物理與工程

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2023年版《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》內(nèi)容細(xì)化修訂解讀 摘要本文介紹了對(duì)2010年版《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》修訂的意義和過程，并對(duì)2023年版《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》中修訂內(nèi)容進(jìn)行了解讀。關(guān)鍵詞大學(xué)物理;基本要求;細(xì)化修訂;專業(yè)銜接;課程思政 1 基本要求修訂的背...
“從愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系式推出勾股定理”之荒謬 摘要一本數(shù)學(xué)教科書提出并“證明”勾股定理可以用愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系式推導(dǎo)出來。教科書的編寫者混淆了愛因斯坦少年時(shí)對(duì)勾股定理的簡(jiǎn)潔而睿智的純數(shù)學(xué)推導(dǎo)，與多年后提出的著名的物理大發(fā)現(xiàn)———質(zhì)能關(guān)系式?？茖W(xué)和教育界類似的荒謬貽害深遠(yuǎn)，必須予以澄清...

認(rèn)識(shí)和探測(cè)宇宙的基本方法介紹 摘要人類對(duì)宇宙最早的認(rèn)識(shí)和觀測(cè)始于可見光，之后由于有1865年麥克斯韋對(duì)電磁波的預(yù)言，1887年赫茲的證實(shí)，以及1933年楊斯基發(fā)現(xiàn)銀河系的射電輻射，可見光觀測(cè)自此擴(kuò)展到電磁波多波段觀測(cè)，出現(xiàn)了多波段天文學(xué)。1912年，赫斯發(fā)現(xiàn)宇宙線，...

