物理与工程

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特约稿件

  • 狭义相对论洛伦兹变换的推导及其他

    张元仲;

    本文运用单向光速各向同性的假设推导出通常熟悉的两个特定惯性系之间的最简单的洛伦兹坐标变换,并说明引入光速不变原理假定的唯一目的就是为了使得惯性系中任意地点的时钟互相对准(同步),也就是为了定义惯性系的时间坐标.在推导出通常熟知的洛伦兹变换后也给出了更一般的洛伦兹变换.此外,作为狭义相对论的检验理论介绍了相应于单向光速可变的爱德瓦兹变换、罗伯逊变换以及M-S变换,进而阐明了这些变换同洛伦兹变换之间的关系.总结起来说,洛伦兹变换和罗伯逊变换在物理上是非平庸的变换,而爱德瓦兹变换和M-S变换在物理上分别与洛伦兹变换和罗伯逊变换等价因而是平庸的.特别是,M-S变换是多余的和不必要的.

    2016年03期 v.26;No.173 3-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 220K]
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教学研究

  • 定滑轮中的力学原理

    冀敏;蒋平;

    定滑轮是最简单的机械,但其运行原理却涉及诸多方面;它内涵丰富,几乎可涵盖非物理专业力学部分的全部教学范围.本文全面分析定滑轮运行涉及的力学原理,包括选取的体系不同动力学方程有不同的表现形式,或同一种表现形式适用不同体系时有不同的解释;着重讨论摩擦力矩是定滑轮的转动动力.为此选择与轮缘接触的任一无穷小绳元,其两端张力合力的法向分量产生绳元和轮缘间的摩擦力.所有绳元对轮缘的摩擦力矩的总和使轮子的角动量变化,而轮缘对绳元的摩擦力则与张力合力的切向分量平衡.静摩擦力起中介作用将定滑轮两边悬挂的重物和地球体系势能变化的一部分转化为轮子的转动动能.文章最后指出随着选取的体系不同重力既可理解为外力也可理解为内力,从而功能原理的具体表现也有所区别.

    2016年03期 v.26;No.173 9-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 223K]
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  • 应用磁荷观点一例

    赵强;

    本文利用"等效的磁荷观点"简捷地求出了带有正弦型面电流的长圆柱体周围的磁场,体现了电场与磁场之间的对称之美.

    2016年03期 v.26;No.173 12+17页 [查看摘要][在线阅读][下载 145K]
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  • 论平均值公理在量子力学中的地位及其对教学的启示

    彭勇宜;彭政;符力平;

    文章对平均值公理在量子力学中的作用、地位及其对量子力学教学的启示进行了详细的分析和讨论,表明只需将普通的平均值公式加以推广,便可自然地得到量子力学中的平均值公理.平均值公理在量子力学中处于基础地位,从平均值公理出发,用严格的数学理论可进一步推导出量子力学的其他基本特性.在量子力学教学过程中,从平均值公理出发,量子力学理论的逻辑和概念会更清晰,特别是对于初学者而言,这样更便于他们接受和理解量子力学理论.

    2016年03期 v.26;No.173 13-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 170K]
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  • 科赫雪花孔的衍射图案

    邱为钢;

    假设光波是标量波,对衍射孔作格点剖分,文章给出了接受屏上光强度的格点求和计算表达式.对零到四级科赫雪花孔图形作正方形格点剖分,对四级科赫雪花孔图形作正三角形格点剖分,数值计算得到了科赫雪花孔的衍射图案.计算结果发现,衍射图案保持了科赫雪花的对称性,并给出了衍射图案对称性细节.

    2016年03期 v.26;No.173 18-19+23页 [查看摘要][在线阅读][下载 997K]
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  • 基于最大熵原理的有极分子电介质极化研究

    田宝国;曲亮生;王栋;

    本文从最大熵原理出发,研究了有极分子电介质的极化规律.结果表明,有极分子电介质的电极化强度与电场强度并非遵从严格的线性关系,只是当电场不很强时,电极化强度与电场强度近似成正比,而当电场强度非常大时,电极化强度将趋于定值.利用该原理同样可以研究无极分子电介质的极化问题.

    2016年03期 v.26;No.173 20-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 161K]
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  • 基于电路化简教学结点电压法

    赵强;郭超修;

    针对结点电压法的教学,依据现代教育理论,通过将复杂电路的无源支路视为含有电动势为零的恒压源的有源电路,并对每个支路用电流源模型等效变换,然后进行简单化简的方法,对结点电压法进行了推导分析.相较于教材中通用的论述,使用的均为学生熟悉的简单方法,快捷地获得了更具有普遍性的表达式,并且能够直观明确地对物理含义进行诠释,以及轻松地实现拓展.在认知过程中,增强了稳固知识的形成,从而实现了对教学效果的提高.

