- 王炳燊;葛惟昆;
为纪念黄昆先生诞辰100周年,本文回顾了玻恩-黄昆方程的历史背景、物理意义以及极化激元这一概念的产生、发展和深远影响,阐述了黄昆在固体物理学发展中的杰出贡献。谨以此文致敬黄昆先生。
2019年05期 v.29;No.193 3-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 713K] [下载次数：347 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：17 ] - 贾惟义;葛惟昆;
本文介绍两位笔者分别运用黄昆先生的理论,并在黄昆先生直接指导下,在研究固体中的晶格振动、光色散及电声子耦合方面的几项实验工作,包括准一维反铁磁晶体中的电声子耦合及同位素效应,GaP:N中的束缚激子之声子伴线的黄昆因子辨析,半导体GaAs:O和GaN:C中局域模声子的红外与拉曼光谱研究,以及基于Huang-Rhys电声子耦合态的可调谐激光器。谨以此文怀念黄昆先生的谆谆教导和他伟大的人格。
2019年05期 v.29;No.193 8-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 2350K] [下载次数：566 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：16 ] - 李学潜;
被公众普遍接受的观念:物理学是关于自然的科学;然而在本文中我们强调物理不仅仅是一门自然科学,它经过多年的研究、理论和实验方面的探索,以及在方法论上的创新和对宇宙万物深刻的思考,去伪存真,不断地达到更新更真的层次。它已经升华成能与孔孟文化相媲美的文化层次——物理文化了。它告诉所有物理学家以及任何学过和思考过物理的个体如何思维、如何探索,在深入理解整个自然界和社会中发生的各种现象的基础上,如何让我们的世界变得更加美好。
2019年05期 v.29;No.193 17-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 125K] [下载次数：316 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：12 ] - Charles HENDERSON;
The field of Physics Education Research has grown substantially in recent decades.This growth has resulted in significant knowledge about effective teaching and learning of physics at the postsecondary level in the United States and has been put into practice in the development and testing of a wide variety of curricular materials and instructional approaches.This knowledge and resultant materials have been widely disseminated to physics instructors in the US,resulting in widespread adoption of highly effective research-based instructional practices.The growth and positive impact of Physics Education Research would not have been possible without significant and ongoing government funding.
2019年05期 v.29;No.193 22-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 545K] [下载次数：104 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：18 ] - 沈乾若;
文章分析北美中小学课程设置及标准的变更在理科教育衰落中的颠覆性作用。其一,联合国教科文组织自20世纪60年代以来倡导和推行综合科学课程代替初中阶段物理、化学和生物的分科设置,它降低了科学教育在基础教育中的比重,综合课程定性描述的科学普及性质不具备奠定理工科基础的功能,教师对非本专业的学科一知半解更令教学质量一落千丈。这类课程在世界范围内拖垮了科学教育。其二,几十年来,中小学数学课程标准频繁变更,削减内容,降低深度,尤其小学‘发现式’课程标准,将传统小学数学的内容、结构和方法推倒重来,使之面目全非。‘发现式’数学压缩算术,引进中学里超乎小学生认知能力的代数知识;轻忽标准四则运算,弱化逻辑思维;思维与解题方法幼稚笨拙甚至错误百出。数学教育由此被釜底抽薪,大幅衰落。
2019年05期 v.29;No.193 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 542K] [下载次数：127 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：20 ]
- 冯太傅;张仁友;
