物理與工程

2023年05期

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熱力學(xué)平衡態(tài)的含義 摘要熱力學(xué)平衡態(tài)是熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理中的基礎(chǔ)概念?，F(xiàn)存文獻(xiàn)中對(duì)熱力學(xué)平衡態(tài)的定義方式不盡一致。本文旨在對(duì)現(xiàn)存的各種定義進(jìn)行分類(lèi)和梳理，分析它們之間的異同、適用范圍，并建議提出了一種適用于描寫(xiě)熱力學(xué)系統(tǒng)觀演化過(guò)程的平衡態(tài)定義。關(guān)鍵詞熱力...
練好內(nèi)功教好物理 摘要作為評(píng)委作者參加了2023年全國(guó)高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程青年教師講課比賽華東地區(qū)賽活動(dòng)。本文對(duì)這次比賽活動(dòng)中教師的表現(xiàn)和比賽過(guò)程，包括提問(wèn)環(huán)節(jié)作些評(píng)論，鼓勵(lì)青年教師熱愛(ài)教學(xué)、練好內(nèi)功和教好物理。關(guān)鍵詞大學(xué)物理;講課比賽;選手表現(xiàn);夯...
多層復(fù)合回音壁微腔熱振蕩效應(yīng)的理論研究 摘要多層復(fù)合材料微腔能夠觀察到單一材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)的獨(dú)特現(xiàn)象。本文在理論上分析了由絲狀蛋白和聚二甲基硅烷（PDMS）涂覆的二氧化硅微球腔熱振蕩效應(yīng)，并觀察到該復(fù)合回音壁微腔獨(dú)特的振蕩波形。該波形由兩個(gè)不同速度的振蕩周期組成，在慢速的振蕩周期...
熱力學(xué)第二定律課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐 摘要本文以公共基礎(chǔ)課程“大學(xué)物理”中熱力學(xué)第二定律為例，開(kāi)展了以學(xué)生為主體的啟發(fā)式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐。通過(guò)對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，構(gòu)建新的知識(shí)邏輯框架：以自然過(guò)程的方向性問(wèn)題為主線，從宏觀與微觀兩個(gè)角度串聯(lián)熱力學(xué)第二定律及其數(shù)學(xué)表征，讓學(xué)生理解并...
大學(xué)物理中軍事案例教學(xué)的設(shè)計(jì)與探索 摘要將軍事案例融入課堂教學(xué)是軍事院校實(shí)現(xiàn)“為戰(zhàn)育人”人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要方法和手段。本文圍繞槍炮后坐力這一具體問(wèn)題，從題目設(shè)計(jì)、背景介紹和實(shí)際問(wèn)題解決等多個(gè)角度進(jìn)行分析討論，探索將普通物理問(wèn)題轉(zhuǎn)化為貼近軍事應(yīng)用的實(shí)際案例的一般方法和途徑。...
物理專(zhuān)業(yè)“強(qiáng)基計(jì)劃”學(xué)生高質(zhì)量培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐 摘要教育部在2020年面向部分高校發(fā)起“強(qiáng)基計(jì)劃”，旨在選拔和培育有志于服務(wù)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求且綜合素質(zhì)高的基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才。物理學(xué)是自然科學(xué)的基石，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。高效培養(yǎng)物理專(zhuān)業(yè)“強(qiáng)基計(jì)劃”學(xué)生是關(guān)系國(guó)家未來(lái)發(fā)展的...
大學(xué)物理學(xué)科競(jìng)賽的課程化探索 摘要為提高本科生的自主創(chuàng)新性，促進(jìn)拔尖人才創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)，激發(fā)本科生做科研的興趣，本文從目前學(xué)科競(jìng)賽和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題出發(fā)，調(diào)研和分析了目前國(guó)內(nèi)雙一流高校物理類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽與本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合蘭州大學(xué)物理與科學(xué)技術(shù)...

基于LED的光量子理論測(cè)量普朗克常量陳霞 摘要普朗克常量在物理學(xué)中具有非常重要的意義，可根據(jù)LED的光量子理論，對(duì)普朗克常量進(jìn)行測(cè)量。LED是一種常見(jiàn)的半導(dǎo)體器件，其電學(xué)特性和光學(xué)特性容易受到溫度的影響。本文利用自制的可調(diào)恒溫器對(duì)LED進(jìn)行控溫，測(cè)量了不同溫度下LED的閾值電壓...
基于林德斯泰特龐加萊法的雙節(jié)拍器耦合系統(tǒng)同步規(guī)律研究 摘要本文在雙節(jié)拍器耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的基礎(chǔ)上，利用Runge-Kutta（龍格庫(kù)塔）法對(duì)振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值分析，通過(guò)擺桿擺角隨時(shí)間演化的曲線圖像，討論影響系統(tǒng)同步性質(zhì)的因素。利用L-P（林德斯泰特龐加萊）法研究相同雙節(jié)拍器耦合系統(tǒng)的系統(tǒng)參...
可視化劈尖干涉法測(cè)金屬絲楊氏模量 摘要本文利用劈尖干涉法測(cè)量微小長(zhǎng)度量，對(duì)楊氏模量測(cè)定儀進(jìn)行改進(jìn)，借助CCD視像系統(tǒng)增加儀器操作和讀數(shù)的穩(wěn)定性、精確性。本文的測(cè)量方法設(shè)計(jì)合理，減小了塑性形變和形變的遲滯特性帶來(lái)的影響。通過(guò)計(jì)算結(jié)果的誤差分析可知，本文的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能精確地計(jì)...

