- 穆良柱;
大学物理学习对很多学生来说是一个巨大挑战，严重的还会引发其心理问题。本文从物理认知规律角度分析这种现象产生的原因，并由此提出ETA物理学习法，即针对于学习困难，可操作的改善学习的应对策略。
2022年05期 v.32;No.211 5-10+14页 [查看摘要][在线阅读][下载 249K] [下载次数：526 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 陈力行;黄子翀;王鑫;刘全慧;
零温时化学反应完成之后系统吉布斯函数减小的量，即释放出来的热量，定义为零点热。零点热由两部分组成：反应物和生成物的零点内能差，反应物和生成物的体积变化能。注意到对一些系统来说，Thomsen-Berthelot原理在相当高的温度下依然有效，意味着零点热对于较高的温度依然具有重要意义。
2022年05期 v.32;No.211 11-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 116K] [下载次数：140 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 李祖斌;赵欣;宋峰;
大学物理的教学，除了讲授知识点，也应讲清物理的逻辑与方法。本文以柔绳下落问题为例，分析了题目的多种解法，从而展示了质点系统动力学中的物理逻辑，即数理逻辑。这是一种沿着“物理现象的数学表达→数学推演→新结论→数学表达的物理图像”的脉络构建物理体系、推演新结论的方法。从物理的逻辑与方法讲解课程，也是课程思政的一个切入点，可以让学生学会物理的逻辑与思路、把握到物理和科学的基本思想。
2022年05期 v.32;No.211 15-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 131K] [下载次数：123 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 王国砚;
虚位移原理是重要的力学基本原理之一，从理论力学(包括分析力学)到结构力学、弹性力学等课程都有应用。但从文献来看，关于虚位移原理的表述和理解目前似还存在一些值得探讨的地方，与其对应的有关概念也还有待深化理解。笔者分析了一些相关文献中的内容，针对虚位移原理表述、虚位移概念、内力虚功概念、虚位移原理充分性证明中的条件、虚位移原理与虚功原理的关系等问题，给出笔者的若干认识，希望有助于深化对虚位移原理若干基本概念的理解。
2022年05期 v.32;No.211 19-24+33页 [查看摘要][在线阅读][下载 174K] [下载次数：169 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 冯金明;马会芳;李甜甜;
高斯定理是电磁学尤其是静电学的重要组成部分，由于其内容简洁却又隐含多个概念导致学生在学习高斯定理的过程中存在许多困难。在已有研究基础上，我们采用任务分析和样例问题解决的方法进行高斯定理的教学，并在课程结束后对学生进行概念测试和小组访谈。测试结果与选项分析表明，学生在理解库仑定律和叠加原理、高斯定理中物理量之间的关系、高斯面的本质和电场对称性判断四个方面存在困难。小组访谈分析表明，学生在高斯定理的应用中会忽视电场方向的可预测性以及场强的可计算性。对比匹兹堡大学的辅导课程，传统课堂中引入强指引性的教学方法并不能有效帮助学生建立物理概念的系统图式，甚至会使学生聚焦概念的局部要素，而学生对局部要素的泛化会产生迷思概念。我们认为模式上从传统课堂模式向合作学习模式的转变，方法上激发学生主动交互，评价上监控整个评价过程是提升教学效果、解决学生学习困境的根本应对策略。
2022年05期 v.32;No.211 25-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 415K] [下载次数：276 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 刘章军;阮鑫鑫;
在弹性力学中，由于未明确给出主矢量和主矩的正负号统一规定，在分析不同的问题时容易产生混淆。为此，首先考察材料力学中内力的正负号规定，并详细剖析在不同坐标系下材料力学中内力正负号规定所导致的差异性。同时，建议弹性力学中用应力分量来定义主矢量和主矩的正负号，从而实现材料力学与弹性力学问题解答的一致性。最后，通过对4个弹性力学典型应用实例的分析，进一步阐明所建议的主矢量和主矩正负号规定的统一性。实践表明，该统一表达可有效帮助学生理解力学概念，分析力学问题，教学效果显著。
2022年05期 v.32;No.211 34-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 238K] [下载次数：144 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 杨珺;曾孝奇;
