物理与工程

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教学研究

  • 混合型教学模式对物理学习态度的影响

    张睿;王祖源;徐小凤;

    通过在同济大学大学物理课程中实施混合型教学,研究了这种教学模式对学生学习态度的影响。在教学中,学生通过线上学习掌握相关的基本概念;通过线下讨论提高解题能力与思辨能力。通过科罗拉多学习态度问卷(CLASS)对学生的学习态度进行了调查,结果显示在混合型教学模式下,学生学习态度的各个方面较对照班级有所提高。

    2017年03期 v.27;No.179 3-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 376K]
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  • 麦克斯韦方程组超定问题的解释

    刘长礼;

    麦克斯韦方程组有6个未知量,8个方程,是超定方程组.对于超定问题一般这样解释:认为两个散度方程是不独立的,只需初始时刻满足即可,之后自动满足。所以计算电磁学中只求解旋度方程,而不求解散度方程。文中指出这种解释有一个循环逻辑缺陷,从而导致此种解释不正确;在计算电磁学中两个散度方程必须求解。推广的线性相关概念用以解释偏微分方程超定问题。在这个推广的线性相关定义下,原来众多"表面"超定方程都变成了适定方程,避免了一些歧义。

    2017年03期 v.27;No.179 7-9+21页 [查看摘要][在线阅读][下载 142K]
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国内外物理教育纵览

  • 中美基础物理实验教科书的对比与启示

    熊泽本;马世红;

    文章选取中美两国有代表性的基础物理实验教科书,对教科书的知识内容与结构、实验项目取材、配套信息建设、教科书特色与优点、教科书体现教与学的思维方法、教科书深度与广度等方面进行对比与分析。总结了中美两国基础物理实验教科书在认知思维方式、学习观、教科书开放程度、实验环境设置、实验项目取材、教科书深度与广度、印刷风格等方面存在差异。在此基础上得到一些启示,希望为我国教科书的修订与编写、实验教学改革的进一步推进和优化提供一些有益的参考和建议。

    2017年03期 v.27;No.179 10-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1254K]
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物理实验

  • 大功率LED结温与器件表面温度关系的研究

    朱简约;李乐天;陈乾;

    本文利用东南大学自主研发的LED热学特性实验仪,通过脉冲电流法对常见的大功率白光LED灯珠的结温和器件表面温度进行了测量,深入研究了LED灯在升温和降温过程中温度的变化规律,并给出了结温和表面温度的定量关系。一方面,该工作对工程技术领域中的相关研究有一定的实际意义;另一方面,该课题实验内容能帮助学生理解与PN结和LED相关的物理概念和基本原理,使他们体会到物理与现代工程技术的密切联系,从而激发学生对实验物理的兴趣。

    2017年03期 v.27;No.179 18-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 2923K]
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  • 用汞管研究弗兰克-赫兹实验中的电离问题

    董键;满灏;杜丹丹;墨轩皓;崔秀芝;

    在弗兰克-赫兹实验中会观察到板极电流振荡曲线在某个电压下突然升高,振荡消失的现象,此时管子内部气体被击穿,产生大量离子和电子.由此产生一个疑问:原子电离是从何时开始的?是只存在于击穿过程中,还是早在击穿之前就存在了呢?通过电流放大器测量栅极G1的电流随栅极G2电压的变化曲线,观察到电流的逐步下降和突然反向的现象,获得了原子电离的直接证据,它说明:不仅在击穿时原子被电离,在击穿之前就存在着电离的过程,电离的数量随着加速电压增大而增多,击穿是电离增多到某种程度的突然放大。该发现的延伸意义是:既然有电离的存在,也就有各种高激发的存在,弗兰克-赫兹实验曲线是多种激发的综合结果,不能只考虑单一能级的激发。

    2017年03期 v.27;No.179 22-24+29页 [查看摘要][在线阅读][下载 763K]
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  • 数字电表原理及万用表设计实验教学模式探讨

    陈鹏;杨阳;冯学超;王海燕;石开;谢罗刚;蒋逢春;

