风采实录

• 台湾地区高校基础物理教育印象

  周雨青;王祖源;吕景林;贾瑜;

  <正>2015年台湾地区物理学年会由新竹清华大学组办;与会2000多人,很大一部分是博士生和硕士生;内容涵盖纳米科技、物理教肓等23项内容。作者一行四人于2015年1月27日至2月5日赴台湾进行观摩及考察,出访期间在会上和会下尤其关注台湾地区高校物理教育情况。此访成效颇丰。

  2015年02期 v.25;No.166 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 630K]
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• 高琛教授课题组和他的同步辐射应用研究

  <正>中国科学技术大学高琛课题组1999年创立,学术带头人高琛为国家二级教授、博士生导师,1999年中科院"百人计划"入选者、2001年杰青获得者。课题组现有教授1人、副教授3人、讲师1人,博士后2人,研究生约20人。课题组在方法学和功能材料两个方向上

  2015年02期 v.25;No.166 97页 [查看摘要][在线阅读][下载 739K]
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• 北京工业大学实验班大学物理课后沙龙

  王越;

  <正>为了把"教学做"融为一体,北京工业大学实验班大学物理课开展了"课后沙龙"活动。学生在第四节下课后因为食堂拥挤不急于离开教室,教师因势利导,利用课后10-20分钟时间,请两位同学给大家介绍他所感兴趣的科技知识或对生活的感悟等等。每周一次,一次两人,已经坚持开展了两届。对愿

  2015年02期 v.25;No.166 98页 [查看摘要][在线阅读][下载 658K]
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特约稿件

• 物理学的现代进展

  高崇寿;

  文章阐述了物理学是整个自然科学的基础,是高等理科教育中的重要组成部分,着重说明了20世纪以来物理学在探索物质微观结构基本规律方面所取得的重大突破性进展:一是强子结构理论的确立,另一是电磁相互作用和弱相互作用统一理论的成功.文章内容包括粒子物理学的近代发展,波粒二相性和其运动状态的描述,以及粒子之间的基本相互作用等;此外,文章配合2015国际光年,特别阐述光学是物理学中最早探知微观粒子波粒二相性的部分.

  2015年02期 v.25;No.166 3-11+18页 [查看摘要][在线阅读][下载 294K]
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• 磁单极的三世三生——本科生硕士生博士生层面的磁单极精讲

  徐湛;

  磁单极是在科学文献和科普读物中经常可以见到的名词.本文从电磁学、电动力学、电-磁对偶性、规范不变性、各向同性的矢量势、量子力学、纤维丛理论、非阿贝尔规范场论、规范对称性自发破缺、孤子、暴胀宇宙论等几个不同的层面,回顾了人们对磁单极认识的逐步提高过程.在这个过程中,磁单极不断地以新的面貌再生,但是在现实世界中搜寻磁单极子的工作仍然任重道远.

  2015年02期 v.25;No.166 12-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 160K]
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2015国际光年专栏

• 光学千年(二)——国际光年概观光学千年发展

  李师群;

  2013年12月20日联合国第六十八届会议决定将2015年设定为光和光基技术国际年,简称2015国际光年.本文围绕国际光年举办周年纪念的光科学历史上的一系列里程碑式的重要成就,在国际光年之际对光学千年的发展进行回顾.文中除尽可能全面地列出光学发展道路上的重要事件外,还力图从物理学的视角给光学一个概貌式的观察.本文包括3个部分:1.国际光年周年纪念的千年中的光学重要成就;2.光学的现代发展和光子学;3.光学的技术应用.

  2015年02期 v.25;No.166 19-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 561K]
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• 从光学显微镜到光学“显纳镜”

  李焱;龚旗煌;

  光学显微镜在生物学和医学等众多科学技术以及生产领域发挥着重要作用,分辨能力已经进入纳米尺度.本文综述了光学显微镜的放大原理、结构组成、发展历史、在生物学发展中的推动作用以及超越阿贝衍射极限实现超分辨荧光显微镜——光学显纳镜的原理和方法.光学显纳镜重点介绍了2014年获得诺贝尔化学奖的两项超分辨荧光显微技术,一是以光激活定位显微技术为代表的单分子显微技术,一是通过增加一束损耗光等效减小激发光斑大小来实现超分辨的受激发射损耗显微技术.

