物理与工程

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教学研究

  • 正则动量面面观

    徐湛;

    对于带电粒子在磁场中的运动,一个很重要的概念是粒子的正则动量不同于它的机械动量,而这一点经常被忽视或者被混淆。本文从正则动量的基本定义出发,从经典的和量子的两方面分析了正则动量和机械动量的关系,指出正则动量才是基本的动力学变量。最后以磁镜装置为例说明了如何应用正则动量简明地给出问题的答案。

    2017年05期 v.27;No.181 3-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 187K]
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  • 关于对“非物理专业学生”物理教学中相关问题的认识

    贾贵儒;刘玉颖;

    物理学是一门令人激动的、有活力的、向新的方向持续发展的学科,"大学物理学"是国内外大学中非常重要的一门课程。通过多年的"非物理专业学生"物理教学实践与研究,笔者认为:非物理专业的学生学习物理学应注重应用性,教学中要重视思维方式、研究方法和知识运用等方面的训练,培养学生综合创新能力,提高学生科学素养。培养学生提出问题、分析和解决问题的能力,并对其以后的专业甚至职业产生影响。不能用物理系的教学模式去教"非物理专业"的学生。"大学物理学"课程应该与专业相结合,其内容必须保持一个基本体系,物理学中的哲学等文化的学习与物理知识本身的学习都相当重要。教学与科研二者并重、互相促进,培养学生的思辨表达能力,对学生进行科学思维训练等。

    2017年05期 v.27;No.181 10-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 120K]
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  • 中国美国基础教育物理课程标准比较

    马世红;蒋平;

    本文具体以美国俄亥俄州为例分析,比较中美两国基础教育物理课程设置及课程标准,包括教育背景介绍、课程标准比较以及此类比较研究带给我们的启示。

    2017年05期 v.27;No.181 15-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 171K]
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  • 光栅原理与相控阵雷达

    周雨青;孟桥;董科;翁华;

    相控阵雷达在舰载、机载上的军事用途意义巨大,它在雷达识别功能的定向性、清晰度、距离和覆盖面积方面都与抛物面雷达不可同日而语,前者有极大的优势。本文结合大学物理光栅分光原理的教学,介绍相控阵雷达的特性与原理。

    2017年05期 v.27;No.181 28-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 247K]
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物理实验

  • 便携式物理演示实验的开发、制作及其应用

    王翚;

    本文以力学、振动与波、热学、电磁学、光学等5部分中的15个实验为例,说明如何开发、制作便携式物理演示实验装置,并展示它们在课堂教学中的应用。这些物理演示实验取材于生活,制作简单,易于携带,便于推广;既能够在课堂上现场展示,也可以让学生自己动手制作,部分实验还可以让学生编写程序对其进行模拟,从而满足不同层次的教学需求。开发、制作能够带入课堂进行展示的物理演示实验,既能有效地提升课堂教学效果,也能激发学生的求知欲,提高学生的实验素养。

    2017年05期 v.27;No.181 33-39+46页 [查看摘要][在线阅读][下载 469K]
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  • 利用刚体转动惯量实验仪测量地球重力加速度

    王翘楚;王畅;肖云桓;刘伟;史庆藩;

    本文介绍一种测量地球重力加速度的新方法,即圆柱形容器中的水在绕竖直中心轴匀速旋转时,水面会形成一个抛物面~([1]),该抛物面的焦距与重力加速度和旋转周期有关。利用该性质并结合大学实验室中常见的刚体转动惯量实验仪,通过测量抛物面的焦距与旋转周期即可得出重力加速度的数值。此方法避免了传统的单摆实验中摆线质量、空气阻力、圆锥摆等影响因素~([2]),使得测量精度增加。此方法适用于大学物理实验教学,可激发学生对实验的兴趣,且具有一定的观赏性。

    2017年05期 v.27;No.181 40-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 175K]
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教学经验交流

  • 用磁荷观点解释单极感应现象

    赵强;刘萍;

    本文首先利用磁荷观点计算了旋转磁铁端面上的磁流,然后利用磁流的安培环路定理求出单极感应发电机回路中的电动势,并且指出回路中的电动势与回路的形状无关。利用磁荷观点还克服了使用相对论观点时对磁铁旋转速度过度限制、对磁铁端面磁场过度简化以及计算复杂的缺点。

    2017年05期 v.27;No.181 44-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 133K]
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  • 电磁驻波中的能量与能流分布探讨

    张孟;吴赵龙;陆慧;汪溶;钟菊花;