    2016年03期 v.26;No.173 24-25+28页 [查看摘要][在线阅读][下载 270K]
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物理实验

  • 两臂式静电场测试笔

    张岩;王素红;张胜海;

    利用导电微晶静电场描绘仪模拟静电场分布时,先利用单臂测试探针找到等势点,然后通过数条纹格数的方法确定该等势点的位置,该方法导致实验效率低和测量精度低.为解决这个问题,根据圆规的工作原理,研制了两臂式静电场测试笔.该测试笔一臂为测量臂,另一臂为定位臂.试验时,利用测量臂测出等势点的位置,再利用两臂之间的距离确定等势点的位置,最后利用圆规式定位法确定该等势点在坐标纸上的位置.该测试笔不仅能极大地提高测量精度和实验效率,而且还具有适用范围广、试验成本低和制造成本低的优点.

    2016年03期 v.26;No.173 26-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 494K]
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  • 声速测量实验方法的改进

    李天一;何沃洲;卢子璇;陈彦;李华;

    基于虚拟仪器的设计原理,针对振幅法测量声速实验中存在的问题进行了改进,设计了一个基于单片机的声速测量实验系统.该系统中,单片机对接收端信号进行采样并控制端面匀速移动.采集到的数据序列传输到PC机进行中值滤波,由快速傅里叶变换对序列进行预处理,再进行较精确的极值点检测,并通过线性回归方法对结果进行校正.该改进装置提高了实验的准确性和自动化程度,作为原实验方法的有益补充,可应用于大学基础物理实验及课堂演示教学环节,也可应用于声波近场区传播规律的研究.

    2016年03期 v.26;No.173 29-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 408K]
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  • 双臂电桥测低电阻接线问题研究及r的测定

    杨欣;郭露芳;

    双臂电桥测低电阻实验测量精确,方法巧妙,被广泛应用于科技测量中.本文从QJ-19型单双臂电桥的基本结构原理出发,结合学生在双桥实验接线中常出现的两种问题,进行相应的理论分析及实验验证.通过这两种错误接线方式的理论推导及实验测试,均得到了按照正确实验无法获得的参量,即粗导线及相应附加电阻r的阻值.这对学生进一步了解附加电阻的数量级、理解实验原理、分析实验误差及培养创新思维具有重要意义.

    2016年03期 v.26;No.173 33-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 265K]
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  • 迈克耳孙干涉仪中引入偏振片组的实验研究

    谢军;刘于颇;宋广川;

    本文通过在迈克耳孙干涉仪实验装置中插入偏振片组的实验,探究了光的偏振性对其干涉情况的影响.光源选用激光.实验结果表明:入射光不论是自然光还是平面偏振光,通过分振幅或分波面法获得的两束光,即使通过两个互相正交的偏正片,这两束均可认为是来自同一波列的光,应具有恒定相位差.偏振片只影响光的振动方向,不会影响其相位关系,从而证明文献[1]和[2]的分析结果有误.

    2016年03期 v.26;No.173 37-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1548K]
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  • 悬臂梁式超载报警器

    奥翔;张璐;宋士贤;

    我们设计开发了一种悬臂梁式超重报警器.本文详细介绍了悬臂梁式超重报警的力学原理和电学测量原理,利用电阻应变片作为传感元件将悬臂梁的微弱应变转化为电阻变化,并通过电桥电路将其转换为微弱的电信号;该信号被放大后驱动报警器,从而实现对超载力学量的报警.本文涉及的仪器有较高的灵敏度和反应速度,并具有一定的创新性,同时由于这种电阻应变传感器结构简单,非常容易实现,可将其作为一种教学演示仪器使用,提高教学效果.

    2016年03期 v.26;No.173 43-44+48页 [查看摘要][在线阅读][下载 447K]
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  • 透镜倾斜对焦距测量误差的影响

    王云创;刘俊杰;李光仲;邢娟;

    在测量透镜焦距的实验中,透镜倾斜是导致焦距测量误差的因素之一.由于透镜的倾斜导致测得的物距和像距不是真实的物距和像距,然后代入成像公式计算出的焦距值,必然严重偏离透镜的实际焦距值.文中推导出了透镜的焦距测量误差与物距及透镜的倾斜角二者之间的函数关系式,从理论上分析了焦距测量误差随物距和倾斜角的变化规律.结果表明:大物距情形比小物距情形的焦距测量误差要小,并且得到了实验验证.

