物理与工程

访问量:312881

教学研究

  • 电磁感应的通量法则与场方程

    邓文基;

    电磁感应的通量法则是一条在电路近似下成立的经验规律。结合电磁场的观念,可以得到麦克斯韦方程组中法拉第电磁感应定律的积分和微分形式;它是比通量法则更为基本的电磁规律。考虑电磁规律的相对论不变性,本文修正了电动势的定义和计算公式,并得到通量法则的“低速小尺寸”极限。

    2022年03期 v.32;No.209 3-5+20页 [查看摘要][在线阅读][下载 178K]
    [下载次数:214 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:37 ]
  • 关于变形体虚功原理的若干认识

    王国砚;

    变形体虚功原理是变形体力学中的重要基本原理之一,在结构力学、弹性力学等课程都有广泛应用,但是关于其表述和理解在不同课程和不同文献并不完全一致。笔者分析了一些主要教科书和相关文献中的内容,针对变形体虚功原理的两个核心问题:(1)变形体与质点系之间的关系问题,(2)内力虚功的定义和计算问题,给出若干认识;据此认为质点系虚功原理和变形体虚功原理是辩证统一的;通过两个算例演示了本文的分析过程。希望本文的认识有助于深化对变形体虚功原理的理解,并有助于形成从质点系到变形体的一致的虚功原理描述体系。

    2022年03期 v.32;No.209 6-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 517K]
    [下载次数:9 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:7 ]
  • 势垒隧穿含时演化的Julia数值模拟

    杜炳毅;徐岩;

    势垒隧穿是初等量子力学中的一个重要模型,但由于求解其波函数涉及超越方程,因此在许多初等量子力学教材中往往着重对透射系数的讲解,很少提及其波函数演化,在部分教材中虽有提及,但往往采用图解法,不利于初学者对该过程的理解。本文针对这一问题,提出了一种便于初学者理解的数值计算方法。该方法根据矩阵力学的向量化思想,将薛定谔方程中的波函数与算符分别以向量和矩阵的形式进行离散化,并利用Julia编程对几种势垒情况下的波函数隧穿的含时演化进行数值模拟。

    2022年03期 v.32;No.209 21-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 632K]
    [下载次数:4 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:8 ]
  • 由光的频率变换谈光的多普勒效应

    周强;周明东;李鹏;

    在现行的物理学教材中,对真空中光的多普勒效应只给出了一个计算公式,其实还有一个。本文分别基于光的量子性和波动性导出这两个公式,并分析其一致性,最后作计算对比分析。其中用到光的频率变换的概念,其变换式可由光子四维动量的洛仑兹变换导出。光的多普勒效应本质上是光的频率变换的特例,与频率变换有正、逆两个变换一样,它也有两个计算公式。分别用这两个公式计算多普勒效应,繁简程度不同但结果一样。

    2022年03期 v.32;No.209 26-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 178K]
    [下载次数:4 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:10 ]
  • 铅球运动最佳抛射角和最大射程的理论研究

    麻志君 ;杨颖 ;付响云 ;陆振烟 ;

    从力学运动公式出发,假设运动员抛出物体时输出能量固定,应用能量守恒定律研究以一定高度和角度抛出物体的运动规律,详细定量分析运动员输出能量、肩膀高度和手臂长度对抛射速度、最佳抛射角和最大射程的影响。研究表明,对铅球成绩影响最大的是抛射速度和抛射角,而50厘米的肩膀高度或手臂长度差别对铅球成绩的影响分别为分米和厘米量级。另外,理论计算结果与三名铅球运动员实际投掷数据的比较说明理论计算结果的可靠性高,研究结果对投掷类运动具有一定指导和借鉴意义。

    2022年03期 v.32;No.209 29-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 421K]
    [下载次数:4 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:38 ]
  • 基础物理实验绪论课的改革与思考

    徐平;唐芳;

    基础物理实验是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端,在培养学生基本的科学实验技能、提高科学素养等方面起着非常重要的作用。然而近年来在很多高校出现了物理实验课程学时被缩减、学生对课程的负面评价增多等现象,对于物理实验课程的建设和发展十分不利。本文分析了出现上述现象的原因,并以课程认知和学习方法指导为核心,以课程的学习目标为导向,对绪论课教学内容和教学方法进行了改革,有效提升了物理实验课程的学习成效,取得了较为满意的结果。

