- 王雯宇;许洋;
虽然麦克斯韦方程组可以写成协变形式,但由于本构关系协变性质不明显,所以大多数教科书中的介质电磁理论不是明显洛伦兹协变的。本文列举了物理学家给出的不同的介质麦克斯韦方程组,并重点讨论了最广泛使用的形式:闵可夫斯基公式和朱公式的异同。利用空间平均的方法分析了运动介质微观极化与磁化的相关规律。然后将本构关系写成了洛伦兹协变形式,借此得到了介质协变电磁学理论。采用的宏观处理办法可以弥补微观非相对论方法的缺陷。最后将介质中不明显协变的波动方程推广为洛伦兹协变的波动方程,验证运动介质中速度的相对论叠加公式,并推广了多普勒频移公式。
2018年02期 v.28;No.184 13-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 307K] [下载次数：468 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：500 ] - 岑理相;
本文针对朗道序参量理论处理液气流体系统出现的临界点以下液、气两相热力学势不对称这一困难,提出可以根据液气两相在平衡共存时化学势相等,研究沿两相共存曲线系统的吉布斯函数与序参量的关系及其临界行为。论文进一步演示了应用朗道理论计算该体系临界指数的具体过程,结果显示所得到的临界指数与朗道理论处理磁性系统所得的临界指数一致。论文研究弥补了目前"热力学与统计物理"教材中朗道序参量理论计算液气流体系统临界指数的空缺。
2018年02期 v.28;No.184 26-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 104K] [下载次数：242 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：494 ] - 陈奎孚;姚海蓉;张云文;
圆盘/摇杆类相切型传递机构是复合运动训练的典型题目,但是传统所用的动点/动系的做法无法推广到边缘曲线为任意形状的情形。为了分析相切型传递的加速度关系,笔者直接使用加速度的定义式,其中速度用基点法获得。通过分析弧长变化率、割线方向、公切线单位矢量导数等极限,最终获得了沿公切向和公法向的加速度分量关系。
2018年02期 v.28;No.184 29-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 268K] [下载次数：68 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：243 ] - 曹斌照;费宏明;杨毅彪;陈景东;
文章利用场的叠加原理和连带勒让德多项式的性质,并结合等效偶极矩模型导出导体球在均匀电场中感应场的表达式。以此为基础,基于电磁场的等效原理分析了介质球和介质球壳在均匀电场中的极化场问题。计算结果与相关文献相一致,从而证明了该方法的正确性。最后探讨了时谐电磁场对介质球的极化可以用电偶极矩场近似的条件,并阐明介质球的极化场在电磁辐射与散射、纳米球颗粒共振及电磁隐身中的作用。对于更好地理解极化的物理本源以及应用具有指导意义。
2018年02期 v.28;No.184 36-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 148K] [下载次数：147 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：464 ] - 曾永志;黄碧华;
电场和磁场是用来描述电荷之间相互作用的两种效应,不同参照系的观察者可以观测到不同的电场和磁场的比例。就像一个硬币的两个面,只有将电场和磁场看成一个整体,电磁场基本理论才能与相对性原理相互自洽,电场和磁场仅仅只是相互为相对论效应。本文通过3个熟悉的例子进一步说明相对性原理的重要性,只有物理规律才与参照系无关,如何解释物理规律是与参照系相关的。从这个意义上说,电场、磁场是人们"发明"来解释电荷之间相互作用的物理规律。
2018年02期 v.28;No.184 40-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 195K] [下载次数：201 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：237 ] - 覃莉;
20世纪90年代以来,统计物理学界最重要的成果之一是Jarzynski在1997年得到的一个远离平衡态等式,称为Jarzynski等式。其具有广泛的适用性,且已经在单个DNA分子的实验上得到了证实和应用。Jarzynski等式具有重要的意义:利用该等式可以由非平衡物理过程中功的测量来精确地计算两个平衡态之间Helmholz自由能的差。本文简要综述了Jarzynski等式理论和实验的重要研究成果,表明Jarzynski等式是物理世界中一个非常本质的规律,进而阐明统计物理教材或教学的讨论课程中引入这一等式的必要性。
