物理与工程

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特约稿件

  • 解析2016年诺贝尔物理学奖

    张广铭;

    <正>北京时间2016年10月4日下午5点45分,本年度诺贝尔物理学奖揭晓:3位理论物理学家——美国华盛顿大学的David J.Thouless(戴维·索利斯)、普林斯顿大学的F.Duncan M.Haldane(邓肯·霍尔丹)和布朗大学的J.Michael Kosterlitz(迈克尔·科斯特利茨)获奖,以表彰他们在理论上提出物质的拓扑相变和拓扑相.本刊编辑当晚与清华大学物理系张广铭教授电话联系采访.期刊主编王青教授拟写了采访提纲,经过商量,王青老师和编辑部钱飒飒、刘洋一行3人在张

    2016年06期 v.26;No.176 3-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 193K]
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  • 量纲分析以及应用

    孙博华;

    本文系统介绍了量纲分析方法和如何使用量纲分析的六步法,通过几个典型应用(点源爆炸、管流阻力和黏性流体中小球运动)展示了量纲分析的普适性.

    2016年06期 v.26;No.176 11-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 395K]
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  • 美国物理教育研究期刊PRPER介绍(英文)

    Charles Henderson;

    Physical Review Physics Education Researchis the archival research journal for the field of Physics Education Research.The purpose of this article is to provide an overview of the history and scope of the journal.

    2016年06期 v.26;No.176 21-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 154K]
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教学研究

  • 能量法分析重力和点电荷双场联合作用下的微幅摆动

    陈奎孚;陈雷;蔡春;

    单摆是经典的教学案例.为了丰富教学材料,文章分析了点电荷场和重力场联合作用下的摆动.采用了适合于单自由度的自然坐标系描述系统,使用了适合于复杂力学的能量法建立动力学方程.针对固定点电荷处于摆悬挂点垂线的特殊情形,通过理论分析界定了摆球最低、倒立和倾斜等平衡位置的参数范围.

    2016年06期 v.26;No.176 25-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 239K]
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  • 从单摆看空间的升降维现象

    方乐;葛铭纬;柳阳威;

    为了帮助本科生更好地理解现代物理,特别是空间的一些升降维现象,我们从单摆出发,设计了一个启发性的例子,形象直观地对此进行了类比描述.可以看到,若摆臂为刚性绳,则相图中会出现空洞,轨迹触碰到空洞边沿时触发斜抛运动而引起升维现象.这个例子可以类比现代物理中的科学研究,也反映了数学与物理学的紧密联系,适合于工科学生的本科教学.

    2016年06期 v.26;No.176 31-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 170K]
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  • 圆柱刚体滚动的动力学分析

    董焱章;李鑫;曾红燕;

    刚体滚动是理论力学中常见的问题,其摩擦力的分析一直受到研究者关注.笔者对圆柱刚体滚子受到任意集中力作用下的运动情况进行了分析,事实上只要圆柱刚体未离开支撑面,起实质作用的只有平行于支撑面的集中力分量,进而得到了相应情形下滚子的角加速度和质心加速度表达式,并研究了滚子角加速度和质心加速度的极值问题,从而提出了摩擦类型判别函数式;并对无摩擦条件下圆柱刚体的滚动状态进行了探讨;最后对滚子静止不动、原地打滑、纯滑动等特殊运动情况作了讨论.

    2016年06期 v.26;No.176 34-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 165K]
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  • 理想气体趋向热平衡态的动力学模拟

    董键;崔秀芝;

    从动力学出发,导出了二体和三体分子弹性散射的动量分配公式,据此,用计算机模拟了理想气体分子集团长时间碰撞后的行为,证明热平衡态分子动量的麦克斯韦分布主要是由分子的二体碰撞所致,三体碰撞贡献的比例很小.用此方法还研究了器壁对气体动量分布的影响和对气体温度的控制机制,以及气体趋向热平衡的过程.