    2022年03期 v.32;No.209 36-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 259K]
    [下载次数:2 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ]
  • 基于变构学习模型的大学物理深度学习研究——以大一学生解决某一力学问题为例

    陈玉洁;黄致新;詹璇;张玲;

    变构学习模型提倡在原有心智结构解构的基础上进行新知识的有效建构,与深度学习理论相适切。本研究基于变构学习模型理论和深度学习理论,以大学物理力学部分的教学为例,采用质性和量化相结合的研究方法对大一学生在解决一道力学问题时的心智处理和思维结构展开分析,进而对学生力学知识的变构和学习深度进行研究。结果表明:大一学生强大的中学力学心智结构对大学物理的学习具有阻碍作用,而采用“师生对质”的教学模式有利于变构学习的产生,变构学习的产生也更有利于深度学习的达成。

    2022年03期 v.32;No.209 41-45+49页 [查看摘要][在线阅读][下载 225K]
    [下载次数:2 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ]
  • 近代物理实验塞曼效应问题引导式探究教学实践

    王建春;周伟;

    近代物理实验是一门综合性极强的专业实验课程,其知识繁杂、原理深奥,传统教学很难让学生参与到实验的教学中来。本文以塞曼效应实验为例介绍问题引导式探究教学模式,该模式以问题为切入点,通过精心设计的问题进行层层推进教学,学生以讨论和自主探究的方式参与实验,体现了以学生为主体、教师为主导的原则。实践表明该教学模式能够引导学生由被动学习向主动学习转变,学生的学习兴趣和能力有了较大提升,取得了较好的实验教学效果。

    2022年03期 v.32;No.209 46-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 233K]
    [下载次数:4 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ]
  • ETA物理教学法在大学物理教学中的应用——以“稳恒磁场”教学为例

    其木格;

    ETA物理认知模型从认知层面深入剖析了物理认知的规律,并将物理认知分为实验物理(E)认知、理论物理(T)认知和应用物理(A)认知三个认知层次。三种物理认知构成了完整的物理认知过程。ETA物理教学法是从物理现象开始,从实验到理论,再到应用,最终建立系统化的物理认知。ETA教学法的核心是按照ETA物理认知模型所描述的认知规律来教学。本文以“稳恒磁场”教学为例,按照ETA物理认知模型和ETA物理教学法要求进行教学内容重构和教学,体现出完整的物理认知过程、完整的教学过程、完整的学习过程,更加清晰地理解了实验、理论、应用之间的关系,以及科学探索和技术应用之间的联系。

    2022年03期 v.32;No.209 50-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 298K]
    [下载次数:7 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ]
  • 国防特色高校应用物理类本科专业实验教学的改革和实践

    金克新;王民;王建元;王海鹏;

    在“新工科”建设和大类人才培养模式的背景下,结合学校国防特色和学科专业定位以及现有实验教学科研条件,对我校应用物理类本科专业实验教学的课程体系进行了探索和改革,主要包括构建具有国防特色的专业实验教学体系、设计研究型模块化的系列实验以及推行多元化考核评价等内容。探索和实践工作助推了国家和省级一流本科专业建设,提升了学生的创新能力、合作能力与实践能力,激发了军工情怀,培养了科学家精神,明显提高了学生的综合素质。

    2022年03期 v.32;No.209 56-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 264K]
    [下载次数:96 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ]
  • SOLO分类理论指导下的试题分析与教学策略——以“2021年全国甲卷物理实验试题”为例

    董友军;何芷颜;翟春城;

    SOLO分类理论把学生思维结构由浅到深分为前结构层次、单点结构层次、多点结构层次、关联结构层次、抽象扩展结构层次,其中前三个层次体现“量”的积累,后两个层次追求“质”的提升。在SOLO分类理论指导下,构建SOLO层次与科学探究水平的对应关系,分析“2021年全国甲卷物理实验试题”,并提出四点教学策略,即用“一量多选”突破单点结构试题,用“原理为本”突破多点结构试题,用“以点带面”突破关联结构试题,用“方法中心”突破抽象扩展结构试题。