用變分量子本征求解器研究量子拉比模型的基態(tài)問(wèn)題 摘要在用變分法求解量子系統(tǒng)基態(tài)問(wèn)題的研究中，采用變分量子算法求解基態(tài)的研究受到廣泛的關(guān)注，作為一種量子與經(jīng)典混合算法的變分量子求解器在其中發(fā)揮了重要作用。本文在開(kāi)源的量子計(jì)算模擬器上運(yùn)行變分量子本征求解器對(duì)量子拉比模型在超強(qiáng)耦合區(qū)的基態(tài)...
費(fèi)米氣體通過(guò)量子點(diǎn)接觸的輸運(yùn)行為簡(jiǎn)介 摘要輸運(yùn)測(cè)量是研究物質(zhì)狀態(tài)基本性質(zhì)的重要工具。其中通過(guò)量子點(diǎn)接觸（QuantumPoint Contact）的輸運(yùn)是介觀物理學(xué)中一個(gè)非常有趣的現(xiàn)象。在無(wú)相互作用或弱相互作用費(fèi)米系統(tǒng)中，電導(dǎo)隨門(mén)電壓的變化呈現(xiàn)出量子化的階梯狀，這一現(xiàn)象揭示...
分子動(dòng)力學(xué)探究?jī)?nèi)耗講授方法 摘要固體內(nèi)耗是固體材料在振動(dòng)中所引起的能量損耗，與其阻尼性能密切相關(guān)，在微觀上是原子弛豫及原子結(jié)構(gòu)演化的反映，能夠加深對(duì)固體材料缺陷弛豫動(dòng)力學(xué)的理解。分子動(dòng)力學(xué)是研究固體材料的重要方法，可在微觀上直觀觀測(cè)結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)演化，具有目前實(shí)驗(yàn)不...
基于虛擬仿真的“現(xiàn)代工程光學(xué)”教學(xué)內(nèi)容的探索 摘要為培養(yǎng)光電領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)學(xué)位碩士研究生能夠掌握扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基本理論，并具有一定的工程實(shí)踐能力以及有關(guān)光電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力，筆者基于理論與實(shí)踐相結(jié)合的理念，在“現(xiàn)代工程光學(xué)”課程的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)方面作了一定的探索。在本課程中通過(guò)引入虛擬軟件Ze...
準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)下常功率平面熱源法測(cè)不良熱導(dǎo)體熱導(dǎo)率及COMSOL 模擬 摘要準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)法是測(cè)量不良熱導(dǎo)體熱導(dǎo)率的一種常用方法，樣品材質(zhì)、保溫層、加熱功率等都會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響。本文采用分離變量法，以有機(jī)玻璃為例，求解了厚度均勻的無(wú)限大不良熱導(dǎo)體兩側(cè)同時(shí)施加均勻的指向中心面的熱流密度時(shí)的熱傳導(dǎo)方程，得到樣...
非線性動(dòng)力學(xué)在磁約束核聚變約束模式轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用 摘要非線性動(dòng)力學(xué)在諸如雙擺和振蕩電路等本科物理教學(xué)中扮演著積極的角色。雅可比矩陣作為非線性動(dòng)力學(xué)中的重要概念，常被用來(lái)分析不動(dòng)點(diǎn)的性質(zhì)。本文中我們先推導(dǎo)了一個(gè)二維系統(tǒng)中雅可比矩陣的具體形式，并將其應(yīng)用到磁約束核聚變約束模式轉(zhuǎn)換模型，最后...
與機(jī)械工程相結(jié)合的大學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì) 摘要大學(xué)物理作為理工科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ)課，如何與專(zhuān)業(yè)課深入結(jié)合，滿足專(zhuān)業(yè)建設(shè)需求，是大學(xué)物理教學(xué)改革的重要內(nèi)容。本文以機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)為例，將大學(xué)物理理論與實(shí)際工程相結(jié)合，在教學(xué)中融入工程實(shí)例，設(shè)計(jì)了凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析、伺服電機(jī)減速機(jī)...

進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象的直觀解釋 摘要進(jìn)動(dòng)是剛體力學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，但由于涉及復(fù)雜的定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題，其數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程比較繁瑣，大部分教材的相關(guān)內(nèi)容晦澀難懂，再加上進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象本身的反直覺(jué)的特點(diǎn)，使得很多人對(duì)進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象的規(guī)律并未真正理解。本文首先從質(zhì)點(diǎn)的慣性入手，通過(guò)與簡(jiǎn)單的質(zhì)點(diǎn)...
光滑圓筒中的四球問(wèn)題 摘要針對(duì)第39屆全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽復(fù)賽（延考）第四題，先對(duì)四球系統(tǒng)進(jìn)行受力分析，根據(jù)動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)得到9個(gè)（非線性微分）方程，得到兩個(gè)第一積分（守恒量）。再通過(guò)數(shù)值模擬給出解答，發(fā)現(xiàn)當(dāng)初始角速度不大時(shí)，原參考解答是很好的近似。最后還進(jìn)一...

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