    2016年06期 v.26;No.176 39-42+47页 [查看摘要][在线阅读][下载 167K]
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  • 混合式教学:信息技术与教学活动深度融合

    王祖源;张睿;徐小凤;

    本文结合教学实践工作,讨论了混合式教学的教学要素和组织形式,并在此基础上进一步探讨影响混合式教学的因素以及混合式教学的教学评价方法,指出有效的混合式教学模式,能够整合在线学习与课堂学习的优势,提高学生学习的效率,激发学生的学习兴趣并促进教师教学能力的提高.

    2016年06期 v.26;No.176 43-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 104K]
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  • 角动量平方算符的矢量分析计算

    周运清;黄文涛;周恺元;

    量子物理是从经典物理中发展而来的,在其教学中有意识地挖掘现有教材以便与经典进行对比,指出两者的差异,并说明在什么条件下量子描述退化为经典描述,具有十分重要的教学价值,而角动量的平方算符的推导刚好提供了这样的契机.本文利用矢量算符分析的方法来推导出在球坐标系下角动量平方算符的表达式,同时与经典的角动量平方进行了比较,得到量子角动量平方算符比其经典对应量多出含普朗克常数的项,在经典极限下,前者退化为后者.作为拓展,最后用Bohm规则计算了角动量平方算符.

    2016年06期 v.26;No.176 48-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 111K]
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物理实验

  • 用于激光束分束的相位型衍射光栅的设计

    董梅峰;

    光栅的种类很多,大学物理教学中所涉及到的光栅一般是平面光刻光栅.文中引入了一种相位型衍射光栅,简单介绍了相位型衍射光栅的工作原理及其制作.并以标量衍射理论为理论基础,设计出了一个能把激光高斯光束均匀分束的相位型光栅表面上的相位分布,最后进行了相关的计算机模拟,计算机模拟结果和预期想要得到的衍射图样是一致的.在大学物理教学中引入相位型衍射光栅的设计和计算机模拟,不仅可以拓宽知识点,同时也可以大大提高学生的学习兴趣.

    2016年06期 v.26;No.176 51-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 228K]
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  • 平行光束入射双棱镜的干涉研究

    张晓旭;王素红;吴天安;

    本文理论推导出了两相干平行光束在交叉区域的干涉条纹计算公式,测量两相干平行光束的夹角和干涉条纹的间距可以得到入射光波波长的结论.利用多光束光纤激光器作为光源,在分光计上放置双棱镜获得两相干平行光束进行实验.结合电荷耦合器件(CCD)和液晶显示器,用望远镜的自准直目镜测量两相干平行光束的夹角,用测微目镜测量干涉条纹的间距.提高了实验数据的精确度,降低了实验的难度,实现了对传统双棱镜干涉实验的拓展创新.

    2016年06期 v.26;No.176 54-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 140K]
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  • 利用不对称三线摆测量不规则物体的转动惯量

    陈少华;刘艳敏;冷文秀;张国林;

    工程中常用对称三线摆来测量不规则物体的转动惯量.测量前需预先调整3条摆线严格对称,并保证待测物体和上、下两盘三者的质心严格共线,而三质心共线在实验过程较难严格实现.为此,本文设计并制作了一种不对称三线摆,即将待测物体直接作为下盘,用3根摆线悬挂在上盘上即可.无论3个悬挂点是否对称,也无论摆线是否等长,只要保证3条摆线与质心轴平行,即可测得该物体绕质心轴的转动惯量.实验结果与理论值误差在±5%内的概率为77.78%,表明不对称三线摆可以用于一般刚体的转动惯量测量.

    2016年06期 v.26;No.176 57-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 145K]
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教学经验交流

  • 热爱物理教学,促进学生发展——第二届全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛参赛感想

    孙燕云;

    第二届"高等教育杯"全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛全国决赛于2016年7月29日落下帷幕,作者有幸获得了全国决赛的一等奖.回顾整个比赛历程,收获颇丰,感慨良多.本文分别从大学物理教学和讲课比赛两个角度总结了一些感悟,希望能为大学物理教育的进一步发展略尽绵力.

