shù)，傾斜板在不同傾角下，黏滯系數(shù)測(cè)量相對(duì)準(zhǔn)確的流量區(qū)間基本相同，...
用阿特伍德機(jī)精確測(cè)量重力加速度 摘要阿特伍德機(jī)是普通物理力學(xué)部分的一個(gè)常見模型，涉及剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中轉(zhuǎn)動(dòng)角速度、角加速度等物理量的相關(guān)計(jì)算。本文利用 PASCO 轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器搭建了一個(gè)簡(jiǎn)單的阿特伍德機(jī)裝置，在考慮到滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)實(shí)驗(yàn)影響的情況下測(cè)出重力加速度為g=9....
復(fù)虹現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)研究 摘要彩虹是一種常見的大氣光學(xué)現(xiàn)象，在一定天氣條件下，在彩虹的附近還會(huì)出現(xiàn)附加的弧形彩色條紋，這就是復(fù)虹。目前關(guān)于復(fù)虹的實(shí)驗(yàn)研究還十分有限。本文從集體散射與單體散射兩方面對(duì)復(fù)虹現(xiàn)象進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過水霧光散射再現(xiàn)了復(fù)虹現(xiàn)象，并測(cè)量統(tǒng)計(jì)了...
撒克遜碗的下沉臨界條件與沉沒時(shí)間 摘要 “撒克遜碗”是一種底部有孔的計(jì)時(shí)裝置。本文以圓柱形撒克遜碗為例，建立了其在水中下沉的物理模型。首先，本文確定了撒克遜碗順利下沉的臨界條件，包括水能涌入碗的條件和碗初釋放時(shí)出現(xiàn)倒灌現(xiàn)象的條件。然后，本文研究了水涌入碗后系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)過程...
一端部分封閉管內(nèi)聲波的諧振頻率 摘要實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)聲波諧振管封閉端微小的縫隙會(huì)導(dǎo)致諧振頻率發(fā)生相當(dāng)大的移動(dòng)。本文從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面對(duì)這個(gè)現(xiàn)象進(jìn)行了探討。理論上，我們將縫隙簡(jiǎn)化為一段細(xì)管，在一維波近似下得到確定諧振頻率的特征方程，結(jié)果可以定性上解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)上，我們?cè)诜?..
基于LabVIEW 和濁度傳感器的擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量裝置的研發(fā)與應(yīng)用 摘要近年來，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和模式的改革成為各高校實(shí)驗(yàn)工作者研究的焦點(diǎn)。特別的，利用虛擬仿真技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)的具有實(shí)驗(yàn)效率高、測(cè)試項(xiàng)目廣和操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備得到廣大師生的關(guān)注。本文研發(fā)出一種基于LabVIEW 虛擬仿真平臺(tái)...
密立根油滴實(shí)驗(yàn)中溫度因素的影響: 理論考量與實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn) 摘要密立根油滴實(shí)驗(yàn)中，油滴荷電量的測(cè)量往往受各種誤差的影響。研究發(fā)現(xiàn)，忽視溫度變化對(duì)空氣黏滯系數(shù)與油的密度的影響，是油滴實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)誤差的主要來源，考慮其影響是獲得理想的元電荷測(cè)定結(jié)果的必然要求。本研究設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)測(cè)溫的實(shí)驗(yàn)方案，并根據(jù)溫度...
正負(fù)電子譜儀屏蔽方案的模擬優(yōu)化設(shè)計(jì) 摘要超短超強(qiáng)激光通過尾波場(chǎng)加速產(chǎn)生的高能負(fù)電子束與金屬靶相互作用可以獲得高能正電子束。實(shí)驗(yàn)和計(jì)算均表明當(dāng)高能負(fù)電子與較厚的靶相互作用時(shí)，產(chǎn)生的正負(fù)電子和X射線強(qiáng)度強(qiáng)、發(fā)散角大。針對(duì)這種情況，為了準(zhǔn)確測(cè)量能譜，譜儀前方必須使用準(zhǔn)直孔，讓混...
渦旋光在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的探究 摘要渦旋光具有獨(dú)特的強(qiáng)度和螺旋相位結(jié)構(gòu)而備受人們的關(guān)注?；跍u旋光與銣原子相互作用，本文研究分析了入射光的頻率、拓?fù)浜藬?shù)以及偏振狀態(tài)等參量渦旋光束輪廓和能量分布的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這些參量可以實(shí)現(xiàn)對(duì)渦旋光空間分布的有效調(diào)制。我們的實(shí)驗(yàn)探...
利用衍射法自動(dòng)測(cè)量金屬的彈性模量 摘要采用夫瑯禾費(fèi)衍射原理，發(fā)展了一種利用衍射法自動(dòng)測(cè)量金屬絲彈性模量的新方法。利用CCD同時(shí)獲得單縫衍射和單絲衍射圖像，編寫圖像處理程序，對(duì)兩類衍射條紋進(jìn)行采集與自動(dòng)化處理，得到衍射條紋的中央明條紋寬度，分別測(cè)量金屬絲的微小伸長(zhǎng)量和金...
原子能級(jí)粒子數(shù)熱布局虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)開發(fā)與教學(xué)實(shí)踐 摘要本虛擬仿真實(shí)驗(yàn)探究稀土離子熱耦合能級(jí)粒子數(shù)隨溫度的變化規(guī)律。使學(xué)生掌握溫度對(duì)原子能級(jí)粒子數(shù)的影響，并建立溫度與熒光強(qiáng)度、熒光強(qiáng)度比之間的關(guān)系，深入探究溫度對(duì)熒光強(qiáng)度和熒光強(qiáng)度比影響的區(qū)別和聯(lián)系，加強(qiáng)對(duì)此部分理論知識(shí)的理解。進(jìn)一步將...

基于“ETA物理認(rèn)知模型”建構(gòu)《靜電場(chǎng)》大單元教學(xué)設(shè)計(jì) 摘要本文以“ETA 物理認(rèn)知模型”為導(dǎo)引，以高中物理“靜電場(chǎng)”單元為例，重點(diǎn)闡述教學(xué)設(shè)計(jì)的幾個(gè)要點(diǎn)，包括教材次序的重構(gòu)，教學(xué)素材的優(yōu)化，教學(xué)過程的邏輯顯化，科學(xué)方法顯化，課程思政的明示和暗示。由此概括出物理教學(xué)的“四美”：導(dǎo)入藝術(shù)之美、...
“3+3”新高考制度大中學(xué)物理教學(xué)銜接的研究與實(shí)踐 摘要本文針對(duì)“3+3”新高考制度下，大學(xué)物理與中學(xué)物理的銜接問題給出了解決方案。新高考制度下，大學(xué)與中學(xué)物理教學(xué)需要在知識(shí)體系和教學(xué)內(nèi)容上有效銜接，同時(shí)，需要解決中學(xué)的應(yīng)試教育向大學(xué)的科學(xué)思維過渡的問題，并提高學(xué)生在無監(jiān)管下學(xué)習(xí)的主觀能...
基于Working Model深度解讀《2022版物理課標(biāo)》中古人運(yùn)送巨木的插圖 摘要從結(jié)構(gòu)力學(xué)的角度研究了《義務(wù)教育物理學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》內(nèi)附樣題中我國(guó)古人搬運(yùn)巨木場(chǎng)景插圖，分析了插圖中支架上彎矩的分布規(guī)律，并利用WorkingModel軟件進(jìn)行了仿真;發(fā)現(xiàn)支架上彎矩的最大值分布在被繩索約束的交叉點(diǎn)附近...