2018年02期 v.28;No.184 45-47+52页 [查看摘要][在线阅读][下载 119K] [下载次数：185 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：621 ] - 王焕霞;
教学技能水平提升将有效促进师范生的专业发展,研究师范生教学技能评价具有重要的理论意义和实践价值。本文运用问卷调查法和访谈法对物理师范生教学技能现状进行调查研究,结果表明,物理师范生对提升自身教学技能具有积极态度,但教学技能水平有待进一步提高。造成物理师范生教学技能现状不理想的原因主要有课程开设不合理、师范生实习教育不够完善、教学设施条件差、教师的素质与指导需提升、师范生的从教愿望不够强烈、师范生教学技能学习匮乏、自身努力程度不够等。建议从合理规划课程设置与实习教育、改善教学设施条件、提高教师的素质与指导、端正师范生学习态度及调整价值取向等方面促进物理师范生教学技能水平提升。
2018年02期 v.28;No.184 48-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 100K] [下载次数：398 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：555 ]
- 李辉;闫向宏;亓鹏;赵今;
本文利用DS2型全信息声发射信号分析仪构建了可以快速测量并计算出小球与平板之间弹性碰撞恢复系数及重力加速度的实验测量系统。通过实时记录小钢球与瓷砖地面之间,玻璃球和弹力球与钢板之间3种不同碰撞模式下的碰撞全波列,本文分析获取了相邻两次碰撞之间的时间间隔序列T_n,并建立了lnT_n与碰撞次数n之间的线性关系,从而实现对弹性碰撞恢复系数及重力加速度的快速测量与分析。实验测量表明,弹性碰撞恢复系数与重力加速度快速实验测量系统具有实验原理简单、清晰,记录的碰撞波形清晰、完整,实验测量精度高和稳定性好的特点。
2018年02期 v.28;No.184 53-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 205K] [下载次数：136 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：271 ] - 胡斌;夏珣;熊畅;张博一;唐芳;李朝荣;
本文提出了利用阴影法观察声光晶体中的超声驻波图像并利用该图像测量超声波在晶体中传播速度的方法,并将其与传统的声光衍射方法进行对比,分析了两者各自的优缺点。本方法可以直接观察到晶体内部由超声驻波造成的介质密度周期性分布图像。利用该方法测得的超声波波速与利用衍射方法测得的波速精确度相当,但这种方法使用的仪器更简单,并有利于更直观地理解超声驻波在声光晶体中的传播,同时也有助于加强实验者对阴影法的认识。
2018年02期 v.28;No.184 58-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 269K] [下载次数：348 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：270 ] - 房灵猛;张亚萍;刘金柱;李文政;
利用超声衰减特性对材料进行无损检测具有重要意义,但当系统温度变化时由于受到诸多因素影响,超声幅值检测存在较大的误差。为了较为准确地研究纵波幅值温变特性,本文设计了一套利用温差热电偶测量样品温度,且在试样温度变化时,仍能使探头温度保持相对稳定和两端压力恒定的装置,在确保各种实验操作细节的基础上,研究温度对探头性能的影响,并得出了固体中超声纵波衰减随着温度的升高而增大的实验结论。
2018年02期 v.28;No.184 63-67+71页 [查看摘要][在线阅读][下载 197K] [下载次数：113 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1237 ] - 张岩;王素红;常凯歌;
针对现有仪器不能直接对静电场进行定量测量的弊端,利用角度测量装置的测量功能实现对静电场分布的直接定量测量。首先,利用单臂测试探针找到等势点后,利用角度测量装置测量出等势点的极坐标(极径和极角);找到几个不同电势的若干等势点后,利用计算机绘制静电场的等势面和电场线。这样做不仅能直接对静电场的分布进行定量测量,极大地提高实验效率和实验精度,而且将计算机技术引入普通物理实验,促进了物理实验的信息化及多学科知识的融合。
2018年02期 v.28;No.184 68-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 224K] [下载次数：176 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：641 ]
- 姚琴芬;束正煌;