    2016年06期 v.26;No.176 61-62+67页 [查看摘要][在线阅读][下载 92K]
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  • 勤耕不辍、尽心教学,根本停不下来——第二届全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛心得

    聂娅;

    作者回顾了参加第二届高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛的经历,并总结了参加比赛后的收获.平时个人的积累,团队的支持是青年教师成长的必要条件.讲课比赛为广大的青年教师提供了彼此交流、相互促进、共同进步的平台.

    2016年06期 v.26;No.176 63-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 70K]
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  • 如何引导学生开展深入讨论——记实验绪论课上的一次尝试

    乐永康;

    效果良好的课堂讨论在教学过程中可以发挥很好的作用,但要想在大班授课时组织学生积极参与讨论,并引导他们积极思考,甚至激发深度学习的热情,却不是一件容易的事情.本文介绍在《基础物理实验》的绪论课上,借助日常生活中的事物,通过启发式提问组织学生讨论、激励学生思考的一个案例.

    2016年06期 v.26;No.176 65-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 131K]
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  • 强调“场”的物理思想,改革大学物理电磁学教学

    胡南;周密;

    场是一种特殊的物质,是物理学研究对象之一,具有弥散性,有系统的研究方法,和"场"特有的物理思想.经典电磁学理论是展开"场"知识学习的重点内容之一.结合目前大学物理电磁学教学中的困境,分析了新形势下的大学物理电磁学学习背景、培养目标和物理思维形成等多方面因素,我们开展了以强调"场"的物理思想为核心的电磁学教学改革.从教学目标定位、新的知识体系、教学过程具体实施等方面给出了崭新的改革思路和实践,并取得一定效果.

    2016年06期 v.26;No.176 68-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 176K]
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  • 等温条件下可压缩理想气体的伯努利方程

    俞锦涛;陶宗明;

    不可压缩流体的伯努利方程在解释飞机机翼升力时出现了矛盾.从这个矛盾出发,本文建立理想气体的等温过程模型,运用能量守恒推导出了等温条件下可压缩理想气体的伯努利方程.通过比较分析可知:不可压缩理想气体的伯努利方程在等温条件下形式上可变成等温可压缩理想气体的伯努利方程,但本质上是有区别的;与等熵条件下的伯努利方程比较,两者成立条件不同,方程的形式也不一样;等温条件与等焓条件在本质上是一致的,伯努利方程形式和本质都不变.

    2016年06期 v.26;No.176 72-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 107K]
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  • 大学物理教学中对大角度单摆的介绍

    李蕊;刘改琴;

    大学物理的教学在简谐振动部分介绍了小角度单摆,但没有介绍摆角较大时单摆的运动.利用Matlab研究了大角度的单摆运动,得到了大角度单摆的运动曲线,曲线表明,尽管摆角较大时单摆不再做简谐振动,但其运动曲线看似余弦曲线,且具有一定的周期性;文章给出了小角度单摆的相图及其与实际摆动的对比动画;对大角度单摆运动的相图进行了分析,说明在摆角较大时单摆的运动将不同于简谐振动而更加复杂.在此基础上,探讨了如何把所得结论引入到大学物理教学中,以加深和拓展学生对单摆运动的理解.

    2016年06期 v.26;No.176 75-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 106K]
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大中物理衔接

  • 基于大中衔接的高中物理选修课程设计

    刘娜;胡继超;宓奇;

    教学的有效衔接是帮助学生系统构建知识体系的关键环节,也是提高教学效率和学生培养质量的重要条件.一直以来,高中与大学两个学习阶段的不连贯性,使两者的物理课程难以统一规划、有效衔接,造成了学生在物理学习中的知识"碎片化"现象.本文基于这一物理教学的难点问题,从高中物理的知识点和学生学情出发,分析不同知识点在高中物理和大学物理存在不良衔接的原因,并针对两类物理领域,分别提出开设大学先修课和高中特色选修课的差异化解决方案,并详细介绍了这两种课程的授课方式和经验.