    本文对平面时谐电磁波形成的驻波能量与能流的分布情况进行了理论推导,探讨了电磁驻波能量的分布特征。结果与机械波形成的驻波场进行比较,揭示了驻波能量和能流的规律具有普遍性。

    2017年05期 v.27;No.181 47-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 118K]
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  • 两个同心带电球壳体系电磁场角动量的研究

    赵慧媛;阮建红;

    电磁场的动量和角动量是经典电磁学有趣而又基本的问题。根据标准电磁理论,电磁场角动量可表示为L_(em)=ε_0∫_vr×(E×B)dV,对恒定电磁场,角动量还可以用L_(em)=∫r×ρAdV来计算,文章对此进行了分析。通过一个简单的模型,即一个固定的绝缘带电球壳处在另一个旋转的绝缘带电球壳中心,分析了该体系电磁场从建立到稳定,再到撤去的过程中,整个系统角动量的变化情况。验证了在建立稳定电磁场的过程中,外力提供的冲量矩一部分转化为电磁场角动量储存在电磁场中,一部分提供体系的转动机械角动量,当撤掉磁场后,电磁场角动量转换成机械角动量,整个过程角动量守恒。

    2017年05期 v.27;No.181 51-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 149K]
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  • 旋转矢量在光的干涉和衍射中的应用

    陈学文;姚雪;张家伟;陈震亚;

    旋转矢量在讨论两个及两个以上简谐振动合成的问题时,是一种很方便的工具。利用旋转矢量分析计算光的干涉和衍射光强分布十分简洁直观,而无需涉及复杂的积分计算,且得到的结果与利用菲涅尔衍射积分公式得到的结果一致。利用旋转矢量讨论光的干涉和衍射问题可加深同学对振动合成、干涉和衍射相关知识的整体理解。本文利用旋转矢量具体讨论了光的干涉和单缝衍射的条纹分布和光强分布。

    2017年05期 v.27;No.181 56-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 216K]
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学术研讨论文选登

  • 半导体降温及能源回收的热力学讨论

    黄臻成;林国淙;

    研究目的:通过对半导体降温及能源回收的讨论,把半导体热电器件作为正循环热机的工作系统引入到热力学的教学中,加深学生对热力学基本概念和定律的理解;研究方法:以恒温水浴槽、智能控温器等构建半导体热电器件降温及能源回收测试装置,准确测定发热体的温度和发热功率百分比等参数,以获得热电器件从高温热源的吸热、向低温热源的放热以及做功等;研究结果:当半导体热电器件输出功率0.63W时,从发热体吸热6.44W,热机的效率为9.8%;当热电器件输出功率0.43W时,从发热体吸热4.32W,热机的效率为10.0%;研究结论:热电器件做功越大,从高温热源吸热越大,向低温热源放热越大,温差相同时,热机效率相等。该讨论的引入在课堂上获得了良好的反应。

    2017年05期 v.27;No.181 61-64+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 253K]
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  • 大顶角等腰劈的等倾干涉原理

    周国全;祁宁;

    依据波动光学关于光的干涉原理,分析和介绍了一种能产生等倾干涉现象的大顶角等腰劈干涉装置,推导并讨论了该干涉结构发生等倾干涉的条件及干涉条纹的分布规律;同时指明等腰劈的等倾干涉原理对于薄膜干涉的相似性或等价性,并讨论了其在光学领域可能的应用领域;强调了其对光学干涉的教学研究的辅助作用及内容扩充。

    2017年05期 v.27;No.181 65-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 220K]
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  • 在大学物理课程中嵌入数值计算的捷径

    刘兆龙;胡海云;

    数值计算已经成为研究复杂系统物理规律时不可缺少的手段,但基于各个方面的困难,它很难在大学物理课程中有所体现。本文介绍了借助Excel软件将数值计算嵌入大学物理课程的方法,给出了利用Excel软件实现可视化、数值积分和求微分方程数值解的方法。文中所述的方法简捷易行,可操作性强,且不必耗费大量学时,非常适用于面向低年级理工科学生的大学物理课程。采用此方法,可以使低年级学生较早地熟悉数值计算,更好地掌握物理知识和应用物理知识解决问题,是大学物理课程教学改革的一种有益尝试。

    2017年05期 v.27;No.181 71-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 754K]
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  • 翻转课堂和互动教学在物理基础课程中的实践

    潘小青;侯春菊;