位移電流測(cè)試方法的改進(jìn)及應(yīng)用 摘要自從麥克斯韋第一次提出位移電流這一概念之后，其在薄膜表征中便得到廣泛的應(yīng)用。然而，在課堂教學(xué)中，極少涉及位移電流的測(cè)試原理及相關(guān)應(yīng)用講解，更缺少對(duì)其實(shí)際應(yīng)用的介紹。本文從位移電流的測(cè)試原理出發(fā)，聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用，提出了基于周期性階躍電壓...
均勻帶電的無限長(zhǎng)直導(dǎo)線電勢(shì)問題的正規(guī)化處理 摘要若在基礎(chǔ)物理課程的教學(xué)中合理融入現(xiàn)代物理學(xué)研究的概念與方法，則可使學(xué)生更好地理解所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值，從而為更高水平的教學(xué)和研究作準(zhǔn)備。本文以均勻帶電無限長(zhǎng)直導(dǎo)線電勢(shì)的計(jì)算為例，探討了如何在本科二年級(jí)的電動(dòng)力學(xué)課程教學(xué)中引入和滲透現(xiàn)代...
關(guān)于多縫衍射中“缺級(jí)”表述的分析與討論 摘要在大學(xué)物理教學(xué)中，部分教材與教案為了描述多縫衍射中干涉條紋與衍射條紋的重疊，將干涉極大與衍射極小重合時(shí)的現(xiàn)象表述為“缺級(jí)”，即本應(yīng)出現(xiàn)的干涉極大在衍射極小的作用下缺失了。然而，干涉極大是否真的缺失了呢？深入的分析與實(shí)驗(yàn)表明“缺級(jí)”...
過程性評(píng)價(jià)對(duì)工科物理教學(xué)質(zhì)量的影響研究 摘要本研究以課堂測(cè)驗(yàn)的形式探索過程性評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響。學(xué)生層面上，通過使用學(xué)習(xí)投入問卷對(duì)工科學(xué)生的大學(xué)物理學(xué)習(xí)投入進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)過程性評(píng)價(jià)除了檢查課堂學(xué)習(xí)效果，還是提升學(xué)生情感投入的一個(gè)有效途徑。教師層面，通過使用Rasch模型對(duì)大...
關(guān)于柔軟無彈性輕繩中加速度奇點(diǎn)問題的討論 摘要不少大學(xué)物理教材將“柔軟無彈性輕繩”作為一種經(jīng)典模型并圍繞其理想性提出了一系列的題目，而不同的求解方法可能得到不同的答案，這本質(zhì)上是因?yàn)檫@種模型中隱含著加速度奇點(diǎn)，而各解法對(duì)加速度奇點(diǎn)的處理不同。為了系統(tǒng)性地解決不同解法之間的分歧，...
顯式與隱式方法求解含時(shí)薛定諤方程及誤差分析 摘要含時(shí)薛定諤方程是量子力學(xué)最重要的方程之一，它可以給出不同相互作用勢(shì)下體系波函數(shù)的演化。相互作用勢(shì)的復(fù)雜形式使得薛定諤方程一般沒有解析解。如何較準(zhǔn)確地?cái)?shù)值求解含時(shí)薛定諤方程，對(duì)許多物理問題有著重要意義。本文采用顯式與隱式的方法求解薛定...
自旋軌道耦合作用的等效磁場(chǎng) 摘要自旋與電荷一樣，是電子的固有屬性，電子的周期性軌道運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)與電子的自旋磁矩相互作用，這種磁相互作用就是自旋軌道相互作用。在原子物理學(xué)中，這種自旋軌道作用會(huì)影響原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)，然而教材中缺少自旋軌道耦合作用在二維半導(dǎo)體材料中...
科研為導(dǎo)向反哺教學(xué)的教育模式用于半導(dǎo)體物理課程的教學(xué)改革 摘要半導(dǎo)體物理的知識(shí)點(diǎn)相對(duì)煩瑣且內(nèi)容抽象，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法已無法滿足學(xué)生的需求，以科研為導(dǎo)向反哺教學(xué)的教育模式為半導(dǎo)體物理學(xué)課程教學(xué)改革提供了全新的思路?？蒲袨閷?dǎo)向反哺教學(xué)的教育模式注重將科研與教學(xué)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“教學(xué)與研究”的一體化...
2023版與2010版《理工類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》的比較與啟示 摘要本文通過對(duì)2023版與2010版《理工類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》的比較分析，得到2023版《基本要求》在教學(xué)內(nèi)容和要求的調(diào)整和變化。2023版《基本要求》減少了與中學(xué)重疊的經(jīng)典物理內(nèi)容，增加了對(duì)課程思政和與新工科專業(yè)相關(guān)的物理專題...
具體、實(shí)用和簡(jiǎn)單化(CAS)的理工科課程創(chuàng)新能力培養(yǎng)策略 摘要本文分析和凝練了高等學(xué)校理工科課程的“抽象內(nèi)容具體化、課本知識(shí)實(shí)用化、復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化”的CAS教學(xué)策略。以大學(xué)物理課程為例，介紹了其創(chuàng)新能力培養(yǎng)功能：具體化培養(yǎng)興趣，實(shí)用化引導(dǎo)主動(dòng)性以及簡(jiǎn)單化培養(yǎng)創(chuàng)新能力。關(guān)鍵詞具體化;實(shí)用化;...
巧用Matlab App Desinger開展物理可視化教學(xué) 摘要近年來，可視化教學(xué)逐漸成為教育領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，尤其是在教學(xué)過程中使用科研軟件來輔助教學(xué)。其中，Matlab的交互式軟件開發(fā)工具App Desinger，可通過構(gòu)建交互式演示平臺(tái)將教學(xué)內(nèi)容以動(dòng)態(tài)、直觀的方式展現(xiàn)給學(xué)生。本文以半導(dǎo)體物理...
Python可視化技術(shù)在電動(dòng)力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用 摘要電動(dòng)力學(xué)是研究電磁場(chǎng)基本規(guī)律的理論課程，不僅是理解電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)，而且為電子技術(shù)和通信工程等應(yīng)用領(lǐng)域提供了理論支持;但電動(dòng)力學(xué)理論中的抽象概念難以直觀理解，數(shù)學(xué)計(jì)算尤其是矢量計(jì)算較為復(fù)雜。本文探究Python編程語言的可視化技術(shù)在電...