随着近半个世纪高能物理的实验装置和测试手段的飞速发展,相应的理论也达到新的高度,人们更深入地认识了自然界最基本的组成结构并了解了它们之间的相互作用,从而建立了非常成功的"标准模型"。然而,像19世纪末物理学家那样盲目乐观的态度却是不可取的,在各领域中仍存在现有理论无法解释的现象。于是,寻找超越标准模型的新物理成为促进理论和实验向新层次发展的动力。众所周知,新物理的能标可能超出目前能取得的能量范围(LHC),因而要在精确测量中寻找新物理发现的蛛丝马迹。因此,对理论计算的精度的要求也在大幅度提升。精确测量和精确计算是探求超越标准模型新物理的两个侧面,缺一不可。它们的进展不仅增进我们对自然界的认识,而且带动了相应高技术的发展。
2019年05期 v.29;No.193 34-38+42页 [查看摘要][在线阅读][下载 176K] [下载次数：116 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：19 ] - 施建青;徐志君;李珍;
在新高考背景下,如何做好大学物理课程和中学物理课程的衔接具有重要现实意义。本文指出了大学物理预修课程开设的缘由,提出了大学预修课程的定位和教学目标及其课程建设要求,介绍了大学物理预修课程主教材、辅助教学、教案、在线网络开放课程等教学资源建设情况,并指出了开设大学物理预修课程对高考时没有参加过物理选考科目的理工科专业学生具有十分重要的现实意义。
2019年05期 v.29;No.193 39-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 103K] [下载次数：457 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：18 ] |[阅读次数：21 ] - 陈敏;翁雨燕;方亮;高雷;
课程是人才培养的核心要素,淘汰"水课"、打造"金课"是当前中国本科教育中的重要任务。对于物理学专业而言,建设具有高阶性、创新性和挑战度的新生"金课",能有效地激发新生对物理学专业知识的学习兴趣和全面提升学生创新能力。本文以苏州大学物理科学与技术学院新生课程"STEAM-物理学习的新思路"为例,通过对该门课程建设的由来、建设方案、具体课程实施情况、课程实施效果等方面进行剖析,探讨物理学专业新生"金课"建设的有效途径。
2019年05期 v.29;No.193 43-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1246K] [下载次数：645 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：21 ] - 田景华;袁海泉;
"熵"作为热力学中一个非常重要的概念,在基础物理和化学课程中都有论述,但却一直以抽象、晦涩、难懂闻名于世。本文旨在从热力学第二定律出发,引出熵概念的起源、发展和泛化,并从物理与化学两个不同的视角,结合大量的实例对熵的本质进行多维剖析,从而将熵的概念与体系微观状态数或无序度以及熵的具体数据与微观图像相结合,使"熵"的概念变得生动活泼和形象化。同时指出熵增并不等于无序化,并通过麦克斯韦小妖的故事将熵的概念进一步泛化,展示其广泛的应用价值。最后从教学方法上讨论如何提高学生对"熵"这个概念的学习兴趣、加深学生对传统的"熵"这个抽象物理概念的理解、认识和应用研究。
2019年05期 v.29;No.193 49-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 285K] [下载次数：1192 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：20 ] - 阳成熙;李楠;
随着拓扑学在凝聚态物理学中发挥越来越重要的作用,拓扑凝聚态物理学已逐渐成为一门蓬勃发展的学科,具有深刻的理论基础与广泛的实验应用。本文在教学实践的基础上,对在物理类专业高年级本科课程中开展拓扑凝聚态物理学基础知识的教学进行了探索与总结。首先对微分几何学与拓扑学、量子力学、固体物理学的相关基础知识的讲授作了说明,着重介绍了拓扑不变量、Berry相位等数学与物理学的预备知识;然后以量子Hall效应为例,系统地展现了拓扑凝聚态物理学的主要思想与分析方法,详细说明了整数量子Hall效应中Hall电导的量子化公式;最后对课程内容给出了一些教学建议。
2019年05期 v.29;No.193 54-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 589K] [下载次数：262 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：18 ] - 黄开志;陈小亮;张龙;田祖安;丁剑平;
为方便不倒翁类玩具或类似工业产品在设计时对其力学特性的分析,文章进一步优化了不倒翁的动力学微分方程和滑动临界曲线以及翻转临界曲线,较详细地给出了各力学参数的计算公式,分析了不倒翁各力学参数与支承面的凸凹性的关系。主要结论是:(1)在凸面上,角速度、周期、角加速度、临界滑动初始摆角和临界翻转初始摆角随凸面的半径增大而增大,但始终比在凹面上的小;切向反力和临界滑动所需静摩擦因数随凸面的半径增大而减小,但一般比在凹面上的大。(2)在凹面上,角速度、周期、角加速度和临界滑动初始摆角随凹面的半径增大而减小;切向反力随凹面的半径增大而增大。(3)法向反力随支承面的凸凹性的增减关系还与摆角有关。
2019年05期 v.29;No.193 60-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1478K] [下载次数：641 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：19 ] - 李品钧;
