物理与工程

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  • 什么是ETA物理认知模型

    穆良柱

    本文将物理认知规律总结为ETA物理认知模型(即完整的物理认知过程由实验物理(Experimental Physics)认知、理论物理(Theoretical Physics)认知、应用物理(Apply-ing Physics)认知构成),并尝试从认知角度回答钱学森之问。

    2020年01期 [查看摘要][在线阅读][下载 586K]
  • “MPCCDIO教育教学模式”实施效果评析

    王芳;张瑛;刘建军;严彦文;郭绍辉*

    MPC CDIO(Mathematics and Physics Courses Conceive, Design, Implement and Operate)教育教学模式是在CDIO工程教育模式的基础上,由中国石油大学(北京)发起的将CDIO工程教育理念落实到理工科院校数理公共基础课程教育教学领域的一项改革举措,是针对低年级学生实施的教育教学改革。本文首先对MPCCDIO教育教学模式改革的概念、背景、内容和实施过程做了简单的介绍,然后对MPCCDIO教育教学改革自2011年启动以来的进展情况及改革实施效果进行了介绍和评析。主要围绕对比试点班与普通班的学习力、创新力、国际化视野、团队意识等卓越工程能力的获得情况来展示改革的效果。最后,指出改革过程中存在的问题,并展望提出改进和完善的建议及措施,旨在为MPCCDIO教育教学模式改革的继续进行和扩大奠定基础,也希望为理工科院校的公共基础课的教学和教学改革提供值得借鉴的建议和经验。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 1152K]
  • 指南车控制理论的创建

    邓崇林

    本研究为建立指南车自动控制系统,乃依古典控制理论将分立各组成控制环节的数学模型整合成系统控制方框图,推导出完全补偿作用所需的设计规范,证明了指南车控制乃属按扰动补偿原理工作的开环前馈控制自动调节系统,更系统性盘查行星齿轮系设计文献案例,运用机械原理与控制观点,全面交叉核实了本文控制理论的正确性,且于推理过程并没发现所谓的反馈机制。由于所有差动机构的传动比都是比例常数,因此,本文所创建的控制理论其数学模型都通用,凡是线性构件所建的指南车都行。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 1131K]
  • 特斯拉阀单向导通性研究

    刘海洋;马佳;王森;郑若雨

    为探讨大尺寸特斯拉阀的单向导通性,以放大100倍后且具有最高效率的特斯拉阀为研究对象,借助计算流体动力学软件,并结合实验,分别探讨了入口流量和单元个数两方面对单向导通性的影响。通过比较软件数值计算结果和实验结果,得出如下结论:数值计算与实验结果符合较好,经放大后的特斯拉阀依旧有着单向导通的特性,入口流量和单元个数会对特斯拉阀的单向导通性产生较大影响,单元个数的影响较为突出。该研究可为特斯拉阀应用领域的推广起到参考作用。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 603K]
  • “教研室”管理体系:物理学“课程群”管理

    罗洪刚;王建波;刘玉孝;吴国军

    本文探讨物理学“课程群”的教研室管理模式。根据物理学基础课程的内在联系,我们提出了建设数学物理基础、力学基础、热学基础、电磁学基础、光学基础、量子基础以及计算物理基础等七个“课程群”的建设方案[罗、王、刘.物理与工程,2019,29(2)?-?]。每个“课程群”从基础到高级,涵盖若干内在关联课程。以教研室为管理单元对这些课程实施管理,一方面可以对“课程群”的内容进行系统的梳理,使教学内容更加系统,相互衔接,避免不必要的重复。另一方面,这样的教研室也便于教师之间的交流讨论,形成高水平的教学团队,为教学质量的提高提供有力保障。此外,该教研室管理模式也可扩展至专业教研室,扮演专业学科组织建设的功能,可为学生出口提供更加适合专业发展和国家需求的课程设置。本文以兰州大学物理科学与技术学院的教学管理为例,提供教研室管理的一个具体例子,并简述最近一年开展的活动及取得的初步成效。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 424K]
  • THE INFRASTRUCTURE FOR AND IMPACT OF PHYSICS EDUCATION RESEARCH ON POSTSECONDARY PHYSICS INSTRUCTION IN THE UNITED STATES

    Charles Henderson

    The field of Physics Education Research has grown substantially in recent decades. This growth has resulted in significant knowledge about effective teaching and learning of physics at the postsecondary level in the United States and has been put into practice in the development and testing of a wide variety of curricular materials and instructional approaches. This knowledge and resulting materials has been widely disseminated to physics instructors in the US, resulting in widespread adoption of highly effective research-based instructional practices. The growth and positive impact of Physics Education Research would not have been possible without significant and ongoing government funding.