    翻转课堂和互动教学是互联网普及与信息技术融合下现代教育的热点。本文探讨了翻转课堂的实施条件,介绍了互动教学的作用。结合物理实验课程的特点,在微课设计上将实验项目的原理、方法、应用、仪器结构与工作原理、操作示范、数据处理等进行模块化处理,编制测试问题,在SPOC平台实施翻转课堂教学。而在学时多的大学物理课堂教学中则通过设计分段式的课堂测试题,通过互动教学软件实现有效的课堂互动,并借助"雨课堂"混合式教学工具参与两门物理基础课程的课外辅导。最后比较了不同教学形式下课程考试的结果。

    2017年05期 v.27;No.181 77-80+83页 [查看摘要][在线阅读][下载 177K]
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  • 基础物理课程中的色散教学

    刘丽敏;

    基础物理教学中有一些知识点是与科学技术中的前沿相联系的。选择合适的知识点,用学生已经掌握的数学、物理知识作适当的引导,联系科学技术的前沿,有助于促进学生更好地掌握基础物理中的相关内容,开阔学生眼界。我们在基础物理教学中结合色散作了一些这样的教学尝试。

    2017年05期 v.27;No.181 81-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 138K]
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  • 加拿大瑞尔森大学物理课程设置及《MATTER & INTERACTIONS》教材介绍

    何焰兰;彭刚;刘一星;郑浩斌;

    本文简要介绍了加拿大瑞尔森大学物理系的师资以及基础物理课程设置情况,该系对不同专业所设的物理课程不尽相同,真正是因材施教。本文特别针对计算机科学专业所用的《MATTER & INTERACTIONS》一书进行了介绍和分析,其突破传统的理念和模式希望能带给国内高校物理教学改革一定的启迪。

    2017年05期 v.27;No.181 84-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 179K]
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  • 《大学物理》课堂演示实验的效果分析

    蒲贤洁;王锐;何光宏;韩忠;

    在同一学期同一教学班的大学物理课程教学中,开展演示实验和无演示实验教学效果的对比研究。采用李克特七点量表形式设计调查问卷,考察学生对有演示和无演示课次内容的记忆、理解程度。统计结果表明,有演示实验的课次印象较无演示实验的课次深刻,二者均值存在极显著差异(p=0.000);有演示实验的课次量表选项总平均分值较无演示实验的课次高,二者存在显著性差异(p=0.030)。

    2017年05期 v.27;No.181 91-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 473K]
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  • 教学评估中的比较分析研究

    马宁生;

    比较研究是教育技术中常用的一种方法,在用于教学研究中可获得教学的一般规律与特殊规律。本文简述了教学比较研究法的功能、作用和步骤。介绍了在实际教学中对不同对象和特质进行有效分析的几种案例。

    2017年05期 v.27;No.181 95-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 165K]
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  • 竞赛与教学相融合的开放式物理实验教学探索

    钟菊花;顾英俊;章登宏;房毅;朱云霞;

    大学物理实验是一门体系完整,具有丰富的物理实验思想、方法和手段的基础课程。CUPT赛题来源于日常生活及生产与工程技术,内容丰富而新颖,道理深刻而发人深思,极易激发学生学习兴趣和探索欲望,在培养学生创新意识和能力方面成为物理实验课程的极好补充。为了有效调动学生的学习积极性,将CUPT竞赛融入物理实验教学,形成了多元化、开放式的物理实验教学模式,营造充分发挥学生自主性和创造性学习的环境。本文通过实例阐述将两者融合对活跃学生思维、探索未知能力的培养所产生的作用。

    2017年05期 v.27;No.181 99-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 121K]
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  • 基于数字图像处理方法对迈克耳孙干涉仪条纹提取和分析

    王永祥;戴海涛;

    迈克耳孙干涉仪是重要的光学仪器,被广泛应用于科研和教学中。普通物理实验中迈克耳孙干涉仪的干涉条纹一般由人工观察和分析。然而人工观察和分析具有一定的局限性,不利于展示仪器在实际中的广泛应用前景。目前,数字图像处理技术已经发展出多种方法能够对图像进行分割和特征提取。利用数字图像处理技术能够快速、精确的对条纹特征进行提取和分析。本文介绍开发的Matlab图形程序界面,能够实时分析CCD/CMOS采集的迈克耳孙干涉仪干涉条纹。

    2017年05期 v.27;No.181 103-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 399K]
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  • 用四探针平台测量热电材料塞贝克系数的实验探索

    裴艺丽;张师平;李亚男;陈森;吴平;