  2015年02期 v.25;No.166 31-36+42页 [查看摘要][在线阅读][下载 495K]
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• 探索物质世界的利器——同步辐射

  洪宾;罗震林;孙松;杨远俊;丁建军;鲍骏;高琛;

  当近光速的带电粒子在磁场中转向时,沿运动轨迹的切线方向将会发出很窄的电磁辐射,这种高亮度的"光"称为同步辐射.同步辐射的波段范围从THz到远红外/红外,一直扩展到X射线/γ射线,其卓越的性能已经成为探索物质世界强有力的工具,在物理、化学、材料科学、生命科学、医学、纳米科技等领域获得了广泛的应用.本文就同步辐射的发光机制、特点及其应用作了简单的介绍,并结合我们课题组的两个研究实例展示了同步辐射的巨大潜力.

  2015年02期 v.25;No.166 37-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 436K]
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教学研究

• 等效原理与双生子问题

  徐椰;邵成刚;

  爱因斯坦等效原理是广义相对论的基石,引力场的钟慢效应和引力红移效应是等效原理的两个基本推论;双生子问题属于狭义相对论的范畴.等效原理与双生子问题间的联系在相对论的教学中常被忽视.文章基于爱因斯坦等效原理,将匀加速系统与一个均匀引力场等效起来,详细地推导出引力场的钟慢效应,并证明了与之本质相同的引力红移效应;最后根据等效原理的这些基本推论在广义相对论框架下讨论了双生子问题,并用一个清晰的物理图像给出了双生子问题的广义相对论解释.

  2015年02期 v.25;No.166 43-48+51页 [查看摘要][在线阅读][下载 338K]
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• 简谐波势能的一种简明推导

  周越;张国锋;

  在大学普通物理的教学中,对波动能量的理解是一个重点和难点.对简谐波势能的完整讨论需要涉及材料力学方面的背景知识,少学时的普通物理课程中一般未涵盖这些内容;因此很多教材只是用示意图来定性说明简谐波的势能和动能密度相等,或者不加证明直接给出结论,这在一定程度上影响了教学效果.本文基于细绳中传播的简谐波给出了简谐波弹性势能的一种简明推导,只需使用受力分析等学生较熟悉的力学知识,且在介质的弹性限度内对于大幅振动也适用,便于学生理解和掌握.

  2015年02期 v.25;No.166 49-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 134K]
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• 仅据平衡位置为系统弹性势能零点就能使振子势能为kx~2/2吗?

  陈奎孚;蔡春;

  为了解题方便,振子势能的kx2/2形式往往被过分地强调.笔者对这种简洁式的隐含条件进行了探究,发现经典说法是"以平衡位置作为系统势能零点",应修改为"平衡位置点、系统势能零点和坐标原点三点重合".文章系统论证了"三点重合"提法的合理性和普适性,通过示例展示了平衡位置参数并不总能在简洁式中被抵消掉.

  2015年02期 v.25;No.166 52-54+59页 [查看摘要][在线阅读][下载 262K]
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国内外物理教育纵览

• 台湾地区高校基础物理教育见闻和一些感想

  周雨青;王祖源;吕景林;贾瑜;

  值台湾地区2015年物理学年会之际,应新竹清华大学邀请,作者一行4人于2015年1月27日至2015年2月5日赴新竹清华大学观摩物理学年会教育分会,并参观考察了台北东吴大学、新竹清华大学、新竹交通大学、高雄中山大学、台中中兴大学和桃园中央大学等校的物理系物理基础教育的情况.文章就10天来的所见所闻以及对有关问题的深入交流介绍给读者,并谈一下自己的感想,谨供同仁参考.