    2016年03期 v.26;No.173 45-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 287K]
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国内外物理教育纵览

  • 美国海军军官学校的物理教育

    李慧;曲亮生;吴世永;

    美国海军军官学校是美国唯一一所承担学历教育的海军初级军官学校,作为世界著名的军事院校,了解其培养模式和课程设置,对我国军事院校的改革和提高不无益处.本文以物理专业为例浅析了美国海军军官学校的课程设置和教学管理以及对我们的启示.

    2016年03期 v.26;No.173 49-52+58页 [查看摘要][在线阅读][下载 114K]
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  • 加州理工学院物理学专业本科生和硕士研究生课程设置分析

    陈静漪;李桂雅;

    作为世界著名的理工类大学,加州理工学院在物理学等一系列领域取得了卓越的成就.本文在回顾加州理工学院物理学壮大和崛起过程的基础上,详细介绍了加州理工学院物理学专业本科生和硕士研究生的课程设置,并总结其特点,在此基础上对我国高校物理学人才培养的改进提出几点建议:坚持"小而精"的办学特色;坚持教师教学、学生自学和实验学习相结合的原则;重视基础课程和通识课程的结合,注重课程结构的调整;组织开展各种学术交流类活动,与国际接轨;重视高等教育培养过程的系统性和层次性.

    2016年03期 v.26;No.173 53-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 390K]
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教学经验交流

  • 军校合训学员大学物理教学加强实战化军事应用的探讨

    白宏刚;刘建平;

    军校合训学员大学物理教学中突出实战化军事应用的意义重大.文章通过对过去传统的和现在的教学模式对比分析,针对军校合训学员大学物理教学与部队实际应用相脱节,难以满足部队实战化需求的实际出发,从军校合训学员大学物理教学加强实战化军事应用的目的意义、主要做法、实践效果3个方面作了论述.研究结果表明:加强实战化军事应用的教学模式能使学员学以致用,满足部队任职需求.研究成果对提高合训学员大学物理教学质量具有一定的指导作用.

    2016年03期 v.26;No.173 59-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 159K]
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  • 大学物理网络自测题库的建设和使用

    吴兆丰;孙厚谦;

    针对应用型本科院校工科学生学习大学物理课程的现状,笔者设计并建设了大学物理网络自测题库.题库的建设紧扣我校应用型本科人才的培养目标,结合我校物理课程教学现状和多年来我校物理试卷库建设与使用情况,选编了一千余道单项选择题,覆盖了我校大学物理教学要求中的所有知识点.试用情况表明该套题库配合自行设计的网络自测系统较好地克服了学生课后自测容易出现的抄袭现象,提高了学生课后自主学习的积极性和自主学习的能力.

    2016年03期 v.26;No.173 63-65+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 296K]
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物理与工程

  • 电动汽车加速方案的比较研究

    李云畅;刘普生;王建东;刘义东;

    本文采用恒定牵引力-恒定功率加速模型(汽车先以恒定牵引力加速,当汽车的输出功率达到最大时,就以该功率做恒定功率加速运动),证明在给定最大牵引力的限定值F_(const)条件下,汽车在从静止加速到目的速度的整个过程中,该模型的能耗最小.数值计算并分析了不同F_(const)值对汽车牵引力做功WF的影响,结果表明,增大F_(const),可使汽车获得更低的WF,并更早进入恒定功率加速阶段.研究结果为设定汽车的限定值F_(const)提供了帮助.

    2016年03期 v.26;No.173 66-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 596K]
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大学生园地

  • 电磁小火车运动原理分析

    代战;戴瑞;隋玲玉;

    电磁小火车题目来自2016年IYPT中的一道题目,介绍了一个两端扣有纽扣磁铁的干电池可以在螺绕环中运动,吸引了很多中学生的注意,学生对此很感兴趣,迫切想要了解其中的物理知识.这个现象与高中所学的电磁学知识紧密相关,而且电磁学知识是高考中很重要的知识.本文介绍了电磁小火车的制作方法,并运用高中知识解释了小火车的运动原理,有助于学生理解电与磁之间的相互作用,加深对高中电磁学知识的理解,以期提高学生运用物理知识解决实际问题的能力.