学科竞赛是高等学校教学过程中实现素质教育和创新人才培养目标的重要手段，本文以南方科技大学为例，分享南科大建校以来大学物理实验教学中心在“大学物理实验”课程及学科竞赛方面的特色与经验，我们尝试将学科竞赛与教学有机结合，提出“拓宽知识”“注重应用”“学科交叉”“年级融合，上下传承”的新教学理念，思考学科竞赛在“大学物理实验”课程教学改革中的作用，探讨学科竞赛对保持持续创新的积极意义。
2022年05期 v.32;No.211 40-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 178K] [下载次数：386 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 孙振东;曹丽萍;张海洋;胡斌;刘润琴;辛宏伟;娄颜超;彭慧;
近年来，喀什大学本科生在中国大学生物理学术竞赛(CUPT)西北区赛和新疆区赛中屡获佳绩。在简要概述CUPT的基础上，全面总结了喀什大学参加和举办该赛事以来在各阶段开展的实践活动中取得的成果、收获和体会，进一步分析探讨了CUPT对喀什大学的影响，以及对鼓舞和增强新生的自信心、启蒙本科生科研训练、培养大学生创新实践能力、增强学生的争辩与沟通交流和团队互助合作能力、促进学院教学育人质量提升和学校实现建设新疆一流大学目标等方面的积极作用，以期推动学校第二课堂物理实践教学水平再上新台阶和高素质创新人才的培养目标的实现。
2022年05期 v.32;No.211 44-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 251K] [下载次数：110 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 朱行宇;王桂英;
量子力学作为大学物理课程的重要组成部分，在帮助学生了解与掌握现代物理知识方面发挥着不可替代作用。然而，由于目前教材对于量子力学重视有限，造成学生对这部分内容兴趣低、学习效果差等问题。本文在量子力学教学过程中加入量子力学衍生出的一种新兴技术——量子计算，首先介绍量子计算所用到的量子力学三个基本原理与特征，然后说明实现量子计算所需的条件，最后展示国内外在该领域的前沿进展。通过这样的讲授，不仅能有效提升学生对大学物理的学习兴趣与学习效果，而且可以丰富学生的科技知识。
2022年05期 v.32;No.211 52-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 196K] [下载次数：254 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 唐艳妮;杨卫军;周战荣;李雪琴;何楚洹;刘芯;
近年由于新冠疫情的影响，很多课程都尝试开展了线上教学，文章从实验课角度对开展大学物理设计性研究性实验在线教学做了具体分析，为大学物理设计性、研究性实验开展及实验课程线上教学提供参考。文章主要从大学物理设计性、研究性实验线上教学实施条件、实施过程、教学效果进行了探索实践和分析。通过对学生调查问卷和感受反馈，分析了大学物理设计性研究性实验在线教学中学生各方面能力培养的问题，同时针对能力培养提出了一些设计性、研究性实验开展的建议。
2022年05期 v.32;No.211 57-63+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 378K] [下载次数：129 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] - 王海鹏;赵炯飞;
分子动力学已经成为液态金属物理性质研究的重要方法，并在许多方面具有实验研究不可替代的优势。利用分子动力学计算可以获得宽温度范围内液态金属精准的物理化学性质，对于扩展液态金属物理化学性质数据库，以及进一步加深人们对高温液态金属的认识具有重要的意义。本文通过典型案例启发式地介绍液态金属密度、比热、扩散系数以及表面张力的计算过程，由浅入深地讲授了分子动力学模拟输出量和宏观物理性质之间的联系，并结合上机实验深化同学们对此的认识。经过教学改革与实践，这一教学过程设计生动形象地讲授了分子动力学计算液态金属物理性质的课堂内容，深化了液态金属结构与性质的教学效果。
2022年05期 v.32;No.211 64-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 333K] [下载次数：287 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 周聪华;杨兵初;彭政;孔德明;
当前，大学物理学的期末总评成绩通常由过程考核成绩(即平时成绩)与期末考试成绩两部分组成，过程考核成绩在总成绩中所占的比重通常占到40%或者更高。如何合理评价过程考核成绩，并利用过程考核提高课程教学效果，已成为当下高校教师普遍面临的一个难题。本文重点就最近一学期在课程组织与过程考核方式改革，以及如何通过强化过程考核提升教学效果等方面略作梳理与讨论。