居家實(shí)驗(yàn): 硬幣彈跳 摘要本文給出了居家環(huán)境下基于智能手機(jī)研究硬幣彈跳的聲學(xué)頻率和產(chǎn)生的共振模式一種方案。理論上首先根據(jù)圓板的振動(dòng)方程，給出了硬幣固有振動(dòng)頻率的表達(dá)式。之后結(jié)合特定邊界條件，利用有限元的方法分析了三種類型硬幣的固有振動(dòng)模式及對(duì)應(yīng)頻率。實(shí)驗(yàn)上利...
空間自適應(yīng)的被動(dòng)聲源定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘要傳統(tǒng)的聲源定位技術(shù)分為時(shí)延估計(jì)和空間定位兩步，本文將幾種經(jīng)典的時(shí)延估計(jì)和空間定位方法加以整合與改進(jìn)，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與抗干擾能力，創(chuàng)新性地提出并實(shí)現(xiàn)了根據(jù)聲源位置變化而自適應(yīng)調(diào)整麥克風(fēng)陣列形態(tài)的定位系統(tǒng)，在不降低實(shí)時(shí)性的同時(shí)，有效...
正交偏振干涉的矢量光場(chǎng)分析和檢測(cè) 摘要在大學(xué)物理中，光的干涉和衍射現(xiàn)象是描述光的粒子性和波動(dòng)性非常常見的內(nèi)容。那么光的干涉需滿足相干條件，即兩束光具有相同的偏振態(tài)、相同的頻率和固定的相位差。因此，在標(biāo)量衍射理論中，完全正交偏振的光不能夠發(fā)生干涉現(xiàn)象。為拓展和探究正交偏振...
基于虛擬設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)的科學(xué)探究能力評(píng)價(jià)研究 摘要科學(xué)探究能力是體現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)水平的重要指標(biāo)，科學(xué)探究能力的培養(yǎng)已成為當(dāng)前國際科學(xué)教育改革的核心理念。物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)科學(xué)探究及大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ψ鞒隽嗣鞔_的要求。但是，目前在“設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)”中表現(xiàn)出的科學(xué)探究能力的評(píng)價(jià)體系并不完整。為此...
“橡皮筋上的球”運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究 摘要本文對(duì)2022年IYPT 的一道題目“橡皮筋上的球”進(jìn)行了研究，在對(duì)橡皮筋扭轉(zhuǎn)力和阻尼作線性假設(shè)的條件下，建立了二自由度線性阻尼自由扭振模型描述雙球橡皮筋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，建立了彈性圓軸的剪切形變力學(xué)模型描述橡皮筋的力學(xué)性質(zhì)，并給出解析解。...
蠟燭火焰振蕩行為的實(shí)驗(yàn)探究 摘要燃燒的火焰在一定條件下會(huì)呈現(xiàn)出時(shí)間上的周期振蕩行為，但人們對(duì)其背后的動(dòng)力學(xué)機(jī)制一直不是很清楚。本文首先利用紋影法對(duì)蠟燭的火焰振蕩行為進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)隨著火焰尺寸的增加火焰首先從平穩(wěn)燃燒變?yōu)檎袷幦紵?，之后火焰的振蕩頻率會(huì)逐漸降低。...
用數(shù)字示波器探究光磁共振實(shí)驗(yàn)中反常共振信號(hào)的機(jī)理 摘要本文根據(jù)擬合得到的gF 因子大小，確定了光磁共振實(shí)驗(yàn)中的反常共振信號(hào);用數(shù)字示波器測(cè)量了反常共振射頻信號(hào)的頻譜，計(jì)算了反常共振射頻信號(hào)各高次諧波的大小;通過線性擬合，得到了正常共振信號(hào)幅度與射頻信號(hào)幅度的關(guān)系。利用此關(guān)系，計(jì)算了各高...
楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中引入偏振片的教學(xué)思考及分析 摘要將偏振片引入楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，并討論不同組合時(shí)干涉條紋的規(guī)律，是一道很有意義的習(xí)題，然而，常見的解答———“無固定相位差”，對(duì)問題的本質(zhì)認(rèn)識(shí)不夠深入。本文運(yùn)用馬呂斯定律和波的疊加原理，計(jì)算了疊加后的襯比度。定量計(jì)算表明，在楊氏雙縫干...

全國基礎(chǔ)物理課程青年教師發(fā)展聯(lián)盟成立 日前，在首屆全國物理基礎(chǔ)課程青年教師講課比賽論壇暨物理青年教師哈爾濱冬令營(yíng)上，教育部高等學(xué)校大學(xué)物理課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)王青主任宣布成立全國基礎(chǔ)物理課程青年教師發(fā)展聯(lián)盟（簡(jiǎn)稱“全國物理青椒聯(lián)盟”）。首屆聯(lián)盟成員由參加歷屆全國高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課...

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