    2022年03期 v.32;No.209 61-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 284K]
    [下载次数:36 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ]
  • 新工科、新高考背景下大学物理课程教学模式改革分析——大学物理课程“模块化”教学改革

    胡启昌;吴义炳;陈美香;

    在新工科和新高考背景下,大学物理课程的复杂学情对教学提出了新要求。本文对传统的大学物理课程教学模式展开分析,提出有效适应新时代复杂学情的大学物理课程教学改革思路:将教学内容按照力、热、电、磁、光等五个物理学内容进行分类,并基于此构建模块化教学团队,然后结合“自助餐式”全开放选课、分块授课、统一考核等过程以提高大学物理课程教学质量,最后分析改革之优势、困难及解决思路,对新工科、新高考背景下的大学物理课程的有效教学改革提供借鉴。

    2022年03期 v.32;No.209 67-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 120K]
    [下载次数:4 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:7 ]

物理实验

  • 一种简易的自组混沌摆装置

    王烁皓;王廷振;张培正;王槿;惠王伟;王晓杰;

    混沌现象是非线性系统的经典行为,其相关研究至今仍属于前沿领域。本文设计并实现了一套可变参数的外力驱动的自组混沌摆实验装置。相关研究包括:建立此实验装置的简化动力学方程,改变实验参数并通过图像识别的方法进行实验数据处理及绘制相图,最后将动力学方程的数值模拟结果与实验数据进行比较,验证了装置的可靠性。此外,实验过程中进一步探究与分析混沌现象。该装置提供了一种低成本的对混沌现象的直观化研究方法,可以作为本科生的非线性物理或计算物理课程的实践内容,加深学生对混沌现象及其原理的认识。

    2022年03期 v.32;No.209 71-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 2009K]
    [下载次数:370 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ]
  • 草酸钛钙正负电流变液在电场下的宏观对比

    孙新淇;王晨阳;周昱萱;齐尉序;魏华;

    本文主要从草酸钛钙正负电流变液的宏观表现出发,通过设计光学成像对比实验,拍摄到了正负电流变液各自在直流电场下内部结构的变化过程。得到的观测结果直观地验证了电流变液的内部结构变化,也间接地验证了对应的流变液理论。实验观测一方面解释了正负电流变液的某些光学性质,另一方面探究了相应的正负电流变液样品的形成机理。我们也同时拍摄到了负流变液独特的树枝状结构以及形成过程,并且发现结构形状与电场方向有关,我们尝试对这些现象给出了推测和解释。

    2022年03期 v.32;No.209 79-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 320K]
    [下载次数:48 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:3 ]
  • 基于Mathematica对磁力搅拌器搅拌粘性流体时出现的搅拌子磁悬浮现象再分析

    张骁;吴小志;蒲贤洁;柴一晟;王少明;

    磁力搅拌器在搅拌粘滞流体的过程中,存在一种搅拌子上跳并且磁悬浮的现象,一论文对该现象的机械运动给出了解释,使用了磁偶极子假设和单倍周期关系,而磁偶极子假设可以使用更接近实际情况的具有厚度的环形磁铁计算:通过将搅拌器的环形磁铁拆分成一组电流环再积分,可以给出更为精确的结果。同时基于Mathematica的数值计算也找到了支持单倍周期关系的理论依据。该现象对存在磁场时的角速度测量装置和复杂的磁悬浮装置给出了可替代方案,而解析的磁场能用于厚环形磁铁磁场的计算。

    2022年03期 v.32;No.209 83-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 589K]
    [下载次数:3 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:8 ]
  • 非完全弹性碰撞能量损耗及恢复系数的实验探究

    王恒通;高健智;

    碰撞是物体(或粒子)间极短时间相互作用的物理现象。生活中,“碰撞现象”十分普遍并且伴随能量损耗。为了响应“停课不停学”,探索物理实验教学不依赖实验室条件的新模式,本文引导学生利用智能手机传感器和计算机设备设计实验,对非完全弹性碰撞过程中小球的能量损耗和恢复系数进行探究。实验表明,能量损失率会随着小球初始下落高度的而增加,而在同一初始高度下,能量损失率则随着碰撞次数的增加而减小。恢复系数随着小球初始下落高度的增加而减小,但在同一初始高度下,恢复系数随着碰撞次数的增加而增加。另外,进一步引导学生从理论分析和实验探究两方面讨论空气阻力对本实验的影响。