2022年05期 v.32;No.211 81-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 248K] [下载次数：131 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 谢东;樊代和;王辉;
线上线下相结合的混合式教学已成为教学研究和实践的新形态。如何开展混合式教学没有统一的模式，但已有统一的目标，那就是要有效提升学生的学习深度。本文以“大学物理”课程中的“振动”为例，介绍一种基于线上线下混合式教学的“大学物理”课程教学设计，该设计充分体现“以学生为中心，以教师为主导”的教学理念，其间融入课程思政元素，并结合案例化教学、数字化教学有效促进学生的深层次学习，实现对学生知识、能力、思维的全面培养。
2022年05期 v.32;No.211 71-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 241K] [下载次数：348 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 徐新荣;胡理想;银燕;赵晶;余同普;邹德滨;刘可;
电动力学课程系统讲授经典电磁理论，是物理学专业的一门重要本科基础课程，其知识体系和研究方法在生产实践、科学前沿和国防领域有重要应用。国防科技大学电动力学教学团队着眼“为战育人”培养目标，基于军队院校学情现状，对教学内容、教学方法、评价方式等进行了全面改革，引导学员透过繁琐的公式推导和抽象的数学符号掌握物理内涵和科学思想。课程改革有效消除了学员的畏难情绪，充分调动了学员的学习热情和积极性，极大地强化了学员的逻辑思维和理论分析能力。
2022年05期 v.32;No.211 76-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 108K] [下载次数：113 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ]
- 国泽镕;李浩源;邓莉;马彬;景培书;
自主研制了一套水质光学检测DIS实验仪器控制系统，实现对含氧量、表面张力系数、折射率、浊度四个水质物理光学参数的动态采集与处理，从而形成对水质的综合诊断。基于LabVIEW编程实现DIS实验控制系统数据的采集与分析功能，具有采集速度快、分析准确、交互性强等特点。该实验操作系统软件已经对Matlab模拟的CCD实验数据进行采集与分析，其结果与Matlab的模拟理论数据一致，说明该控制系统已经实现了数据采集、处理、分析功能。该控制系统将控制水质光学综合检测DIS实验设备，实现数据的动态采集与分析，形成对水质的诊断。
2022年05期 v.32;No.211 101-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 801K] [下载次数：148 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 罗杨一飞;郑晓;王光祖;程泽轩;董国波;张国锋;
全息照相和全息干涉法研究需要对实验仪器进行精准的控制和调整，同时实验现象的观察与测量依赖于干板的成像效果。而虚拟仿真实验能够弥补实验现象的观察与测量而出现的问题，同时也能够准确体验操作过程，获得更为理想的实验效果。我们基于Unity3D搭建虚拟仿真实验平台，由单色光干涉理论计算得到干板透射率分布，通过再进行实时渲染出实验效果以便学生研究全息照相与全息干涉法实验。借助虚拟仿真平台，可以使实验教学更加轻松，让学生更加直观地理解实验，同时得到更高的实验成功率与更好的实验效果。
2022年05期 v.32;No.211 110-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 394K] [下载次数：325 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 罗睿鹏;瞿盟津;陈佳丽;刘伟;史庆藩;
当电流通过热电偶电路时，在一个结放出热量，在另一个结吸收热量，这种效应称为Peltier效应，是非平衡态热力学的重要知识点。本文设计制作了一种基于Peltier效应的热学过程综合性研究实验装置。利用该装置实验研究了工作电流对半导体制冷片冷热端温差的影响，其结果与考虑了热传导、焦耳热效应和Peltier效应的传热模型相吻合；实验研究了冷端及保温盒内温度随时间的变化规律；重要的是利用Peltier效应在制冷过程中产生的大量热量同时开展了傅里叶热传导定律的研究。本实验装置相关实验项目应用于大学物理实验课程，教学效果良好。
2022年05期 v.32;No.211 117-120+126页 [查看摘要][在线阅读][下载 249K] [下载次数：113 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 李长乾;王立英;