针对带电粒子在磁场中的运动规律比较抽象、不容易被学生理解的问题,本文建立了带电粒子在磁场中的运动方程,利用Matlab强大的绘图功能,模拟仿真了带电粒子在磁场中的运动情况,形象地展示了带电粒子在均匀磁场和非均匀磁场中的运动轨迹,帮助学生直观地理解运动规律。仿真条件的多样性,为进一步演示和深入研究带电粒子在不同条件下的运动规律创造了条件,同时,通过数值求解微分方程法,解决了更为复杂的实际问题。通过对磁场的可视化研究,有助于触发学生的想象力,引导学生深入探究物理规律,提高课堂教学效果。
2018年02期 v.28;No.184 72-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 286K] [下载次数：476 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：524 ] - 杨洁;邱为钢;
长方体水柜边界由一个或两个竖直的平面组成,实验发现边界处的漂浮气泡球心落在边界上。假设气泡自由能主要由表面张力势能组成,数值计算和小量分析验证了气泡气体体积不变下,气泡表面积极小时,气泡球心落在边界上。
2018年02期 v.28;No.184 76-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 251K] [下载次数：68 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：418 ] - 顾学文;郭文刚;裴海林;
复平面坐标系在描述某些运动时具有独特的优点,在处理诸如显含速度的法向力(洛伦兹力、转动参考系中的科里奥利力等)作用下的圆周运动、旋轮线运动,以及某些情况下刚体的转动与滚动等运动时,采用此类坐标系都很方便。在该系中可以便捷地得出圆周运动的切向与法向加速度表达式,能够使一些在其他坐标系中解决起来比较复杂的问题得到简洁的处理。本文介绍运动的复平面坐标表示,并以正交电磁场中带电粒子的运动、水平转台上的小球滚动(来源于IYPT2015)等例子对其应用进行讨论。
2018年02期 v.28;No.184 79-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 133K] [下载次数：94 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：280 ] - 何焰兰;彭刚;刘一星;郑浩斌;
《MATTER&INTERACTIONS》[1]教材以一种新的理念于众多物理导论教材中脱颖而出。其重要特点就是从基本原理而不是推理(次级)公式开始分析,通过构建和分析弹簧—质点简谐振动力学模型,以能量为桥梁从力学自然过渡到热学(认为热学不应该作为物理导论的一个独立章节)以及近代物理,并用表面电荷将电学和电路进行统一;而计算技术是使之能在教学中完美实施的重要支撑。本文阐明了计算机与理论和实验一起已经并列成为物理导论课程(乃至物理学)的第三大支柱的意义以及作用,并给出了相应的例子。其突破传统的理念和模式希望能给国内高校物理教学改革一定的启迪。
2018年02期 v.28;No.184 83-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 327K] [下载次数：47 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：496 ] - 鲁从勖;牛海波;
文章首先通过微分方法求出波义耳-马略特定律在平衡态附近的动态方程;利用该方程分析了气液两态共存时容器中的体积与压强变化关系,提出了气体杠杆的概念;最后利用动态波马定律对生产生活中一些常见现象进行了深入研究。文章对了解波义耳-马略特定律以及解释常见现象具有重要意义。
2018年02期 v.28;No.184 89-91+95页 [查看摘要][在线阅读][下载 126K] [下载次数：116 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：254 ] - 伍丽莎;陈华君;齐云;姚勇;
大学物理实验的微课教学以现代教育理论为基础,对物理实验教学模式进行改革和创新,实现了优质教学资源的开放共享,并推动信息技术与高等教育的深度融合。本文以牛顿环测量平凸透镜曲率半径的实验教学为例,通过微课的制作和应用来探讨如何通过微课与大学物理实验教学的有效结合,提高教学效果和学生科学实验能力及素质。实践证明微课教学为信息时代的物理实验教学进一步发展提供了新的模式,把教学质量和教学效果提高到一个新的水平。
2018年02期 v.28;No.184 92-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 218K] [下载次数：360 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：421 ]
- 陈思;李岩松;