    2022年03期 v.32;No.209 89-94+104页 [查看摘要][在线阅读][下载 526K]
    [下载次数:5 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ]
  • 小船渡河问题的拓展

    孟勇;

    在考虑河水流速与距河岸距离的平方成正比条件下,首先详细地分析了当小船渡河角度一定时的渡河过程,给出了若干运动学方程,然后通过求极值的方式解决了最短过河时间与最小过河位移问题。同时还考虑小船渡河时船头始终指向定点的运动情况,求得了其轨迹方程与过河时间。并且得出了无论船速大小都最终会行驶到定点的结论。此外还结合Maple软件绘制出以上两种情况下的小船渡河动画,从而以定性分析与定量计算相结合的方式对该问题进行较为完整的诠释。

    2022年03期 v.32;No.209 95-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 746K]
    [下载次数:5 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ]
  • 基于排水法的金属丝杨氏模量测量研究

    李忠遇;程琳;

    杨氏模量是描述固体材料抵抗弹性形变能力的重要力学参数,对它的精确测量在科学研究和技术应用中都具有重要意义。本研究经过深入调研和实践,在测量仪器上改进创新,通过排水法来取代大学物理实验课中常用的光杠杆法,实现了对金属丝拉升长度变化量的间接测量。本装置实验器材结构操作简单、使用方便、廉价、易拆卸和组装、不易损坏、读数精准稳定,具有较高的推广价值,适用于学生进行金属丝杨氏模量测量的实验探究。

    2022年03期 v.32;No.209 100-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 262K]
    [下载次数:7 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:8 ]
  • 气垫导轨测量重力加速度实验系统误差分析

    赵佳乐;张嘉禾;于永江;

    气垫导轨测量重力加速度实验中,由于滑块运动的瞬时速度用平均速度代替的理论近似,给加速度测量带来了无法消除的系统误差。本文用控制变量法,研究了挡光片宽度d、滑块静止释放时离第一个光电门的距离L、两光电门间距S和气垫导轨倾角θ等四个参量对该系统误差的影响。研究表明,d值的大小对该系统误差的影响最大,且d值越大影响越大;L对该系统误差的影响次之,且L值越大影响越小;S值的影响较小,也是S值越大影响越小;不考虑滑块运动阻力的理想情况下,θ对该系统误差没有影响;该近似导致了重力加速度的测量值比真值偏大;实验中d、L和S取值分别小于1cm、大于20cm和大于40cm,将是减小该系统误差较好的参数取值。

    2022年03期 v.32;No.209 105-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 364K]
    [下载次数:173 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ]
  • 基于拓扑思想对海伦喷泉实验原理的分析

    侯世林;李颖;师玉荣;

    海伦喷泉是一种既简单又有趣的实验装置,可用作大中学生综合素质训练的教学素材。与普通喷泉不同,海伦喷泉喷射高度可高于初始液面高度,因此其工作原理常常困惑一些中学生和大学生。本文基于拓扑分析,可以发现海伦喷泉原理上可等效于其内液柱之间密封一段气体的U形管;其喷水高度在准静态条件下等于密封气柱的高度。实际喷射高度受初始条件或操作过程等主要因素的影响,也可以在该模型下得到简洁解释。相关拓扑分析思想也可应用于其他实验的设计与探究。

    2022年03期 v.32;No.209 110-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 274K]
    [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ]

物理与工程

  • 基于深度学习的微电流测量

    刘欣;黄旭海;陇盛;蒋加平;

    在微电流测量中,抑制噪声干扰是重点问题。针对目前消除噪声干扰多集中在装置设计阶段,提出一种借助深度学习技术在数据处理阶段消除噪声干扰的测量方法。以微电流测量装置的输出电压值和计量所高精度万用表的微电流相对真值构成数据样本,选用Tensorflow实验平台,利用1500个数据样本训练“最优神经网络”以对微电流值进行预测,并利用剩余的27个样本检验。实验结果表明,较传统最小二乘法解得的“最佳函数”,深度学习方法能较好消除噪声干扰,平均相对误差更小、预测精度更高。

    2022年03期 v.32;No.209 115-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 639K]
    [下载次数:1 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:5 ]
  • 钙钛矿型稀土镍酸盐RNiO_3体系的金属-绝缘态相变研究进展