    热电材料能实现电能和热能之间的相互转化,具有清洁无污染等特点,在未来能源中具有越来越重要的地位。塞贝克系数是指热电材料上存在温度差异时引起的电势差与温差的比值,是热电材料热电特性衡量的主要参数之一。本文使用四探针平台配合珀尔贴片、热像仪、数字电压表等设备搭建了塞贝克系数的测量装置。此装置不仅结构简单,测量较为准确,并可以配合精密恒流源与直流数字电压表直接测出热电材料的电导率。为本科生设计大学物理实验项目时,可以应用本文提供的测试方法结合薄膜制备手段组成热电薄膜制备与表征的一系列实验。

    2017年05期 v.27;No.181 107-109+113页 [查看摘要][在线阅读][下载 194K]
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  • 激光二极管的阈值电流与光谱特性研究

    金佳;李佛生;马宁生;方恺;

    本文研究了激光二极管的阈值电流特性,利用光纤光谱仪测量了阈值电流两侧输出光的光谱分布;利用恒温控制仪改变温度,研究温度对阈值电流和输出光光谱的影响。本文研究表明:在电流没有达到阈值时,光谱的半高宽很宽,电流大于阈值后,激光输出功率迅速增大,光谱半高宽明显减小;随着温度的升高,激光二极管的阈值电流会增大,输出光功率减小,峰值波长向长波长移动。本实验能让学生更深刻地理解激光二极管的工作原理以及一些基本的光学概念,拓展了理科光学实验的课程内容。

    2017年05期 v.27;No.181 110-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 179K]
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简讯

  • 教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会关于2014年高校立项教研项目结题验收结果的通报

    <正>高物课教指字[2017]01号根据《教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会关于批准2014年高等学校教学研究立项项目的通知》(高物课教指字[2014]02号)和《教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会关于2014年高校立项教研项目结题验收的通知》(高物课教指字[2016]03号),教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会组织专家于2017年4月—5月对2014年高校立项的36项教学研究项

    2017年05期 v.27;No.181 114-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 59K]
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  • 2017年物理基础课程教学战略发展国际交流研讨会

    王祖源;方恺;

    <正>由教育部大学物理课程教学指导委员会、上海市物理学会、同济大学文科办和物理科学与工程学院联合主办的"2017年物理基础课程教学战略发展国际交流研讨会(International WorkshopEducation)"于2017年7月8日—11日在同济大学召开。来自全国部分大、中院校物理课程教学一线教师、课程负责人、教学院长或系主任,以及相关学科新型教学方式的实践者和研究者等153位代表参加了会议。

    2017年05期 v.27;No.181 116页 [查看摘要][在线阅读][下载 49K]
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  • 哈佛/耶鲁基础物理教学观摩课暨教学经验交流会纪要

    张金奎;

    <正>由教育部大学物理课程教学指导委员会、机械工业出版社、清华大学高等研究院、清华大学物理系联合主办,《物理与工程》期刊编辑部协办的《哈佛/耶鲁基础物理教学观摩课暨教学经验交流会》于2017年6月1日—3日在清华大学召开。出席开幕式的嘉宾有:美国光学学会主席、荷兰皇家科学院院士、哈佛大学Eric Mazur教授,美国艺术与科学院院士、耶鲁大学Ramamurti Shankar教授,教育部大学物理课程教学指导委员会副主

    2017年05期 v.27;No.181 117+119页 [查看摘要][在线阅读][下载 58K]
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  • 2017年第3届大中学物理教育衔接研讨及培训会会议纪要

    <正>2017年大中学物理教育衔接研讨及培训会于2017年7月26日—28日在南开大学召开,会议由《物理与工程》期刊编辑部、天津市物理学会共同主办,天津市聚美教育信息咨询有限公司承办。参加会议的既有高校物理教育教学专家和学者,也有中学物理竞赛金牌教练和一线教师,共计70余人。教育部大学物理教学指导委员会副主任、《物理与工程》期刊主编、清华大学教授王青,教育部物理学类专业教学指导委员会秘书长、中国物理学会教学委员会秘书长、北京大学教授刘

    2017年05期 v.27;No.181 118-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 62K]
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  • 2017年全国高等学校光学教学暨学术研讨会纪要

    <正>2017年全国高等学校光学教学暨学术研讨会于8月1日至3日在云南省大理市举行。会议主题为光学教学改革与进展,为提高全国光学师资的教学水平和学术水平作出努力和贡献。本次会议主要内容包括:报告精品资源共享课和视频公开课的建设进程和成果;交流光学课程教学改革的研究与实践;讨论有关课程建设的若干热点问题,重点研究当前光学课程建设的形势和发展方向;为与会者提供交流科研新成果的舞台。本次会议由全国高等学校光学教学研究会主办,云

    2017年05期 v.27;No.181 120页 [查看摘要][在线阅读][下载 52K]
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风采实录