文章从直角坐标系、极坐标系、柱坐标系以及球坐标系之间的几何关系出发,推导了拉普拉斯算符在上述几种坐标系中的表达式。第一步,用几何方法推求了直角坐标系与极坐标系变量间的微分关系。在此基础上,利用复合函数的求导法则,推导出拉普拉斯算符在极坐标中的表达式。第二步,从几何关系上发现,柱坐标只是在极坐标的基础上多了一根z轴,而球坐标可以看成是两个极坐标的拼装组合。所以在第一步工作完成之后,此步骤只需进行简单的添加或重组,便得出了拉普拉斯算符在柱坐标和球坐标中的表达式。
2019年05期 v.29;No.193 65-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 194K] [下载次数：279 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：18 ]
- 冯才鑫;孟庆国;冯立峰;孟庆裕;孙文军;
单色点光源经梅斯林透镜可实现多种干涉现象,为更好地展现单色点光源经梅斯林透镜产生的干涉现象,将此干涉分为4类,分别为聚球面波与发散球面波的干涉、发散球面波与平面波的干涉、两发散球面波的干涉、两平面波的干涉。本文对各类干涉产生的干涉现象进行了理论分析,并采用Matlab软件模拟了4类干涉产生的干涉条纹分布。研究结果为师生的后续学习与研究提供了理论支持和方法借鉴。
2019年05期 v.29;No.193 68-71+77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1270K] [下载次数：263 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：20 ] - 王鑫磊;黄锐;陈紫媛;王亚芳;
文章针对大学物理实验"双光栅测微弱振动"中光拍信号容易出现"毛刺"和"包络"的问题开展了实验研究。针对"毛刺"信号,分析发现是由于众平行光束叠加后,产生的拍频含有丰富的高次谐波,表现在波形上是"毛刺"。利用Matlab的GUI程序仿真模拟进行验证,然后根据分析的结果,得出将光栅间距控制在一定范围内可以解决"毛刺"。针对"包络"问题,通过理论分析找到其产生的原因是单振动光栅的衍射光边缘的强度变化,进一步分析发现是光栅振动同时伴随的转动造成的。在振动光栅后加光阑抑制衍射光的边缘部分,从而消除"包络"。
2019年05期 v.29;No.193 72-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 2840K] [下载次数：300 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：19 ] - 翟志康;郭子玥;樊代和;魏云;
文章基于"Young-Laplace"方程对夹水玻璃更难分开现象和影响因素进行理论分析。通过设计具体的实验装置,对该现象的玻璃板面积、水的温度、玻璃的粗糙程度等因素分别进行了实验探究。实验结果表明,分开夹水玻璃的力与玻璃板面积成正比,玻璃板面积越大玻璃越难分开;分开玻璃的力与水的温度呈线性关系,温度越高力越小,玻璃越容易分开;玻璃粗糙程度越大玻璃越容易分开。实验结果与理论分析一致。从而得到结论,分开夹水玻璃的力可以用"Young-Laplace"方程描述,其大小与玻璃板面积正相关,与水的温度、玻璃的粗糙程度负相关。
2019年05期 v.29;No.193 78-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 814K] [下载次数：244 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：15 ]
- 庆秉承;刘萍;陈晓珂;胡祎;王致远;胡云婷;韩英卓;田篷勃;方爱平;
本文简要介绍了最大熵原理,并基于最大熵原理推导了分子数按自由程和高度的分布。对分子数按自由程分布的推导,基于更弱的假设,得到的结果与教材上的吻合。对分子数按高度分布的推导考虑了温度变化的情况,结果与NASA发布的数据吻合。
2019年05期 v.29;No.193 82-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 469K] [下载次数：241 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：17 ] - 孙燕云;何钰;吴平;徐利华;马小娟;陈文瑜;
基于大学物理课程开展了线上线下混合式教学模式的探索。围绕以学为中心的教学理念,借助现代教育手段精心设计了适合大班教学的线上线下教学方案。除了建设有现场感的线上教学资源外,还特别重视线下探究式课堂的打造,并通过思维导图引导学生高效完成课后总结,致力于为学生创造有意义的学习经历。实践结果表明,该教学设计较传统课堂能够明显提升学生格物致知的热情,有助于培养其自主学习、科学探索、团队协作、交流表达、客观评鉴以及归纳总结等多方面的能力。
2019年05期 v.29;No.193 85-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1330K] [下载次数：785 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：58 ] |[阅读次数：29 ] - 廖其力;邓娅;余艳;
本文将光学中光路可逆原理应用于电磁学理论中的镜像法,验证了电磁学理论中的镜像法具有可逆性,利用"逆镜像法"和Mathematica软件计算了在球壳内任一位置的点电荷作用下处于静电平衡时球壳内壁上感应电荷的分布规律,给出了点电荷和球壳内壁上感应电荷之间相互作用的电场力及球壳内的电势的解析表达式。进一步绘出了在球壳内任一位置处的点电荷作用下,壳内壁上感应电荷随角度和位置的分布图像、导体球壳内空间的电势随位置的分布,以及壳内点电荷和壳内壁上感应电荷之间的电场力。再运用"逆镜像法"计算了在球壳内的均匀带电线状体作用下处于静电平衡时,球壳内壁上感应电荷分布、球壳内的电势,及均匀带电线状体与壳内壁上感应电荷之间的作用力,并画出了相应图线。
