物理与工程

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讲课比赛

  • 讲出有个性的大学物理力学课

    蒋平;

    大学物理是理工科学生必修的一门基础课,而力学是学生最初接触大学物理的部分.上好力学课具有夯实基础的重要性.授课教师应广泛阅读各类教材和参考资料;进而博采众长,融会贯通,形成独具个性化的教学特色.本文通过6个例子试图说明如何使力学课深入浅出、厚积薄发,而不致照本宣科,索然无味.同时,力学课应纠正学生在中学阶段对部分基本物理概念和物理规律不恰当甚至是错误的理解,进而加深对物理基本知识的认识.这6个例子如下:(1)通过对比牛顿运动定律和万有引力定律表明物理定律的数学表现形式依赖于所采用的单位制;(2)以月球-地球的相对运动说明在非惯性系中引入惯性力的意义和作用;(3)强调势能必是两个或多个物体构成的体系的性质,并将引力势能和态函数相联系;(4)内力和外力的对比;(5)由角动量的定义出发证明刚体绕定轴转动的平行轴定理;(6)概述定滑轮的运行动力学.

    2016年02期 v.26;No.172 3-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 163K]
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简讯

特约稿件

  • 解密引力波——时空震颤的涟漪

    刘国卿;

    引力波由时空弯曲引起,并以光速传播.爱因斯坦通过广义相对论预言了引力波的存在.2015年9月14日LIGO引力波天文台首次探测到引力波信号,这是人类首次直接探测到引力波,也是首次探测到双黑洞并合事件.我们特别邀请LIGO科学联盟的两位教授从他们的实际科研工作出发,向我们详细解密引力波的前世今生.

    2016年02期 v.26;No.172 10-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1198K]
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  • 光学千年(五)——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4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;(4)结语.

    2016年02期 v.26;No.172 19-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 621K]
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教学研究

  • 基于互联网的大学物理教学的量化研究——DGWI教学模式研究

    罗莹;李列明;

    本文首先简述了双重警戒、网络交互(Dual safe-Guard Web-based Interactive,简写为DGWI)教学模式;在这个教学模式中,教学过程被分为课前预习、课堂教学、网上作业和讨论课教学等4个环节.教师和学生的教学活动从线下的课堂拓展到线上的网络交互(助教网www.zjiao.com),教学警戒网能够有效地帮助学生学习物理.然后,从教育学和认知心理学的角度分析了DGWI教学模式;其次,通过控制对比教学实验证实了DGWI教学模式的有效性.结果显示借助于线上师生间的交互通道和覆盖全部内容的教学警戒网,DGWI能够有效地帮助学生理解物理概念、培养学生分析问题与解决问题的能力,有效地提高了教学质量.最后,论述了DGWI教学模式在大学物理教学中应有的意义.

    2016年02期 v.26;No.172 27-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 333K]
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  • 大学物理教材及教学应重视刚体定轴转动时角动量与角速度的方向关系

    周雨青;

    大学物理教材及教学在刚体定轴转动一章中,往往不太重视刚体总角动量与角速度的关系,而只关注于沿轴向的角动量,有时甚至出现L=Jω这种容易误解的表述形式.实际上,一般情况下刚体定轴转动时的角动量与角速度方向不相同,且刚体匀速转动时受变外力矩作用.本文首先从理论层面上给出角动量与角速度方向不一致的一般性证明,并给出方向相同的两种特殊情况,其次用一个实例阐述刚体定轴转动时,刚体轴受到垂直于轴向的变力矩作用,最后将特例所得结论推广至一般刚体定轴转动,从而阐明重视两者方向关系的必要性.

    2016年02期 v.26;No.172 37-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 169K]
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  • 浅析动量流与电流相关性质的类比

    皇甫泉生;吴国玢;顾铮(一先);

    物理学的不同分支学科之间实际上存在着某些相似甚至相同的特征,因而可以进行类比.本文讨论力学和电学之间的类比.为此,首先以动量这一广延量作为力学的中心量,进而引入动量流的概念.文中在电荷量与动量、电流与动量流、电势差与速度差、电阻与动量阻、电容与动量容等各个相对应的物理量之间,以及相对应的计算关系式之间进行了类比,从而凸显出力学和电学的相似性或可比性以及宇宙事物的内在联系.不同分支学科之间的类比不仅可以拓宽师生的视野和思路,有利于物理教学,而且能提升人们对于力学,乃至整个物理学的认识水平.