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 371K]
  • 黑洞的前世今缘

    席特;鲁同所;孙敏;胡婧

    自从2015年9月14日科学家首次探测到引力波信号以来,2015年12月26日,2017年1月4日,2017年8月14日,2017年10月16日又分别再次探测到来自宇宙空间的引力波信号,其中前四次都是由两个较小质量的黑洞合并成较大质量的黑洞后,损失的质量变成能量以引力波的形式释放了出来。这些成果都成为黑洞存在的无可置疑的明证,那么究竟什么是黑洞?它是怎么形成的?有哪些性质和特征?人类又怎么去探测它?文章给出一些主流的解释,进一步开阔人们的视野,使得人们更深刻地感受宇宙的神奇和魅力。

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  • 基于知识可视化的物理实验课程导学教学设计研究

    张慧;姚琴芬

    知识可视化在教育技术实践领域有广泛的研究和应用,本文的研究重点是通过知识可视化的思维模型,应用相关软件技术工具Mindmanager和Xmind,构建和优化大学物理实验课程的导学和内容设计,同时结合科学数据可视化软件Mathematica辅助实验数据的可视化呈现和处理分析,并进行了相关案例设计研究探索。本文研究工作的目的是通过可视化的导学资源组织形式和内容,提升实验教学信息传达的结构性、丰富性和有效性,辅助学生利用思维和数据可视化工具增强学习与思维的能力。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 2619K]
  • 散射介质对强度关联成像影响的教学实验研究

    杨照华;李旺

    根据北京航空航天大学本科生专业课程有关新型探测实验的教改要求,设计了散射介质对强度关联成像影响的教学实验,该实验基于主动式强度计算关联成像原理,采用激光光源,经准直扩束照射到数字微镜器件(Digital Micromirror Device, DMD)进行空间光场调制,用聚苯乙烯胶体粒子模拟雾霾散射介质,利用CCD探测器作为桶探测器,对振幅型物体进行探测,结合空间光场调制信号完成关联运算,并通过衬噪比分析散射介质对关联成像的影响。实验结果显示关联成像具有抗散射介质的特性。旨在通过实验中一系列实验现象激发学生的思考能力,培养学生科学的创新思维,促进实验教学的变革和发展。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 738K]
  • 从模型构建的角度深度窥视空气阻力

    应发宝

    文章指出,如果运用2019年北京理综试卷第24题题干条件“大量气体分子在各方向运动的几率相等”(即考虑气体分子热运动)进行建模,可得出雨滴在任意下落速度时所受空气阻力的表达式都为f=k1v+k2v2,而非标准答案中的f=k2v2,更不是参考文献[1]中所说的“利用传统的分子碰撞模型计算出的空气阻力为f∝v”。而对于真实的雨滴下落情景,如果从分子自由程的视角分析,恰恰是“不计气体分子热运动”进行建模,才能得出标准答案中的f∝v2的结论,题干中“由于大量分子在各方向运动的几率相等”确为多余条件。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 331K]
  • 热力学相变理论的发展

    柳福提;张声遥

    相变理论是热力学课程中的重要内容,一般教材中都会对克拉珀龙方程、爱伦费斯特方程和朗道的有序相变理论进行介绍,内容体系庞大,方程较多,缺乏逻辑主线。如果在教学过程中从一级相变、二级相变的定义出发,沿着理论发展脉络,分别推导描述相变平衡曲线的方程,介绍理论发展的历史过程,理清不同方程之间的逻辑关系,有利于学生科学思维能力的发展,提高热力学教学效果。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 392K]
  • 什么是ETA物理教学法