    在大学物理课程及实验教学中开设数字电表原理及应用技术实验,对传统电表的改装校准实验进行教学模式改革,内容更新颖,可操作性、实用性更强。并且将数字电表实验与传统电表改装校准实验对比进行教学模式分析探讨,实验原理的教学讲解更清楚,有效激发学生进一步设计性数字电表实验的兴趣,自己设计实验激发了学生学习的主动性,拓展了学生的思维能力,培养了学生的创新能力。对工科专业学生作用明显。

    2017年03期 v.27;No.179 25-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1306K]
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  • 利用DSO的REF功能测量超声波速度

    聂明;

    超声波传播速度的测量,在测距与定位、液体流速测定、弹性模量测量、气体温度瞬间变化测量等方面的应用中十分重要。文中给出一种基于接收信号延迟时间的较直观的声速测量方法,其中延迟时间的测量是充分利用了数字存储示波器对信号的多种降噪处理方法,并且利用了数字存储示波器的参考波形(REF)功能对接收信号进行整体对准实现的。实验证明这种方法的测量结果相当准确,为声速的精密测量提供了一种新的思路。这种方法可应用在大学基础物理实验或课堂演示教学环节,可使学生对声速测量的原理和过程有更加直观的认识。对启发学生灵活使用及充分发挥仪器的功能都有一定的借鉴作用。

    2017年03期 v.27;No.179 30-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 4379K]
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  • 古埃磁天平法研究ε-Fe_3N磁性液体的磁化率和饱和磁化强度

    李艳琴;张宏剑;

    本文将古埃磁天平法测量ε-Fe_3N磁性液体的磁化率和饱和磁化强度增设为物理实验中的设计性、研究性实验项目,通过实验过程中直接感知梯度磁场中ε-Fe_3N磁性液体磁增重的变化,学生能深刻理解磁化率和饱和磁化强度的物理内涵,引领学生进行自主学习。低磁场强度83<H_0<332kA/m范围内,磁性液体以恒定的磁化率磁化;近饱和磁场强度H_0>332kA/m范围内,磁性液体磁化达到饱和,饱和磁化强度Ms为常数。随载液质量增加,3种磁性液体的磁化率和饱和磁化强度逐渐减小。与振动样品磁强计相比,古埃磁天平测试的饱和磁化强度稍偏低,相对误差小于2%,说明古埃磁天平法测量精度较高,适用于测试磁性材料的磁化率和饱和磁化强度。

    2017年03期 v.27;No.179 36-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 761K]
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教学经验交流

  • 求解电感电路的传递辛矩阵方法

    杨红卫;高冉冉;孟珊珊;

    本文将电感电路问题导向辛体系,探讨电感电路的辛分析方法。以电感一端的电势及通过电感的电流变化率作为状态参量,通过对简单电感电路、串联电感电路以及复杂电感电路进行分析,给出了电感电路的传递辛矩阵解法。该方法只需求出状态间的辛传递矩阵,再结合边界条件便可对问题进行求解,为电感电路提供了一种新的分析途径。算例验证了本文方法的有效性和正确性。该方法仅涉及简单的矩阵代数运算,易于理解,便于编程。

    2017年03期 v.27;No.179 41-44+51页 [查看摘要][在线阅读][下载 389K]
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  • 基于clicker的大学物理研讨课的初步研究

    何苗嫚;黄致新;周东营;周赵正;李成丰;

    大学物理对理科生来说是一门非常重要的专业基础课,然而,大部分大学生认为大学物理很难,甚至有恐惧心理,这对大学物理教学提出了很大的挑战。本文以大学物理电磁学部分为例,通过文献研究和对比分析等方法,讨论了基于clicker的大学物理研讨课的实施流程和评价模式,然后从学生的学习状态和学习效果两个维度分析了该模式的教学效果,并详细分析了助教参与研讨对学生的影响。研究结果表明,基于clicker的大学物理研讨课能提高学生对大学物理课堂的满意度,提高学生的学习兴趣,促进学生积极思考物理问题,加深学生对问题的理解,进而提高学生的学习成绩。助教的参与能使这些促进作用更加明显。然而,助教的参与对B等学生的学习成绩有促进作用,而在加深对物理知识的理解方面的促进作用不够明显。基于clicker的大学物理研讨课取得了一定的成功,但在后续研究中仍需继续改进。