2019年05期 v.29;No.193 90-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1214K] [下载次数：308 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：20 ] - 潘小青;
大学物理教学从20世纪90年代开始在大学的课程教学中的地位逐渐下滑,近几年在一些学校的某些理工科专业甚至已不设物理课程。本文列举了我国大学物理课程考核方式及大学生对物理学习的感受,对比了中美高校课程教材中对物理课程定位的描述,探讨分析我国物理教学中被严重忽略的物理学的文化内涵,即科学的动机是探求真理,科学是历史的产物,科学也追求美。教学过程中将科学与人文结合,即在物理教育中融入科学精神、物理学史和科学之美的内容,可以促进物理教学。
2019年05期 v.29;No.193 96-99+104页 [查看摘要][在线阅读][下载 132K] [下载次数：223 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：17 ] - 张睿;顾牡;吴天刚;张志华;王祖源;翟苗;
智慧校园的建设使得通过多数据通道实现学习效果形成性评价成为可能。基于近年来对SPOC模式的混合式大学物理教学研究,本文探讨了通过在线学习平台、课堂应答系统数据实现学生学习效果形成性评价机制的方法。
2019年05期 v.29;No.193 100-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 587K] [下载次数：428 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：20 ] - 林舒轩;王硕;石赟琥;王文彦;房爱芳;
单分子操纵技术近年来在生物实验方面的应用日趋广泛。通过单分子操纵技术可对生物进行系统地操控,由此采集到的定量数据需要发展定量模型来处理。本文基于单分子操纵技术,主要介绍利用单分子磁镊测量Lambda DNA拉伸曲线的方法,展示了基本物理模型在生物学研究中的应用。使用蠕虫链模型(WLC模型)对实验测量得到的拉伸曲线进行分析,从物理学角度展示了Lambda DNA在热涨落的影响下平滑地弯曲,发生熵形变。此外,本文还介绍了该实验的改进措施及其研究进展。我们希望本文能为在本科阶段物理实验教学中开展单分子磁镊实验提供参考,使本科生初步了解基本物理原理和模型在生物物理学中的应用。
2019年05期 v.29;No.193 105-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 914K] [下载次数：397 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：22 ] - 张映辉;
物理科学研究领域广阔、知识深邃、方法精妙多样,其教材大多简约而各成体系。本文针对教学中不易跨越的某些"坎儿",列举不同层次教材表述方式的"写意"与"工笔"切换,热学两种研究方法的互补互鉴,以及作为物理学基石的两种时空观的缘起和内涵等容易被忽视的"关节",提出突破难点的教学建议,供广大教师参考。
2019年05期 v.29;No.193 111-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 109K] [下载次数：111 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：19 ] - 樊代和;贾欣燕;魏云;常相辉;刘其军;王辉;
大学物理实验课程,是高等理工科院校对学生开设的必修基础课程之一,对培养学生的基本科学实验技能、提高学生的科学素养起着重要的支撑作用。本文通过实际的案例,阐述了如何将传统的大学物理实验项目内容进行深入探索,或将不同的实验项目进行有机结合,使学生能够在本科阶段接受到创新能力培养的训练。通过这些实际的案例可以发现,将传统的大学物理实验项目进行深入探索和创新,学生能够取得一定的创新性成果,进而提升其创新实践能力。
2019年05期 v.29;No.193 114-117+122页 [查看摘要][在线阅读][下载 979K] [下载次数：274 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：22 ] - 王辉;朱浩;樊代和;吴平;何钰;马小娟;
在大学物理的波动光学教学中,对于多光束的叠加干涉一般以阐述光程差为主,不利于直观地反映光学系统的光学特性。如何更直观地反映电磁波在多层介质上的传播性质,对于深入理解物理基本概念、培养学生的创新能力和"学以致用"的能力具有重要意义。基于光学传输矩阵法处理电磁波在多层均匀介质中的传播,通过建立界面矩阵和传播矩阵,导出多层均匀介质系统的总的传输矩阵,进而得到系统的反射系数和透射系数,可以直观地分析电磁波在多层介质分界面上的传播性质。本文通过增反膜和分布式布拉格反射器(DBR)两个实际的案例,结合传输矩阵思想和Matlab编程,从反射率和透射率的角度直观展示了电磁波在多层介质分界面上的传播性质和光学系统的性质。
2019年05期 v.29;No.193 118-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 783K] [下载次数：977 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：23 ]