介绍了一种利用光栅的一级衍射光斑光强测量待测液体折射率的方法，简称光栅光强法。阐明了光栅光强法测量液体折射率的实验原理，组建实验装置，测量了水-丙三醇、蛋白-pH10缓冲液两种混合液体的折射率和光栅衍射光强的关系曲线，测量得到的无水乙醇的折射率与理论值的相对误差小，具有实验装置易于搭建、操作简单的特点，在实验教学研究等领域具有一定的研究和应用价值。
2022年05期 v.32;No.211 121-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 220K] [下载次数：574 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 刘安平;孙子杰;杨东侠;刘敏;刘婷;何光宏;韩忠;
分光计通常使用阿贝式目镜的望远镜，用自准直法调节光路。实验中对光路的调节要求较高，因此对仪器的精度和可靠性要求亦高，载物台的凹凸不平、望远镜的松动等仪器自身因素都会影响光路的调节，进而影响实验结果。本文旨在研究初始竖向偏角与最小偏向角的关系，以及竖向偏角对实验观测的影响。通过原理分析、Matlab和布尔数值模拟，给出了实验误差偏大的可能原因和相应的解释；同时，通过分析实验数据判断仪器本身是否存在缺陷，并给出减小实验系统误差的建议，以达到深化教学内容、启发学生专研精神的目的。
2022年05期 v.32;No.211 127-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 329K] [下载次数：161 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 张园;宋宁;张雷明;
多重反射激光光杠杆法具有占用空间小、调节光路简单、灵敏度高等优点。但因多次反射的光路分析较为复杂，现有的测量原理公式都做了较为粗略的近似。为消除理论公式上的误差，本文对多重反射激光光杠杆法理论公式进行再次修正，给出未做近似的精确测量公式，并利用修正后的原理公式分析和处理实验数据，得到铜金属线胀系数为1.87×10~(-5)/°C,与同状态下黄铜的线胀系数相对误差仅为0.91%;用未修正前的原理公式对同组数据分析得到金属线胀系数为1.94×10~(-5)/°C,与同状态下黄铜的线胀系数相对误差为3.2%。修正后的多重反射光杠杆法原理公式提高了实验的精度，也拓宽了公式的适用范围，为获得更小、更精准的仪器装置提供了思路。
2022年05期 v.32;No.211 164-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 170K] [下载次数：108 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 罗艺豪;陈宗强;陈靖;孔勇发;
本文研究了在交流电磁铁的驱动下两端固定钢弦的受迫振动，模拟出磁场的空间分布以及钢弦上的横向受力呈高斯分布，并基于非齐次弦振动方程对钢弦的振动进行数值模拟。同时自组实验装置观察并测量弦的振动，从钢弦受迫振动的波形、振动幅度、振动频率三个方面进行研究。研究发现，在周期性电磁力的驱动下钢弦振动的波形存在稳定的“驻波”模式，且驱动力频率偏离钢弦固有频率时，钢弦的振动幅度明显衰减。通过实验验证，在一定条件下钢弦的振动频率大小是电磁铁的交变电流频率的两倍。
2022年05期 v.32;No.211 87-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 307K] [下载次数：231 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 杜纪;王烁皓;王廷振;王槿;惠王伟;李文华;文小青;
作为动力系统理论的一个重要分支，混沌学在物理、信息、金融、人工智能等领域的交叉发展越来越重要。在实验室自组的可变参数的混沌摆实验装置的前期工作基础上，本文首先从动力学方程出发模拟了驱动力频率、驱动臂臂长、转动惯量和阻尼项改变的分岔图，探究运动系统通往混沌的倍周期之路，进而通过实验研究了转动惯量和阻尼项对于系统运动的影响。实验与模拟结果均表明随着上述实验参数的变化摆的运动状态在混沌与周期运动之间反复变化，而且这种变化是突变的。通过摄像和追踪质点的方法，绘制相图并将动力学方程的数值模拟结果与实验数据进行比较。该装置可以作为本科生认识复杂系统的入门内容。
2022年05期 v.32;No.211 92-100+109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1227K] [下载次数：148 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 薛瀚宸;童童;张俊武;高博;毛胜春;翟立朋;