    2017年03期 v.27;No.179 45-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1633K]
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  • Materials Studio软件在材料物理教学与科研中的应用

    杨华哲;

    如何在以教学为主的工作部门开展学术研究是一个具有挑战性的课题。笔者结合在材料物理教学和科研中的实践,通过研究商用计算软件在材料物理教学与科研中的应用及优势,尝试促进教学-科研转化。通过将不同材料的晶体结构参数输入Materials Studio软件中相对应模块,构建晶体可视化模型,用于显示材料的微观结构和研究其热力学稳定性。通过可视化界面操作,有利于学生直观了解材料晶体结构对其物理及化学性质的影响规律,提高学生兴趣;同时,通过该软件理论计算功能可以辅助相关科研实验,并为实验结果提供理论依据。将可视化操作的计算机模拟软件与材料物理教学和科研相结合,为以教学为主相关科室开展教学学术提供了参考。

    2017年03期 v.27;No.179 52-55+62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1344K]
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  • 光的偏振性教学设计

    李慧;曲亮生;王玉良;吴世永;

    文章针对"光的偏振性"这次课进行了教学设计,包括教学任务分析、教学目标、教学内容与时间分配、教学策略选择与设计、教学评价、教学反思6个方面。主要采取教员课堂讲授、学员分组讨论的形式。教员按照"提出偏振光的概念、偏振光的产生、偏振光的检验、偏振光的应用"这条主线进行讲解,在讲解的过程中,注重教学内容与现代教学手段的有机结合;通过学员的分组讨论,发挥每一位学员的主观能动性,营造出良好的课堂氛围。希望各位老师借鉴、探讨。

    2017年03期 v.27;No.179 56-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 192K]
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  • 关于大学物理中电势、场强微分关系教学的一点讨论

    何健;

    目前大学物理教学中关于电势、场强微分关系的讨论主要是借助场线与等势面的几何关系,从方向导数入手进行的。这一方法直观性好,但不够深刻,尤其针对诸如"法线""方向导数"等概念的刻画较为模糊。本文尝试直接通过全微分导出电势与场强关系的直角坐标表示,在此过程中遇到一些细节问题,例如"难以直接获得关于法线方向的表示"等。通过分析造成困难的原因,指出关键点在于如何牢牢抓住"法向基矢n的实质就是一长度为1的有向线段"这一问题,引入其首尾两点坐标,将其表示细化,进而给出完整证明,并对教学进行了一些反思。

    2017年03期 v.27;No.179 63-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 194K]
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大学生园地

  • 冰的熔解热测定的实验改进

    何彦雨;赵雪晴;朱子怡;陈菁;

    冰在熔解过程中需要吸取热能,根据热力学第一定律,将冰与水混合的过程中系统的总能量守恒。混合法测定冰的熔解热作为大学物理中一个经典实验,在大学物理实验的教学中具有重要的地位。本文从细节出发对传统实验冰的熔解热的测定进行改进,包含对量热器进行改造、改良实验数据的处理等方法,提高了实验结果的精确度,节约了实验器材的成本。最后测得的冰的熔解热的数值误差仅为标准值的0.299%,对今后我校在本实验上的教学有深远的意义。

    2017年03期 v.27;No.179 67-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1246K]
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  • 物理学习对培养发散思维的重要作用——以一道习题为例

    陈钊宇;

    本文从一道普通物理习题的常规解题思路出发,与运用转化思维、极限思维、抽象思维、逆向思维、实证思维、批判思维等物理学科中常用的思维方式引申出的不同解题思路进行比较,展现物理学科思维的多样性和不定性与发散思维的相通之处,阐明物理学习对于培养发散思维的重要作用。

    2017年03期 v.27;No.179 72-75+81页 [查看摘要][在线阅读][下载 703K]
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电动力学教学研究会会议论文

  • 引力波背景下的电磁波

    曾定方;