  2015年02期 v.25;No.166 55-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 114K]
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物理实验

• ITER条件下高能量粒子对一种新型离散阿尔芬本征模的影响

  郭新苗;胡林;胡双辉;

  离散阿尔芬本征模是托克马克中存在的一种模式,它具有准边缘不稳定性,能被高能量粒子激发成不稳定模式.国际热核实验反应堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)的设计运行有感应方案、稳态方案和混合方案,文中将在稳态方案下结合电流驱动方式来探讨αTAE的不稳定性.本文主要介绍ITER实验设计运行条件,并据此探究ITER中的αTAE(α-induced toroidal Alfvén eigenmode,α是表示等离子体压强梯度大小的一个参数)及其由高能量粒子激发的不稳定性,结果表明在ITER中能够存在这种αTAE,且能够被高能量粒子激发成为不稳定模式.

  2015年02期 v.25;No.166 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 563K]
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• 大学物理实验阶段化的考核方式研究

  武小琴;姚晓玲;陈俊斌;赵萍;刘力;

  本文通过文献分析的方法,着眼于学生的实验能力和实践技能,根据大学物理实验的分阶段教学模式的教学目标,结合教学内容特点,引入工作单等多元评价方式构建了大学物理实验阶段性的考核方式.将新构建的考核方式应用在我院的实验教学中,实践结果证明教学效果较好.科学合理的考核方式不仅有助于提高学生的学习积极性,而且能够帮助教师随时把握学生的学习动态,及时调整教学方式,调控教学进度,真正实现"以评促学,以评促教"的考核效果.

  2015年02期 v.25;No.166 66-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 132K]
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• 法拉第电磁感应定律在薄膜风力发电机的应用实践

  魏京花;黄山石;

  环境与能源问题一直伴随着我国的经济发展.近年来,清洁能源成为了国民关注的热点.生活中大量未能被利用的风能更加成为热门.本文采用经典物理的基本定律——法拉第电磁感应定律,利用薄膜在气流中的振动原理将风能转化为机械能,进而转化为我们能使用的电能,并进行实物模拟,计算其可行性与发展价值.

  2015年02期 v.25;No.166 71-73+83页 [查看摘要][在线阅读][下载 258K]
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教学经验交流

• 关于“关于克劳修斯等式证明的再讨论”的讨论

  蒋小勤;

  指出"关于克劳修斯等式证明的再讨论"一文论证过程中存在的问题,提出了一种在相邻卡诺循环之间过渡的循环路径,并证明了用若干个卡诺循环逼近任意可逆循环的可行性及其等价性。本文的研究支持主流热学教材中"用若干个完整的卡诺循环去分解任意循环,相邻的两个卡诺循环之间的重叠部分在两次循环中相互抵消"的论证方法。但现行教材的论述过程确实存在过于简略、不够严谨的问题,本文在阐明用卡诺循环分解任意循环的"等效性"内涵的基础上,采用泰勒级数展开及极限理论等高等数学方法,完善了克劳修斯等式的证明过程.

  2015年02期 v.25;No.166 74-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 249K]
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• 用类比法推导分子平均自由程公式的关键问题

  胡新华;廖杨芳;

  为了指出部分学生在用类比法推导分子平均自由程公式时出现的错误并给出正确的推导,采用弹性刚球模型讨论分子之间的相互碰撞过程。用类比法推导分子的平均自由程公式,要解决的关键问题是推导分子的平均相对速率服从麦克斯韦速率分布律。平均相对速率是平均相对速度的大小,因此先由麦克斯韦速度分布律导出处在平衡态的混合理想气体分子相对速度的分布函数,并得出相对速度瓫r也服从麦克斯韦速度分布律,再取特殊情况即得出同种分子碰撞的相对速度分布函数。然后根据麦克斯韦速度分布函数和速率分布函数的关系,导出平均相对速率服从麦克斯韦速率分布律。