链条的力学问题在物理学的发展过程中受到人们的关注,并与实际工程应用有着密切联系。"下落链条"作为典型的模型,经常被用来考察学生对于动量守恒和功能原理的理解和应用。然而,对于链条下落运动的认识依然存在着诸多分歧。本文将讨论"链条桌边下落"这一过程中分离点的问题。
2018年02期 v.28;No.184 96-98+103页 [查看摘要][在线阅读][下载 167K] [下载次数：273 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：592 ] - 成实;张雅男;雷勇;
物理学是所有自然科学的基础,而力学在物理学中占有极重要的地位。本文以力学中的牛顿第二定律和电磁学中的基尔霍夫电路定律这两个不同领域的方程为切入点,通过单自由度阻尼谐振子的力学系统和LRC串并联电路的类比,逐步揭示力学和电磁学系统的相似性。根据能量转换的普遍规律,本文运用分析力学的方法构造了一个统一描述力学-电磁学框架的拉格朗日方程,并尝试探讨方程本质的物理解释。
2018年02期 v.28;No.184 99-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 161K] [下载次数：179 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：334 ] - 王轩;薛皓天;徐妙;赵晖;赵伟;郭玉刚;谢宁;张增明;
延迟听觉反馈简称DAF(Delayed Auditory Feedback),是指通过改变人们说话和听觉反应之间的延迟时间从而对人们说话的生理过程产生影响的一种物理生物过程。研究DAF的过程和机理对于人脑中语言形成过程的探索有着重要意义,DAF过程机理的研究在治疗口吃等语言障碍方面有着直接的应用前景。现有根据DAF过程制作的应用装置较少且普遍成本较高,本文采用较简单的器材通过声音采集模块、声音播放模块和自动声音定位模块3部分的集成制作出了具有自动声音定向功能的低成本听觉延迟反馈装置。实践证实,该装置在距离说话人3米范围内可实现有效的声音延迟反馈效果。
2018年02期 v.28;No.184 104-107+117页 [查看摘要][在线阅读][下载 461K] [下载次数：147 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：293 ] - 李强;覃志远;陈聪;熊佳芬;冯公警;
为了探讨热水喷泉现象中各种因素对水柱最大喷射高度的影响,以莫尔管为基本实验装置,采用控制变量法,通过对一系列梯度数据的测量,得到了最大喷射高度随热水温度、吸水高度等参量的变化规律。为了探讨喷射机理,基于喷水过程中的动能定理,建立一个最大喷射高度与相关量关系的理论模型,数值计算了上述实验条件下的最大喷射高度,并与实验数据进行比较,结果表明:实验测量结果与理论模型的计算结果符合得较好。该研究进一步揭示了热水喷泉现象中的复杂运动机制。
2018年02期 v.28;No.184 108-112+117页 [查看摘要][在线阅读][下载 233K] [下载次数：182 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：230 ] - 何建勋;唐芳;熊畅;王志超;
为加深学生对薄翼型升力理论相关知识的理解,使抽象的理论直观化,我们设计了低速简易风洞测量薄翼模型升力系数的实验:利用简单的弹簧测力装置测量不同迎角下翼型的升力系数。实验数据表明,给定薄翼模型的升力系数与来流速度无明显关系、和迎角近似线性。多次实验结果表明,该简易风洞实验可用于半定量验证薄翼型升力理论,也可用于研究其他自制翼型的升力系数。
2018年02期 v.28;No.184 113-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 225K] [下载次数：231 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：210 ] - 张沈麒;高红;李华;王玫;
电磁辐射带来的危害近些年来逐渐引起人们的关注,研究便携式电磁辐射检测仪成为当下的一个热点。为了探究利用霍尔效应测量电磁辐射的方法与效果,我们利用AH49E线性霍尔传感器进行实验。首先让霍尔元件表面垂直于磁场方向,分别对静磁场和交变磁场的强度进行了测量,实验结果很好地验证了利用霍尔元件测量电磁辐射的可行性;接着,让3个霍尔元件相互正交,从而得到一个简易的全向探头;将全向探头固定在与磁场方向呈不同夹角的位置,进行验证实验,结果显示全向探头可以很好地测量任意方向的磁场强度。
2018年02期 v.28;No.184 118-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 259K] [下载次数：366 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：294 ]