    2016年02期 v.26;No.172 41-45+50页 [查看摘要][在线阅读][下载 223K]
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  • 对一个电源模型的深入研究

    雷鸣;

    本文对2015年全国高考北京卷理科综合第24题中的电源模型进行了深入的研究,通过对两种情形的具体计算,说明了逸出电子的动能分布将影响电源的内阻特性.此电源模型的内阻可以是常量,也可以随电路中电流或外电路两端电压的变化而改变.本文还讨论了测量直流电源内阻曲线的基本实验原理,说明了可以由光电效应实验曲线获取光电池的内阻曲线,并可以相应的光电效应的实验资料指导光电池的设计,达到改善光电池内阻特性的目的.

    2016年02期 v.26;No.172 46-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 225K]
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  • 傅里叶变换基本性质的物理诠释

    唐荣安;洪学仁;徐红萍;高吉明;豆福全;

    数学物理方法是物理学专业基础课,其中的积分变换部分也是工程技术专业的基本教学内容.在该课程中,傅里叶变换往往是积分变换法教学的首要内容,而傅里叶变换的基本性质则是该部分的重点,也是其产生广泛应用的关键原因.本文从振动的合成与分解、物理学量纲分析等角度对傅里叶变换的线性定理、延迟定理、位移定理、标度变换定理、微分定理及卷积定理共6条基本性质进行了物理学诠释.对学生深刻理解和灵活运用傅里叶变换法解决物理问题、进行信号频谱分析大有裨益;对学生学习后续的量子力学、信号与系统等课程亦有帮助.

    2016年02期 v.26;No.172 51-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 108K]
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物理实验

  • 稳定薄膜的制备

    胡致远;胥洞菡;吕景林;

    为了得到稳定的薄膜,从而在课堂上方便地演示薄膜干涉,本文在分析气泡形成和破灭机理的基础上,分别选用不同的生活原料和工业原料充当活性剂和稳泡剂,经过比较和筛选,最终得到比较理想的气泡溶液配方,按此配方,可以方便地制备稳定的薄膜,从而达到演示薄膜干涉的目的.

    2016年02期 v.26;No.172 54-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 223K]
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  • 大学物理实验研究型实验报告的设计与实践

    汤国富;曹旭乐;罗勇;黄奕昱;李发永;范婷;

    通过对石河子大学大学物理实验课程实验报告书写现状的调研,发现学生存在书写格式僵化、抄袭教材、疲于应付、学习缺乏主动性,缺乏独立思考,教师不能科学评分等一系列问题.为此,革新传统实验报告书写的内容和形式,将科学研究的思维理念融入到实验报告的书写中,设计出一套新型研究型实验报告模板.以科学研究的思维逻辑引导学生独立思考、总结,学习科学研究的思维方式,培养学生发现、分析、解决问题的能力.与实际生活相结合,激发学生的学习兴趣.以不同类型的研究性、拓展问题,基于学生兴趣及能力,培养学生发散性思维和创造力.后期使用效果调研结果表明,新型实验报告模板在解决现状问题及学生综合素质的培养上,具有很大的提升效果.在高中新课标下,研究性教学在对中学实验与大学实验课程的衔接上,具有一定的传承和提升作用.

    2016年02期 v.26;No.172 57-61+64页 [查看摘要][在线阅读][下载 966K]
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  • 拉伸法测杨氏模量快速调节十字诀

    张岩;王素红;

    为解决杨氏模量实验仪调节困难和耗时长的问题,本文作者在不添加任何辅助设施并考虑减小系统误差的前提下,由实践总结出来的拉伸法测杨氏模量实验调节十字诀,为快速调节杨氏模量实验仪提供了一个可行策略.该十字诀中"水平、铅直"四字诀主要强调的是减小系统误差;"等高、共线"四字诀解决的是如何快速调节成像,同时也兼顾调节平面反射镜与望远镜光轴垂直,减小系统误差;"聚焦"则保证成像清晰无视差.实践表明,即使首次接触本实验的学生均可快速调整好实验仪器,极大提高实验效率的同时,也有助于增强学员的学习信心和兴趣.