    郝丹辉;柴瑞鹏;梁良;夏龙耀;王中伟;刘沛基;

    近年来钙钛矿型氧化物材料由于其丰富的光学、电学和磁学性能引起人们极大的关注,特别是钙钛矿型稀土镍酸盐RNiO_3(R为稀土离子,R≠La)体系,因具有许多独特的光学性能、不同寻常的电荷有序和磁有序排列以及陡峭的金属-绝缘态相变等,其在开关、热致变色器件和传感器等方面有着重要的应用价值。本文从钙钛矿型稀土镍酸盐RNiO_3体系的晶体结构出发,综合介绍RNiO_3体系在金属-绝缘态相变、磁电性质以及光学特性等方面的研究进展,并对M-I相变的物理化学机理进行初步的讨论。

    2022年03期 v.32;No.209 121-124+133页 [查看摘要][在线阅读][下载 329K]
    [下载次数:1 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ]

大中衔接

  • 开普勒三定律和万有引力定律的几何证明

    李都;刘颖;姜付锦;

    在高中教材中“由开普勒定律推导出万有引力定律”“由万有引力定律推导开普勒定律”,采用的是近似方法求解,结果不能令人信服。在大学教材或者相关文献中都是通过微积分知识求解,学生不易理解。本文采用哈密顿速度矢量图,结合简单的几何知识,巧妙地解决了上述问题。

    2022年03期 v.32;No.209 125-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 406K]
    [下载次数:11 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:8 ]
  • 从理想气体做功过程看热学与力学的衔接

    邵怀华;

    利用基础力学和统计物理知识,从微观上研究了理想气体绝热变化中的做功过程,结合伽利略变换验证了气体膨胀做功的多少在数值上等于其分子总动能的减少量。作为一个热学与力学内容衔接的典型例子,补充了除压强、温度和内能之外的又一个热学基础物理量——做功的详细微观力学描述,进一步阐明了基础热学作为一门实验科学所具有的力学本质。其中,在分子与移动活塞碰撞问题中用到了伽利略变换,也是两个惯性系之间坐标变换的一个实际应用示例。

    2022年03期 v.32;No.209 131-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 147K]
    [下载次数:4 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:3 ]
  • 圆周运动的一种特殊分解方法

    张静;

    高中阶段通常会用运动合成或分解的方法来处理匀变速直线运动、平抛运动、类平抛运动及一般的匀变速曲线运动,但能否用运动合成或分解的方法处理高中阶段另一种重要的运动——圆周运动呢?本文以带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动为例进行分析与验证,得出相关结论,并用这种方法分析两个具体的问题。

    2022年03期 v.32;No.209 134-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 382K]
    [下载次数:148 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:4 ]

  • 《物理与工程》期刊稿约

    <正>中国科技核心期刊《物理与工程》是由教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会直接领导的学术性期刊,历任主编和编委随教指委的换届而同步更新。期刊主要围绕大学物理/大学物理实验课程教学中的热点难点问题展开研究,力争在高校人才培养、课程建设、教学研究以及提高物理教师教学水平等方面起到服务和促进的作用。《物理与工程》期刊倡导学术研究的科学精神和规范方法,鼓励对大学物理课程教学和大学物理实验教学进行创新性理论探究和教改经验交流。期刊的重点栏目是“教学研究”和“物理实验”。

    2022年03期 v.32;No.209 139页 [查看摘要][在线阅读][下载 980K]
    [下载次数:1 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:12 ]
  • 《物理与工程》期刊简介

    <正>中国科技核心期刊1981年,《工科物理教学》创刊号,东南大学恽瑛教授署名文章《美国五所高等院校物理教学情况概貌》(摘登):教学研究也是一种科学研究,并有一定的研究班子。例如在栾斯里尔工学院,瑞斯尼克与哈立德合著的《物理学》是美国大学中较为通用的一种教材,已译成30种文字;曼纳尔斯和爱本斯坦从事实验教学与表演实验的研究,他们二位虽无博士学位,却因教学研究成绩卓著被任命为正教授,为美国国内同行所赞许。期刊撷英

    2022年03期 v.32;No.209 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 13157K]
    [下载次数:1 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ]
  • 下载本期数据