    穆良柱

    本文根据ETA物理认知模型(即完整的物理认知过程由实验物理(Experimental Physics)认知、理论物理(Theoretical Physics)认知、应用物理(Applying Physics)认知构成),介绍了ETA物理教学法,并分析回答了物理教育中一些常见的问题。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 591K]
  • 什么是ETA物理认知模型

    穆良柱

    本文将物理认知规律总结为ETA物理认知模型(即完整的物理认知过程由实验物理(Experimental Physics)认知、理论物理(Theoretical Physics)认知、应用物理(Apply-ing Physics)认知构成),并尝试从认知角度回答钱学森之问。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 591K]
  • “MPC-CDIO教育教学模式”实施效果评析

    王芳;张瑛;刘建军;严彦文;郭绍辉

    MPC-CDIO(Mathematics and Physics Courses-Conceive, Design, Implement and Operate)教育教学模式是在CDIO工程教育模式的基础上,由中国石油大学(北京)发起的将CDIO工程教育理念落实到理工科院校数理公共基础课程教育教学领域的一项改革举措,是针对低年级学生实施的教育教学改革。本文首先对MPC-CDIO教育教学模式改革的概念、背景、内容和实施过程做了简单的介绍,然后对MPC-CDIO教育教学改革自2011年启动以来的进展情况及改革实施效果进行了介绍和评析。主要围绕对比试点班与普通班的学习力、创新力、国际化视野、团队意识等卓越工程能力的获得情况来展示改革的效果。最后,指出改革过程中存在的问题,并展望提出改进和完善的建议及措施,旨在为MPC-CDIO教育教学模式改革的继续进行和扩大奠定基础,也希望为理工科院校的公共基础课的教学和教学改革提供值得借鉴的建议和经验。

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  • 清华大学基础科学班二十年发展概略

    阮东

    2018年是清华大学基础科学班创立20周年。基础科学班最初是物理系、数学系和高等研究中心于1997年底向学校提议设立的一个特殊的本科生培养项目,旨在探索一流人才培养的新模式,1998年首次招生。基础科学班的主要特点是:(1)同时强化数学、物理基础,数学课与物理课地位等同;(2)鼓励学生根据自己的志趣选择学科与导师做科研训练;(3)给学生更大的自由选择今后发展方向。本文回顾了基础科学班20年的探索与发展,总结了它的办学理念、指导方针、培养模式,以及一些具体的做法,这对于进一步提高教学与人才培养的质量有重要的意义。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 1672K]
  • 交易效率、人口密度与厚实市场1——内生分工的经济分析

    庞春

    本文在分工经济与交易费用的权衡中,创新性引入人口密度的双重外部性和资源的竞争性,借助于产消合一的内生专业化模型,来分析影响人口密度的经济因素、解释人口密度在分工网络中的作用原理。均衡及比较静态分析显示:交易效率改进,将促进区域的最优人口密度增高,强化交易品的专业化水平,扩大分工网络,增强人口密度在分工网络中的正效应——放大技术生产力,节省学习投入,扩增产品的消费和交易种类,提高总产出量、市场容量和产销转化率,促成交易密集的厚实市场,从而减轻人口稠密和资源稀缺的负效应,导致人均真实收入上升。本文模型有助于破解人口、分工与增长之谜(1)。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 1083K]
  • 做市商制度促进股票流动性了吗?——来自新三板市场的证据

    赵崇博;刘冲;钱留杰

    本文以2014年8月新三板引入做市商制度为拟自然实验,结合2014—2017年新三板挂牌公司数据,采用双重差分法检验了交易方式转变对股票流动性的影响。研究发现,从交易笔数、交易规模、换手率、价格冲击指标和价差等多个维度看,交易方式由协议转让转变为做市转让,均能显著提升公司股票流动性。上述结论在交易数据剔除大宗交易订单后依然稳健。进一步异质性分析表明,在交易方式转变后,初始流动性越差,公司股票流动性提升越明显;主办券商获取库存股的折价率越低,股票流动性提升也越明显。从机制角度分析,做市商制度一方面通过提升个人投资者的活跃度,提升了做市企业的流动性;另一方面通过缓解价格波动,稳定市场价格,带来流动性的改善。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 737K]
  • T+1交易机制造成负向隔夜收益率变动