    2016年02期 v.26;No.172 62-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 140K]
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  • 大学物理实验课程微课程移动学习系统的实现与研究

    方恺;吕军;马现超;马宁生;倪晨;

    本文介绍将Web-based Application(Web App)等技术引入物理实验课程教学,构建大学物理实验微课程移动学习系统,实现让学生可以随时开展课内外学习的移动学习资源平台,促进了物理实验系列课程的信息化建设.在物理实验课程的教学过程中,以大学物理实验微课程移动学习系统为基础和支撑,对物理实验系列课程的教学模式进行整体设计,构建"课堂教学+实验操作+移动学习"的混合式教学新模式,让学生获得丰富的学习资源,突破实验室课堂上学习的空间与时间的局限性,激发学生的学习兴趣,提高教学质量.

    2016年02期 v.26;No.172 65-69+71页 [查看摘要][在线阅读][下载 427K]
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教学经验交流

  • 略论电偶极线

    赵强;

    本文首先仿照电偶极子模型的定义给出了电偶极线模型的定义,然后导出了电偶极线的电势公式和电场公式,最后利用电偶极线模型求出了沿垂直于轴方向均匀极化的长圆柱体周围的电场.

    2016年02期 v.26;No.172 70-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 151K]
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  • 瓣形均匀带电面和均匀带电体在其球心处的电场

    胡冰;邓加军;李社强;王文杰;

    在大学物理课程电磁学部分的教学中,经常会利用高斯定理研究均匀带电球面、均匀带电球体等电荷分布具有高度对称性的带电体的电场分布.对于这些均匀带电球面、均匀带电球体的一部分,比如瓣形均匀带电面和瓣形均匀带电体,利用高斯定理不能求出其电场分布,但是可以利用点电荷的电场强度公式加电场叠加原理的方法研究在一些特殊位置的电场.本文推导出了瓣形均匀带电面和瓣形均匀带电体在特殊点球心处的电场,并且进一步讨论了均匀带电半球面、球面、半球体和球体在球心处的电场.

    2016年02期 v.26;No.172 72-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 191K]
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  • Mathematica助推高职物理课堂提速升级

    陈柯;

    高职物理课的教学目标要求并不高,但要掌握物理知识内容却不得不掌握复杂推导和验算的数学方法,这又恰恰是高职学生的一大弱项,数学能力弱成了高职生提高物理学习效果的瓶颈,导致大学物理课堂效果一直无法有效地提升.解决这一问题的思路就是既能获得结果又能跳过数学运算.而Mathematica作为一个算法的快速原型工具,可以很方便地实现任意复杂的算法,也容易生成数据来进行有效检验.因此引入这样的数学软件,可以有效助推课堂效率的提升.

    2016年02期 v.26;No.172 75-79+84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1271K]
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物理与工程

  • 排水口旋涡的压强与速度分布

    方爱平;田蓬勃;孙迪昊;牛斯隽;朱明辉;魏明华;喻有理;王小力;

    本文对自由表面液体在重力作用下形成排水旋涡的性质进行了研究,分析了当旋涡达到稳定状态时内部速度与压强的分布,并由此确定了旋涡产生的凹陷液体上表面形状.本文用类似兰金涡模型的思想,以一临界半径为界线,半径以外采用自由旋涡模型,在靠近涡心处使用等角速度模型以避免奇点的出现.这一模型可以给出旋涡内部的压强和速度分布规律,能定性解释不同粘度流体形成旋涡形状的差异.

    2016年02期 v.26;No.172 80-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 760K]
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  • 冲击波的速度

    熊鑫炎;邱为钢;

    由高速摄像机拍摄的鞭炮,火药和原子弹爆炸图片,得到了冲击波的半径和时间数据.数据表明,冲击波以匀速传播.

    2016年02期 v.26;No.172 85-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 271K]
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  • 《物理与工程》期刊稿约

    <正>《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。

    2016年02期 v.26;No.172 89页 [查看摘要][在线阅读][下载 151K]
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