文章基于Matlab软件及图像处理技术，编写了简明且易于操作的GUIDE交互界面，对光学实验中静态实验测量和动态实验测量情况下拍摄的干涉条纹图样，分别进行计算处理并完成实验测量目标。图像处理程序采用了高斯模糊、二值化等方法凸显重要信息，利用算法构建表面三维图亦或实现条纹移动特征的探测、建立三维模型，精确计算出相应实验结果。此方法适用于各种复杂的实验测量情景，为光学干涉实验测量实验教学创新设计提供了一种可视化的思路。
2022年05期 v.32;No.211 133-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 328K] [下载次数：1007 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 杨瑾涛;黎秋航;侯吉旋;章羽;陈乾;周智勇;
对于放置在旋转圆环凹槽上的珠子，当圆环旋转时，珠子将产生一系列运动行为。可以将珠子视为刚体，研究珠子的动力学，考虑滚动摩擦和黏滞阻力两种形式的阻力，用分析力学方法推导其运动方程，并讨论相关动力学变量，包括平衡点超临界分叉、小振动周期等条件，通过实验模型进行逐一验证。并对特殊条件下进行的受迫振动进行了理论和实验研究。
2022年05期 v.32;No.211 138-143页 [查看摘要][在线阅读][下载 277K] [下载次数：104 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 范君柳;赵蒙;王军;沙金巧;陈宝华;吴泉英;周心媛;
虚拟现实技术由于具有良好沉浸感和人机交互性强的特点而被广泛应用于军事训练、教育和医疗等领域。本文设计一款适用于虚拟现实头盔显示器的两片式大视场光学系统。利用单透镜作为初始结构，根据设计要求调整出瞳直径，出瞳距离，逐渐增大视场角，并采用非球面来优化提高光学系统的成像质量，减小畸变。设计完成的头盔显示器光学系统全视场角达到92°,所有视场下的调制传递函数值在奈奎斯特频率处均大于0.1,系统最大畸变为9%,并且在全视场范围内实现每度16.8像素数的角分辨率。实验结果表明：与单片式光学系统相比，本文设计的两片式系统具有更好的成像质量、更出色的边缘视场畸变和色差控制效果。此外，该光学系统重量轻、结构紧凑、成本低，可应用于新一代虚拟现实设备的头盔显示系统。
2022年05期 v.32;No.211 144-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 279K] [下载次数：209 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 张灿;周卫康;陈天;
波传播算法是研究电磁场传播的常用方法，量子波传播算法是在波传播算法的基础上进行改进用以计算量子力学中薛定谔方程演化的算法。文章主要介绍了量子波传播算法的大概思路，并以一维无限深势阱、一维方势垒、含时薛定谔方程为例给出了通用的分析过程，通过与薛定谔方程的严格解析解进行对比，并给出了微观粒子的概率波函数随时间的演化图像，验证了该算法的正确性有效性。量子波传播算法编程方面并不复杂，具有结构简单、实用性强等特点。
2022年05期 v.32;No.211 150-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 271K] [下载次数：243 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 邹梓晴;徐奕扬;马光远;曹峰;陈晓彬;邓柏昌;
光通过弱无序散射介质时可产生分支流现象。针对激光在肥皂液薄膜中的传播，本文利用分步傅里叶变换方法数值求解等效薛定谔方程，探究了光波长、肥皂液浓度、肥皂膜厚度等因素对光分支现象的影响。理论分析及数值计算显示，有效势场变化幅度越大、关联长度越小，分支现象越明显；相应地，激光波长越小、肥皂液浓度越高、肥皂膜厚度变化幅度越大、厚度变化关联长度越小，则分支现象越明显。在此基础上，我们通过实验验证了多种参数对光的分支现象的影响，得到了与理论分析及数值计算相一致的结果。本研究理论与实验相辅相成，有助于学生理解光分支现象的产生机制，可作为创新性或居家物理实验教学参考。
2022年05期 v.32;No.211 157-163页 [查看摘要][在线阅读][下载 330K] [下载次数：167 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 李雨随;
这是一篇针对电离辐射的科普性文章。介绍了电离辐射的概念、剂量的定义以及关于日常生活与医疗中可能的辐射暴露的一些常识，旨在消除公众对正常的辐射暴露的恐慌，同时普及辐射防护的一些基本常识。
2022年05期 v.32;No.211 168-171+178页 [查看摘要][在线阅读][下载 239K] [下载次数：288 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]