    本文首先介绍了激光干涉引力波探测实验原理教学的时空图方法,紧接着对引力波背景下一种具有简单然而非平庸时空轮廓的电磁场的波动方程进行了化简并求出了其解析解,最后利用所得解对激光干涉引力波探测实验中测地光子近似的有效性进行了定量的评估和分析。我们的结果对激光干涉引力波探测原理和弯曲时空中麦克斯韦方程组及电磁波理论的教学有积极的探讨价值。

    2017年03期 v.27;No.179 76-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 577K]
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  • 双极坐标系下的柱面镜像法(电轴法)

    张拴柱;

    在研究电力、电信传输问题时,两根平行圆导线或两个圆柱形导体之间的电场、电势可以采用柱面镜像法计算,这种方法归结为一对电轴的电场、电势问题。本文引进双极坐标,在描述电场、电势的分布,以及计算不同情况下的电容问题时,显得更加简单、方便,由此看出选择适当的坐标系所带来的优点。

    2017年03期 v.27;No.179 82-83+90页 [查看摘要][在线阅读][下载 340K]
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  • 加速运动点电荷瞬时自身系中的势与场

    杨焕雄;

    本文从点电荷在自身系中激发的惠特克(Whittaker)势出发,通过点电荷自身参考系与瞬时自身系之间的广义林德勒(Rindler)变换分析了点电荷做一般加速运动时其瞬时自身系中的电磁势与场强分布。使用四维张量在不同参考系变换的方法所求出的点电荷在瞬时自身系中的电场强度分布与前人通过定性分析得出的结果一致。本文的新意在于求出了点电荷瞬时自身系中的电磁势具有非零的空间分量,从而消除了流行教材在此问题上潜在的逻辑漏洞。本文的工作或许可以为使用洛伦兹变换推求运动点电荷在一般的惯性参考系中激发的电磁场分布的方法提供一个可靠的物理前提。

    2017年03期 v.27;No.179 84-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 261K]
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  • 外场中介质球周围电势分布的一种新解法

    曹斌照;费宏明;杨毅彪;陈景东;

    利用点电荷与介质球系统的镜像电荷分布规律以及对外加电场源的等效,并结合场的叠加原理和连带勒让德函数的性质导出在外加电场中介质球周围电势分布的表达式。在此基础上,讨论了几种特殊情形,从而验证了其正确性。本文方法新颖,对于更好地理解球形介质边界的镜像、场的等效原理以及特殊函数在静电势的求解中的应用具有指导意义。

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风采实录

  • 关于本科生物理基础课程教学和教材编著的一些思考——刘玉鑫编著《热学》教材(北京大学出版社,2016年4月第1版)的前言

    刘玉鑫;

    <正>目前认识到的运动形式有机械的、热的、电磁(包括光)的和"暗"的等。热学是研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影响、以及热运动与其它各种运动形式之间相互转化的规律的物理学分支。很显然,热学的研究对象包括热运动的规律和物质的宏观性质两个方面,宏观性质可以根据其状态的特征分为静态的和动态的,并可以根据其运动形式分为力的、热的和电磁(光)的、等等。物质系统(亦称为热力学系统)的最重要特征是其

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  • 2017北京高校物理基础课程(实验课)青年教师讲课比赛顺利举行

    <正>由北京物理学会主办、北京大学物理学院承办的"2017北京高校物理基础课程(实验课)青年教师讲课比赛"暨"全国高等学校物理基础课程(实验课)青年教师讲课比赛"北京赛区预赛于2017年5月14日(周日)在北京大学举行,并取得圆满成功。"全国高等学校物理基础课程(实验课)青年教师讲课比赛"由教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会、教育部高等学校物理学类专业教学指导委员会和中国物理学会物理教学委员会联合主办。北京高校物理基础课程青年教师讲课比赛从2014年起已连续举办三届,均为理论课讲课比赛。今年是第四届,也是第一次举办的实验课讲课比赛。为此北京物理学会成立了由清华大学陈信义、阮东及

    2017年03期 v.27;No.179 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 741K]
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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"。特色板块

    2017年03期 v.27;No.179 97页 [查看摘要][在线阅读][下载 753K]
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