    2016年06期 v.26;No.176 78-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 185K]
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  • 分析与综合思维在物理教学中的应用

    徐斌;

    分析和综合是思维的基本过程,掌握分析与综合思维方法是物理教育的目标之一,考查学生分析与综合能力在高校招生考试中处于重要的地位.本文通过教学案例阐明在教学实践中如何依托教材中不同的教学资源,在概念形成、规律推导、实验探究和习题教学等不同场合、不同情境下全面系统地布局,应用分析与综合的思维方法.实践表明,教师通过教学示范能较好地引导学生养成良好的分析与综合的思维习惯,从而学生也能形成采用分析与综合方法分析问题的意识,提升分析问题、解决问题的能力.

    2016年06期 v.26;No.176 84-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 252K]
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简讯

  • 全国近代物理研究会第十四届学术年会纪要

    刘超卓;

    <正>全国第二十一届原子、原子核物理研讨会暨全国近代物理研究会第十四届学术年会于2016年7月15日至18日在吉林省长春市隆重召开.会议由全国近代物理研究会、中国核物理学会教学专业委员会联合举办,由吉林师范大学承办.来自全国36所高等院校和部分科研单位的55位代表参加了会议.研讨内容包括原子、原子核物理和近代物理学科前沿进展与高新技术及其应用,以及近代

    2016年06期 v.26;No.176 83页 [查看摘要][在线阅读][下载 45K]
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  • 《物理与工程》2016年总目次

    <正>~~

    2016年06期 v.26;No.176 118-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 94K]
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物理与工程

  • 杨氏双缝干涉实验与飞机安全着陆系统

    张晨光;刘玉颖;朱世秋;宋敏;

    杨氏双缝干涉实验是第一个证实光的波动性的著名实验,利用它可测量光的波长,在波动光学的发展中起着重要的作用.在通信领域中,杨氏双缝干涉实验原理构成了飞机安全着陆导航系统的理论基础之一,尤其是能见度不高的天气情况下,尽管实际的安全着陆系统比本文描述的复杂得多,但它们基于相同的原理.本文通过对美国大学物理教材中一道波动光学习题的赏析,简述杨氏双缝干涉实验原理在飞机安全着陆系统中的应用.

    2016年06期 v.26;No.176 90-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 151K]
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  • D-葡萄糖变旋特性的实验研究

    赵永潜;张亚萍;许广建;刘钊良;何伟林;

    通过测定不同浓度的D-葡萄糖水溶液的旋光度,研究其规律,得出了葡萄糖水溶液变旋特性曲线的经验公式.分析表明,D-葡萄糖溶于水后,部分α-D-葡萄糖转化为β-D-葡萄糖,造成其水溶液旋光度的下降,本文给出的经验公式在变旋时间大于25min时能够较为准确地描述葡萄糖水溶液的变旋特性.这对于新配制α-D-葡萄糖溶液旋光度的预测和研究其他变旋物质的变旋特性具有一定的指导意义.

    2016年06期 v.26;No.176 94-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 176K]
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  • 简易斯特林热机的制作与能量转化效率探究

    刘方旭;刘伟;于茉浓;史庆藩;

    文章设计和制作了一台小型斯特林热机,并探究了其能量转化过程,提出了一种新的效率计算方法.该热机的机械结构简单、运动过程清晰,材料便宜易得,用于演示物理实验教学效果良好.