  2015年02期 v.25;No.166 78-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 105K]
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• 定轴转动中打击中心位置分析

  单会会;史博;麻晓敏;陶宗明;

  刚体定轴转动的打击中心是一个很重要的力学概念,但在很多《大学物理》教材中都没有介绍.本文以一根质量均匀分布的细杆绕端点作定轴转动为例,首先从动力学的角度,分析刚体的受力和力矩,根据动力学方程,分别计算出打击中心位置;然后从运动学角度出发,以转轴O点的切向速度和切向加速度等于零为条件,再分别寻找打击中心的位置.计算结果表明:上述4种方法得出的刚体打击中心位置是相同的.最后简介刚体打击中心在体育运动、日常生活中一些应用.

  2015年02期 v.25;No.166 81-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 163K]
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• 大学物理课程跨校修读学分的实践与研究

  吴海娜;耿平;王强;崔晶磊;陈肖慧;

  辽宁省教育厅鼓励区域内高校联合开设优质课程并推进师资、课程的共享与学分互认,为学生提供更为广阔的学习空间,满足学生个性化学习需要,并提高高等学校教育教学质量.在这种背景下,辽宁省首批跨校修读学分项目开始启动.本文以东北大学和东北财经大学合作项目大学物理课程的实践为例,探讨具体的实施背景、实施方案和实施效果并总结经验.跨校修读学分在多方面的不懈努力下,可以更好地实现精品资源公开课程的跨校共享,全面提升课程建设水平和教学质量,深化高等教育人才培养模式改革.

  2015年02期 v.25;No.166 84-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 77K]
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• 对《理论力学教程》中一个问题的再讨论

  尹海峰;

  关于"一张错误的插图"问题,文献[1-3]对经典教材《理论力学教程》中描述刚体平面平行运动的公式(3.7.3)的理解有误.教材中公式(3.7.3)是刚体上任一点的速度在动坐标系中的分量形式.由于对坐标系与参考系概念的区分不清楚,参考文献[1-3]的作者以及部分学生和教师认为动坐标系是在转动参考系中建立的.本文作者认为研究刚体平面平行运动的3.7节没有选择转动参考系;为了研究的方便,以地面为参考系中建立了两个坐标系来描述刚体的平面平行运动.

  2015年02期 v.25;No.166 87-88+92页 [查看摘要][在线阅读][下载 129K]
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教改论坛

• 地方高校工程应用型光电信息科学与工程专业人才培养的探索与实践

  张海明;尚可可;高贵;王辅忠;

  针对天津光电产业对人才需求的现状,在充分调研的基础上,经过近10年的探索与实践,形成了有特色的、满足地方光电产业发展需求的人才培养方案.该方案包括课程体系与实践教学体系两个方面.特别值得一提的是,我们的人才培养方案是与时俱进的,即通过建立毕业生反馈跟踪机制,及时了解企业技术需求,适时调整人才培养方案.我们的人才培养的探索与实践取得了良好的效果,不仅毕业生就业质量稳步提高,该专业的辐射与社会影响力也逐步增强.本成果为地方院校如何发展光电信息科学与工程专业提供了经验和范例.

  2015年02期 v.25;No.166 89-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 240K]
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• 大学物理双语教学实践与研究

  刘玉颖;贾贵儒;朱世秋;吕洪凤;祁铮;张葳葳;

  大学物理是国内外理工科大学基础课中非常重要的一门课程.开展和推进双语教学工作是高等教育国际化的重要内容之一.大学物理学教学模式的改革是教学改革的主要内容之一.笔者在大学物理教学中,选用英文原版优秀教材与中文教材相结合的新颖的双语教学模式,教学与国际接轨,激发学生学习兴趣,培养学生综合创新能力,提高学生科学素养.文章结合我校非物理专业"大学物理"双语教学的实际情况,介绍大学物理双语教学目的、研究方法和具体措施;客观评价了大学物理双语教学效果.

  2015年02期 v.25;No.166 93-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 107K]
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