    2016年03期 v.26;No.173 71-72+77页 [查看摘要][在线阅读][下载 522K]
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  • 糖盐双扩散对流系统的研究

    张曦;郑凯;

    物质在水溶液中的输运有很多种形式,双扩散对流机制是溶液中物质输运的一种非常重要的形式.本文主要研究双扩散对流机制在糖-盐溶液体系中对指进现象出现的临界条件、指进生长模式、溶液密度的影响等.本文中使用红糖-盐溶液体系,并利用抽膜法进行实验,简单易行.研究发现,当扩散系数大的溶液在下层,扩散慢的溶液在上层,其密度比在某一固定范围内,则会出现指进现象,指进长度随时间呈线性关系,其密度差越大指进生长越缓慢.

    2016年03期 v.26;No.173 73-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 636K]
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  • 电势的多级展开与对称性的关系

    张晓秋艳;徐岩;宋仁刚;王学水;

    研究电荷分布在小区域内的情况时,常用多级展开的方法.本文研究了对称分布的带电体的电势场与电多极矩的关系,并用图像的方法说明了电势的各级展开多电荷势的物理意义和叠加形式.从电多极矩的公式出发,分析了有对称性的带电体的电势场与电多极矩的关系,并给出了对称变换的正交矩阵.可以通过电荷分布的对称性,迅速判断多级展开的各级近似是否为零,并进而得到简化的多级展开式.这对加深电多极矩展开内容部分的学习理解和具体计算十分有益.

    2016年03期 v.26;No.173 78-81+86页 [查看摘要][在线阅读][下载 355K]
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  • 对水火箭发射速度和射程的理论研究

    廖立杨;杨晓冬;

    本文利用功能原理及理想气体绝热方程,推导获得水火箭发射初始速度、喷水时间以及射程的表达式.利用上述表达式对水火箭发射的初始速度、喷水时间及射程进行了理论计算,并对水火箭内盛装水的体积和发射角度的最佳值进行了理论计算与研究.

    2016年03期 v.26;No.173 82-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 270K]
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简讯

  • 中美高等学校数理基础学科创新教育实践研讨会纪要

    <正>由机械工业出版社和《物理与工程》编辑部联合主办的"中美高等学校数理基础学科创新教育实践研讨会",于2016年4月26日—27日在北京召开,并获得圆满成功.来自国内外70多所高校的教师代表共150余人参加了会议.大会主要分为开幕式、主题报告和闭幕式3个时段.出席开幕式的嘉宾有:首届全球高等教育Minerva奖获得者、美国光学学会副主席、荷兰皇家科学院院士、哈佛大学物理/应用物理系终身教

    2016年03期 v.26;No.173 87-88+2页 [查看摘要][在线阅读][下载 4417K]
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  • 中微子振荡混合角θ_(13)的国际最精确测量清华大学团队贡献突出

    <正>日前,在《美国物理评论》(Physical Review D)期刊上,大亚湾反应堆中微子实验国际合作组发表长篇文章—大亚湾基于氢俘获的θ13新测量(New measurement of θ13 via neutron capture on hydrogen at Daya Bay),给出目前国际上最精确的中微子混合角θ13测量值.该文章被选为当期的编辑推荐文章.在此项成果中,清华大学科研团队参与其中并贡献突出.

    2016年03期 v.26;No.173 88页 [查看摘要][在线阅读][下载 61K]
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风采实录

  • 北京工业大学研究型随堂物理演示实验

    王越;

    <正>随堂演示实验是大学物理教学的重要环节,但以往只限于学生观摩,教师演示和讲解,教学模式比较单一。近5年来,北京工业大学物理课程组基于研究型教学理念,深入挖掘和扩展了一些演示实验的教学功能,让学生参与和讨论,不但充实了研究型教学内涵,还培养了学生观察和描述现象、建立物理模型和分析实际问题中物理原理的能力,为从原理上进行技术创新奠定了基础。

    2016年03期 v.26;No.173 91页 [查看摘要][在线阅读][下载 574K]
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  • 《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。

    2016年03期 v.26;No.173 89页 [查看摘要][在线阅读][下载 151K]
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  • 欢迎订阅中国科技核心期刊2016年《物理与工程》期刊

    <正>ISSN:1009-7104 CN:11-4483/O3教育部主管,清华大学主办,教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会指导双月刊全年定价108元邮发代号82-250《物理与工程》于1981年开始出版发行,30多年来期刊始终致力于高等学校大学物理课程的教学与研究,推动大学物理教学改革向纵深发展,并探索物理学与其他学科间的应用研究,真诚地为广大物理教师及科研工作者服务;全部刊载文章被CNKI

    2016年03期 v.26;No.173 90页 [查看摘要][在线阅读][下载 80K]
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