    2016年06期 v.26;No.176 98-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 191K]
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大学生园地

  • 开缝椭圆柱板电容器的电容

    陈鑫鑫;陈钢;

    在求解与平面场有关的问题时,保角变换方法是一种常用的非常有效的方法,利用保角变换求解柱形电容器的电容,可以将较为困难的问题变换为简单的电容的求解.由两个圆弧柱或两个椭圆弧柱极板构成的电容器是较为重要的柱形电容器,文献[1]求解了对称圆弧柱构成的电容器的电容,在此基础上本文利用幂变换的方法求解开缝不对称圆弧柱极板电容器的电容,并再次利用儒可夫斯基变换,将开缝不对称椭圆柱极板变换为对称圆弧柱极板形式,利用对称圆弧柱板电容的结果求出开缝椭圆柱极板电容器的电容.

    2016年06期 v.26;No.176 102-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 169K]
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  • 基于Matlab的矩形载流线框磁场分布特征的仿真分析

    汪可馨;

    为了研究矩形载流线框的空间磁场分布特征,本文运用毕奥-萨伐尔定律和磁场叠加原理推导出空间某点处磁感应强度的计算公式,再利用Matlab软件编制程序,通过循环求和实现磁场的数值计算.在此基础上,以单匝矩形载流线框为对象,数值计算了其空间磁场分布,绘出了多种条件下磁场的分布图像,进而通过对比分析得到了磁场的空间分布特征,并进一步对平行放置的两个矩形载流线框轴线上的磁场分布特征进行了仿真分析.编制的计算程序及分析所得的结论可为实际工程应用提供参考.

    2016年06期 v.26;No.176 106-111+116页 [查看摘要][在线阅读][下载 645K]
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  • 基于Matlab的二维正交网格夫琅禾费衍射场模拟分析

    赵梓媛;孟庆国;孙文军;

    二维正交网格夫琅禾费衍射场的计算较为复杂,衍射过程抽象,利用Matlab软件对其进行模拟分析,以便整体掌握二维正交网格衍射场的分布特点.用于夫琅禾费衍射的二维正交网格相当于两块黑白光栅的正交密接,其屏函数为二者之积.夫琅禾费衍射场能准确地实现屏函数的傅里叶变换,其中空间频率与场点坐标满足确定的替换关系,进而可计算出衍射场的光强分布.利用傅里叶变换的基本理论与Matlab软件计算模拟二维正交网格的夫琅禾费衍射场的频率域光强分布,分析光学参数变化对衍射场的影响,加深对光衍射及傅里叶变换理论的理解与掌握,为该领域的研究人员提供相应的理论与技术借鉴.

    2016年06期 v.26;No.176 112-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 372K]
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简讯_书讯

  • 值得推荐的物理学书

    <正>《六大思想构建物理学》((影印版·原书第2版)(第1、2、3卷)机械工业出版社作者:(美)托马斯A.摩尔(Thomas A.Moore)内容简介:本书是对大学物理课程进行重新设置的一个尝试,它突破了基础物理课程"编年史"式的讲授模式,以全新的视角和理念,按照物理学发展过程中不可替代的六大物理思想讲授物理学,突出物理学的思想框架.用这种方法来处理物理学的教学内容,可以很好地把各类物理知识融合起来.

    2016年06期 v.26;No.176 117页 [查看摘要][在线阅读][下载 91K]
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  • 机械工业出版社2017新年致谢和祝福

    <正>机械工业出版社向格里菲斯(Griffiths)系列教材的广大高校用户致以衷心的感谢和新年的祝福!格里菲斯系列教材——《量子力学概论》《电动力学导论》《粒子物理导论》以通俗、简明、深刻、易于理解的语言特色,自出版以来,很快赢得了广大高校教师和学生的欢迎和喜爱,甚至是推崇!几年来,无论是英文版还是翻译版,使用的学校越来越多,特别是学生们发自内心的赞美,对作为出版人的我们,都是巨大的鼓舞。为此,在即将进入2017新年之际,除了表达感谢和祝福,我们还要对广大教师和学生说,我们会更加努力的!

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  • 中国科技核心期刊《物理与工程》期刊稿约

    <正>投审稿采编平台:http://gkwl.cbpt.cnki.net《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

    2016年06期 v.26;No.176 121页 [查看摘要][在线阅读][下载 647K]
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