    张兵

    本文创新地发现了我国股票市场的T+1交易机制会造成负的隔夜收益的现象。T+1交易机制是我国股市独特的交易制度,运行中产生了较多的问题。T+1交易机制对于投资者意见分歧更大、风险更高、个体投资者占比更高、非流动性更强的股票影响更大,造成这些股票开盘跌幅更深。本文建议遵照国际通常做法,逐步恢复T+0交易机制。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 815K]
  • 基于我国国债市场价格偏离现象的探讨

    白颢睿;吕元稹

    提高国债市场的市场深度是完善国债收益率曲线的重点内容,而本文研究发现由于做空机制的不成熟和套利资本的缺乏,我国国债市场出现了个券收益率长期显著偏离市场收益率的价格偏离现象。该现象并不能完全由套利空间狭窄和市场流动性不足进行解释。基于该价格偏离构建投资组合持有一周,我们发现在2006年1月至2017年4月,该策略可以在银行间市场获得显著的正向平均周超额收益率55基点,在上交所市场获得显著的正向平均周超额收益率30基点,对应年化超额收益率达28.6%和15.6%。在控制债券市场风险、期限风险、违约风险以及流动性风险因子后,该策略在两市场依旧可以获得显著的超额收益率。该策略的因子调整后超额收益率主要由卖空组实现,做空机制的缺乏是产生风险调整后策略超额收益的关键。

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  • 基于智能手机的静电场描绘及模拟

    林春丹;李秋真;张程;张万松;杨振清

    鉴于疫情防控期间物理实验的居家学习难度,以静电场描绘实验为例,针对其打点量多造成的数据测算和处理量大、复杂且耗时等特点,提出了基于智能手机中的相机及Geogebra软件的数据处理方法,可利用手机完成实验后续的半径测量、等势线绘制、数据拟合及三维等势面的模拟等过程。相比于其他测算方法,基于智能手机的静电场描绘方法可行性及准确性高,操作简单且模拟的电场分布图像生动直观,有助于学生提高实验效率并加强对静电场分布的把握,对物理实验的线上教学具有一定的参考意义。

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  • 64学时大学物理实验线上教学方案及其设计思路

    张增明

    本文主要介绍了64学时大学物理实验线上教学方案。该方案以有指导可互动的基于智能手机的自主DIY实验为主,结合绪论、探究实验和虚拟仿真实验项目开展特殊时期的大学物理实验教学。我们将组织全国实验教学一线教员共同构建实验资源库,利用这个资源库,各校可根据自己的实际情况开展教学工作。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 746K]
  • 《费曼物理学Ⅱ》和《电动力学》混合式线上教学实践

    王青;郭应寿

    突如其来的新冠肺炎疫情让整个社会高度关注在线学习,不同的学校、教师选择了不同的工具、不同的策略开展停课不停学的教学活动,而更多业内人士甚至已经开始关注新冠肺炎疫情防控之后的在线学习发展方向。通过学校、政府部门、企业及研究机构联动与协作才能借助教育信息化更好地推动和服务中国教育现代化建设与发展已经成为共识,但具体如何做到仍然是急需解决的问题。本文系统地介绍第一作者借助陌桥网在疫情防控期间针对清华大学学生开展的《费曼物理学Ⅱ》和《电动力学》课的线上线下混合式学习教学情况,以供借鉴参考。两门课程的教学设计源于第一作者多年来不断优化完善的教学改革探索,通过更有针对性的信息化学习环境的支持,很好地应对了非常时期的非常规教学,教学准备工作量得到大幅减轻,教学满意度也有明显改进。本文作者认为,信息化学习环境会成为常态教学的必要组成部分,创新教育理念、学习方式、教育模式需要以学习科学和教育理论为指导,以教育设计研究方法为驱动,通过教育技术产品将技术知识、教法知识和学科内容知识进行深度融合,需要关注世界前沿的学习科学和教育技术发展方向。如果能够在国际学习技术标准之上建立学习技术国家标准,更好地支持不同厂家不同出版商之间的学习设备与学习内容的互操作性,将会让中国教育信息化发展水平上升到一个新的台阶。

    年期 [查看摘要][在线阅读][下载 733K]